兩段式煤氣發(fā)生爐優(yōu)勢(shì)剖析及其排污治理技術(shù)匯總

兩段式煤氣發(fā)生爐優(yōu)勢(shì)剖析及其排污治理技術(shù)匯總根據(jù)生產(chǎn)煤氣工藝的不同，煤氣分別有高爐煤氣、水煤氣、半水煤氣、發(fā)生爐煤氣、焦?fàn)t煤氣等。發(fā)生爐煤氣的生產(chǎn)裝置又分為兩段式煤氣發(fā)生爐與單段式煤氣發(fā)生爐，兩種煤氣發(fā)生爐的原理都是以塊狀煤為原料，用蒸汽與空氣的混合氣體作氣化劑，生產(chǎn)以一氧化碳和氫氣為主要可燃成分的發(fā)生爐煤氣，均屬于常壓固定床煤氣化發(fā)生爐。圖1.兩段式煤氣發(fā)生爐原理圖兩段式煤氣發(fā)生爐和單段式煤氣發(fā)生爐主要用于陶瓷、鋁型材、玻璃、冶金、機(jī)械、化工等燃耗較大的行業(yè)。一、兩段式煤氣發(fā)生爐與單段式煤氣發(fā)生爐的比較1、工藝流程兩段式煤氣發(fā)生爐工藝流程兩段式煤氣發(fā)生爐是由干餾段和氣化段組成的煤氣化設(shè)備，它以40~60mm的煙煤為材料，在煤氣上段中進(jìn)行干餾，干餾生成的半焦進(jìn)入兩段式煤氣發(fā)生爐的下段進(jìn)行氣化反應(yīng)，煤的干餾和氣化集中在同一氣化爐內(nèi)完成。對(duì)生成的干餾煤氣和氣化煤氣進(jìn)行優(yōu)化配置后由處理設(shè)備分別進(jìn)行除塵、除油、冷卻、脫硫等工藝處理，經(jīng)過處理后的潔凈煤氣經(jīng)加壓輸送系統(tǒng)供給用戶。兩段式煤氣發(fā)生爐示意流程圖如圖2。圖2.兩段式煤氣發(fā)生爐冷凈煤氣站流程圖根據(jù)兩段式煤氣發(fā)生爐生產(chǎn)的特點(diǎn)，爐內(nèi)一般分為五個(gè)區(qū)：煤的干燥預(yù)熱區(qū)；煤的干餾、熱解、焦化區(qū)；還原反應(yīng)區(qū)；氧化反應(yīng)區(qū)，為半焦和焦炭提供熱量；氣化劑預(yù)熱、灰渣冷卻區(qū)。dh湖北銳意自揑系統(tǒng)有限公司yHubeiCubic-RuiyiInstrumentGo.rL以上五個(gè)區(qū)分為兩個(gè)階段。A段一一氣化段也成為下段。B段一一熱解干餾產(chǎn)生半焦和焦炭段，也成為上段。兩段式煤氣發(fā)生爐氣化層次和氣化層厚度及氣化層溫度氣化層次氣化層厚度(mm)氣化層溫度(°C)灰層200350左右氧化層2001000-1200還原層600-800750-1000熱解、干餾層6000由還原層直到料層頂部120-750單段式煤氣發(fā)生爐工藝流程單段式煤氣發(fā)生爐料層較薄，只有氣化段，沒有明顯的干餾段，煤氣是以20~60mm的煙煤或無煙煤為原料，在煤氣爐進(jìn)行進(jìn)行氣化反應(yīng)，生成的煤氣經(jīng)除塵、冷卻、脫硫等工藝處理，經(jīng)過處理后的潔凈煤氣經(jīng)加壓輸送系統(tǒng)供給用戶。單段式煤氣發(fā)生爐示意流程圖如圖3。圖3.單段式煤氣發(fā)生爐熱煤氣站流程圖2、兩種發(fā)生爐的比較兩段式煤氣發(fā)生爐的爐內(nèi)反應(yīng)層次分明，塊煤自上而下按煤的干燥、干餾、還原、氧化不同反應(yīng)區(qū)段漸序升溫，不僅爐內(nèi)反應(yīng)工況穩(wěn)定，而且反應(yīng)也較完全。而單段式煤氣發(fā)生爐爐內(nèi)反應(yīng)層次不分明，在有限的煤層厚度內(nèi)，煤的干燥、干餾、還原、氧化幾乎在較短的時(shí)間內(nèi)同時(shí)進(jìn)行，爐況易產(chǎn)生波動(dòng)，反應(yīng)也不夠完全。因此：氣化同一種煙煤時(shí)兩段式煤氣發(fā)生爐制氣所產(chǎn)生的煤氣熱值比單段式煤氣發(fā)生爐制氣要高418~628KJ/m3左右。兩段式煤氣發(fā)生爐制氣的氣化效率與熱效率比單段式煤氣發(fā)生爐制氣高，大約能提高5%。對(duì)煤炭利用率的提高，單段爐的氣化強(qiáng)度比較低，兩段爐在原氣化層上加高了干餾層使煤炭在進(jìn)入氣化層時(shí)已成為半焦炭狀，使煤炭氣化的更完全，兩段式煤氣爐生產(chǎn)出的灰渣含炭率，一般在12%左右，單段爐在20%左右。兩段式煤氣發(fā)生爐制氣所產(chǎn)生煤氣比單段式煤氣發(fā)生爐制氣干凈，有利于操作管理與環(huán)境保護(hù)。兩段式煤氣發(fā)生爐由于干餾段的存在，煤在450~550°C的低溫干餾條件下所產(chǎn)生的焦油屬輕質(zhì)焦油，流動(dòng)性好，便于利用，另外，由于煤層較厚，對(duì)上行煤氣能起到一定的過濾作用，因此煤氣中的灰塵比單段式煤氣發(fā)生爐明顯減少，而落入氣化段的半焦在氣化過程中，幾乎沒有焦油，灰塵也相對(duì)地少了許多。因此，冷煤氣凈化系統(tǒng)中所產(chǎn)生的流動(dòng)性好的輕質(zhì)焦油，有利于貯運(yùn)和再利用，又不會(huì)產(chǎn)生大量的含酚廢水，而生成的少量酚液，或采用焚燒爐焚燒，或用此酚液制成水煤漿，還解決了煤氣站含酚廢水對(duì)環(huán)境的污染。單段式煤氣發(fā)生爐由于其沒有明顯的干餾段，氣化反應(yīng)過程所產(chǎn)生的焦油屬重質(zhì)焦油，流動(dòng)性較差，不利于貯運(yùn)和再利用。單段式煤氣發(fā)生爐煤層較兩段式煤氣發(fā)生爐薄，生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生空洞，空洞可導(dǎo)致煤氣中氧含量增高，當(dāng)達(dá)到爆炸極限時(shí)遇火源則發(fā)生爆炸。大部分事故都是發(fā)生在單段爐。此外由于煤層薄，也容易燒偏或結(jié)疤，影響產(chǎn)氣量，惡化操作條件，造成煤氣成分波動(dòng)，煤氣質(zhì)量不穩(wěn)定。對(duì)環(huán)境的污染，單段爐的出口煤氣溫度較高，通常在凈化過程中煤氣直接用水來洗滌，降溫，產(chǎn)生的含酚污水量比較大，處理困難；兩段爐的凈化采用間接冷卻，水和煤氣不直接接處，避免了對(duì)水的污染，只有煤氣冷凝產(chǎn)生的含酚污水，數(shù)量少得多，處理比較容易。單段式煤氣發(fā)生爐比兩段式煤氣發(fā)生爐造價(jià)低，投資回收較快；建設(shè)周期短，可較快建成投入使用。綜上所述，兩段爐制氣與單段爐制氣相比，雖然兩段爐的價(jià)格比單段爐高，但是兩段爐制氣不僅爐內(nèi)制氣穩(wěn)定煤氣熱值與氣化效率較高，而且更重要的是環(huán)境效果好。有的行業(yè)對(duì)煤氣的質(zhì)量要求不高，使用單段式煤氣發(fā)生爐，熱煤氣僅作除塵處理后不經(jīng)洗滌除油除酚就直接作為燃料在窯爐燃燒，表面上似乎沒有污水產(chǎn)生，實(shí)際上是把污染源轉(zhuǎn)移到窯爐，通過燃燒排到大氣中去。由于單段式煤氣發(fā)生爐污染大，危險(xiǎn)性也大，其工藝技術(shù)已逐步被兩段式煤氣發(fā)生爐所替代。二、兩段式煤氣發(fā)生爐的排污及治理雖然兩段式煤氣發(fā)生爐較一段式煤氣發(fā)生爐具有產(chǎn)生含酚廢水較少的特點(diǎn)，但煤氣發(fā)生爐使用過程中仍會(huì)產(chǎn)生一定的環(huán)境問題，下面以e3200兩段式煤氣發(fā)生爐為例，分析e3200兩段式煤氣發(fā)生爐的產(chǎn)污環(huán)節(jié)，并針對(duì)可能帶來的環(huán)節(jié)問題提出建議關(guān)于兩段式煤氣發(fā)生爐污染治理。圖4.煤氣發(fā)生爐及凈化設(shè)備1、水污染物產(chǎn)生及治理煤氣發(fā)生爐主要廢水為煤氣冷凝液和間接冷卻煤氣的循環(huán)水。兩段式煤氣發(fā)生爐的凈化采用間接冷卻水，水和煤氣不直接接觸，僅溫度有所升高，可循環(huán)利用。煤氣冷凝液的生產(chǎn)兩取決于氣化煤質(zhì)及所采用的氣化工藝。一般兩段式煤氣發(fā)生爐氣化煙煤冷凝液的產(chǎn)生約為100kg/t煤，冷凝液屬于含酚廢水，主要含有酚類、氰化物、焦油、懸浮物、硫化物和氨氮等。其中酚類以一元酚為主，以苯酚含量最高，其次還有間甲苯酚，含酚量約為8500?10000mg/L。酚氰廢水有毒，可引起人員中毒。目前，煤氣發(fā)生爐含酚廢水主要處理方法主要有以下幾類：蒸汽氣化脫酚法用強(qiáng)烈的高溫蒸汽氣化加熱含酚廢水，使廢水中的酚蒸發(fā)后隨蒸汽逸出，然后再通入堿液吸收成為酚鈉鹽，從而達(dá)到脫酚的目的。該法操作簡(jiǎn)單，投資也較少，但蒸汽耗量較大，且脫酚效率不夠理想，一般達(dá)不到徹底治理的目的。蒸汽脫酚法將含酚污水加熱，使酚隨水蒸汽揮發(fā)出來，再將這部分含酚蒸汽通入發(fā)生爐爐底混入空氣中作為氣化劑使用，爐內(nèi)酚在高溫下燃燒分解成二氧化碳和水，達(dá)到脫酚的目的。此法的缺點(diǎn)在于只能拖出低沸點(diǎn)酚系物，且能耗較大，每蒸發(fā)1t含酚廢水約需燃料折合標(biāo)煤180kg。焚燒法將含酚廢水噴入焚燒爐，使酚類有機(jī)物在1100r高溫下，發(fā)生氧化反應(yīng)，最終生成二氧化碳和水，達(dá)到脫酚的目的。此法工藝簡(jiǎn)單，操作方便，但能耗較大，每焚燒1t含酚廢水器成本在1200?1500元。此法缺點(diǎn)在于一旦操作不慎，爐溫下降，則造成燃燒不完全，易形成二次污染。溶劑萃取脫酚法主要分萃取和解吸兩部分，利用含酚萃取劑將酚從廢水中萃取出來，含酚萃取劑再與堿液相互接觸，萃取劑中的酚與堿發(fā)生反應(yīng)生辰酚鈉鹽，即解析過程。該法處理后含酚量為100?200mg/L,不能直接排放，而且萃取劑的流失會(huì)造成廢水乳化，并形成二次污染，同時(shí)該法采用高效率的萃取劑和堿，造成運(yùn)行成本較高。湖北銳意自控系統(tǒng)有限公司HubeiCubic-RuiyiInstrumentGo.湖北銳意自控系統(tǒng)有限公司HubeiCubic-RuiyiInstrumentGo.丄湖北銳意自控系統(tǒng)有限公司HubeiCubic-RuiyiInstrumentGo.湖北銳意自控系統(tǒng)有限公司HubeiCubic-RuiyiInstrumentGo.丄(5)樹脂脫酚法主要分吸附和解吸兩部分，用樹脂吸附污水中的酚，然后用堿液進(jìn)行解析，生產(chǎn)酚鈉，此法工藝過程較為復(fù)雜，且影響脫酚效率的因素較多，運(yùn)行成本相對(duì)較高。磺化煤吸附法以磺化煤極性集團(tuán)吸附酚，然后以堿液吸收而生產(chǎn)酚鈉鹽脫酚，磺化煤吸附是間歇進(jìn)行的，完成一次循環(huán)包括吸附和再生兩個(gè)環(huán)節(jié)。改法主要缺點(diǎn)在于磺化煤的吸酚量過低，吸附周期太短，解析、再生也比較困難。生物法樹脂脫酚法對(duì)含酚廢水進(jìn)行生化處理是培養(yǎng)微生物，并利用微生物將廢水中的酚類有機(jī)物消化吸收分解成水和二氧化碳的過程。該方法根據(jù)微生物的承載方式及供氧方式的不同又可分為曝氣法、接觸氧化法、生物轉(zhuǎn)盤法及生物濾池法等。此法對(duì)進(jìn)入生化池的廢水水質(zhì)要求較為嚴(yán)格，廢水中的交友及酚等有機(jī)物濃度不可超過微生物所能承受的濃度，否則，需要將污水稀釋后才能進(jìn)入生化池，從而限制了處理水量。同時(shí)微生物循環(huán)比較困難，進(jìn)水溫度超標(biāo)、環(huán)境溫度不適宜，都很容易限制微生物的生存?！胺勖骸铀闭{(diào)制水煤漿治理含酚廢水根據(jù)水煤漿應(yīng)用結(jié)束，利用煤氣站自身的篩下粉煤和含酚廢水按一定比例混合后，再加入適量添加劑經(jīng)強(qiáng)力研磨調(diào)制后制成水煤漿，這是含酚廢水變成了燃料煤的有效載體。水煤漿的然手溫度一般為1100?1300°C，在此溫度下污水中的酚及其他有害有機(jī)物可燃燒分解為水和二氧化碳，其脫酚機(jī)理與焚燒法相同。將含酚廢水在酚水蒸發(fā)器中濃縮后，噴入煤中，與煤混合后，混入熱風(fēng)爐燃燒處理，使酚水在爐內(nèi)分解。由于煤氣發(fā)生爐的酚水和煤粉比例難于平衡，而且讓煤氣發(fā)生爐企業(yè)生產(chǎn)水煤漿，除需要增加設(shè)備外，產(chǎn)品銷路也存在難題，一般可采取委托水煤漿廠代為處理模式。燃煤鍋爐治理含酚廢水將含酚廢水與鍋爐燃煤攪拌均勻，添加到鍋爐中，利用鍋爐燃燒的高溫，將含酚廢水分解為二氧化碳和水。此法是最節(jié)能，最簡(jiǎn)單的方法，但應(yīng)含酚廢水中含揮發(fā)酚和氰的濃度高對(duì)鍋爐操作工人及環(huán)境污染嚴(yán)重。且效鍋爐一般負(fù)荷不穩(wěn)定，鍋爐負(fù)荷低時(shí)，爐膛溫度達(dá)不到酚的分解溫度時(shí)，將隨煙氣排放造成二次污染。利用煤氣發(fā)生爐自身處理，利用煤氣發(fā)生爐氣化時(shí)需增加一定量的水蒸汽，使氣化用空氣成為在該溫度下的飽和空氣，供給發(fā)生爐作為氣化劑的原理。利用煤氣發(fā)生爐水套自產(chǎn)生水蒸汽，在酚水蒸發(fā)箱內(nèi)經(jīng)間接加熱，將含酚污水加熱至適合溫度，經(jīng)泵加壓霧化與進(jìn)入煤氣發(fā)生爐的空氣進(jìn)行質(zhì)和熱交換達(dá)到煤氣發(fā)生爐對(duì)氣化劑要求的飽和溫度。送至煤氣爐底部作為氣化劑，在發(fā)生爐火層1100?1200C高溫下，將酚類等有害物質(zhì)還原成一氧化碳和氫氣。2、大氣污染物產(chǎn)生及治理煤氣發(fā)生爐在點(diǎn)火運(yùn)行期間和應(yīng)急停送氣時(shí)會(huì)排放少量含煤氣廢氣，可打開煤氣放散管，在放散管上裝有火炬，排放的廢氣可以點(diǎn)燃后燃燒。煤倉上煤時(shí)候產(chǎn)生少量的粉塵，其排放量為5000m3/h,粉塵濃度為1000mg/m3，需配備布袋除塵器，除塵效率可以達(dá)到99%以上，粉塵排放濃度可以滿足《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16297-1996)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。3、噪聲產(chǎn)生及治理主要為風(fēng)機(jī)和水泵，風(fēng)機(jī)源強(qiáng)為80?90dB(A),水泵源強(qiáng)為75?85dB(A)。風(fēng)機(jī)隔振器應(yīng)選擇大阻尼彈簧隔震器，以保證隔振器的剛度和阻尼比；進(jìn)出氣口安裝消聲器，以降低進(jìn)入氣口氣流的聲音；風(fēng)機(jī)房內(nèi)安裝吸聲材料，設(shè)置隔聲門窗。選用先進(jìn)的設(shè)備，提高水泵的安裝精度，做好平衡調(diào)試，安裝采用減震、隔振措施，在水泵和基礎(chǔ)之間家裝隔振原件(如減震器、橡膠隔震墊等)，增加惰性塊(鋼筋混凝土基礎(chǔ))的重量以增加其穩(wěn)定性，從而有效地降低振動(dòng)遷都，同時(shí)安裝消聲器，并在設(shè)備房四周墻壁鋪設(shè)玻璃棉等吸聲材料。4、固體廢物產(chǎn)生及治理主要為煤氣發(fā)生爐爐渣、煤氣發(fā)生爐除塵灰和焦油等。煤氣發(fā)生爐爐渣和煤氣發(fā)生爐除塵灰年產(chǎn)生量約為1250t/a，可以綜合利用(鋪路或填坑)。焦油產(chǎn)生量為