摘要:本文分析了發(fā)生爐煤氣站目前的應(yīng)用狀況、應(yīng)用的政策限制及限制政策存在的問題，指出一段式煤氣發(fā)生爐具有一定的應(yīng)用條件，是氣化無煙煤最為適合的爐型，不應(yīng)將其列為絕對限制項目;國家及地方政府對于煤氣發(fā)生爐的應(yīng)用，應(yīng)該予以監(jiān)督疏導(dǎo)，不應(yīng)武斷地一刀切。同時提出設(shè)備制造企業(yè)只有立足技術(shù)及工藝創(chuàng)新，以煤氣站的環(huán)境保護(hù)、安全生產(chǎn)為創(chuàng)新基點(diǎn)，深入挖掘系統(tǒng)資源節(jié)約的潛力，發(fā)生爐煤氣站才能擁有穩(wěn)定而廣闊的發(fā)展空間。

關(guān)鍵詞:發(fā)生爐煤氣站;政策限制;技術(shù)發(fā)展;環(huán)境保護(hù);安全生產(chǎn);資源節(jié)約

1引 言

煤的氣化是煤炭轉(zhuǎn)化和合理利用的有效途徑之一，符合我國發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)、能源多元化的戰(zhàn)略。近年來，加壓移動床和氣流床、灰團(tuán)聚流化床等氣化技術(shù)都得到了較快發(fā)展，目前，常壓固定床氣化煤氣發(fā)生爐，作為中小規(guī)模燃料用氣主要供氣單元，其生產(chǎn)規(guī)模、投資成本、建設(shè)周期等符合多數(shù)冶金、化工、建材和機(jī)械等行業(yè)的用氣要求，應(yīng)用較為廣泛。

目前，由于技術(shù)水平、設(shè)計制造、操作管理等方面的原因，造成發(fā)生爐煤氣站在廣泛應(yīng)用的同時，受到了一系列安全和環(huán)境等問題的困擾，使得原本非常適合國情與企業(yè)需求的發(fā)生爐煤氣站的推廣應(yīng)用受到相應(yīng)的限制，這就需要設(shè)備制造企業(yè)從技術(shù)層面上下功夫，在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時，改進(jìn)工藝技術(shù)、降低操作管理難度，使之適應(yīng)企業(yè)及區(qū)域性政策要求，從而有效促進(jìn)發(fā)生爐煤氣站的推廣應(yīng)用。

2發(fā)生爐煤氣站的應(yīng)用狀況

改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，各項經(jīng)濟(jì)建設(shè)取得了巨大成就，能源消耗也同步急速增長。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著石油、天然氣等燃料價格的不斷攀升與震蕩，許多企業(yè)開始尋求更為經(jīng)濟(jì)的替代燃料，中國煤炭資源相對豐富，其單位熱值價格相對較低，受國際能源價格的影響也較小，但煤炭作為直接燃料的應(yīng)用又受到國家嚴(yán)格的環(huán)保政策的制約，在這種形式下，煤氣發(fā)生爐作為煤炭資源潔凈利用的一種形式，既符合我國能源安全戰(zhàn)略和環(huán)保政策，又符合相關(guān)能耗企業(yè)的利益要求，得到了諸如玻璃、陶瓷、冶金、機(jī)械、化工等燃耗較大行業(yè)的廣泛應(yīng)用，其應(yīng)用最多的主要集中在陶瓷、有色金屬冶煉、熱處理及鍛造加熱等領(lǐng)域。

3發(fā)生爐煤氣站應(yīng)用的政策限制與存在的問題

3.1 發(fā)生爐煤氣站應(yīng)用的政策限制

由于技術(shù)工藝、設(shè)計制造、安裝調(diào)試、日常維護(hù)和操作管理等原因，近幾年，發(fā)生爐煤氣站在安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)方面事故頻發(fā)，給應(yīng)用企業(yè)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，也使政府安監(jiān)和環(huán)境部門感到棘手，隨之而來的則是一系列相關(guān)的限制政策。

國家《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)政策和信貸協(xié)調(diào)配合控制信貸風(fēng)險有關(guān)問題通知》(發(fā)改產(chǎn)業(yè)(2004)746號)中明確提出，一段式固定煤氣發(fā)生爐(不含粉煤氣氣化爐)屬于限制類，不允許新建;國家《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》(2005年本和2007年本)兩度將一段式固定煤氣發(fā)生爐項目(不含粉煤氣氣化爐)列為限制類項目;國家《當(dāng)前部分行業(yè)制止低水平重復(fù)建設(shè)目錄》(2007年)也將一段式固定煤氣發(fā)生爐項目(不含粉煤氣氣化爐)列為限制類項目;國家發(fā)改委2007年頒布的第52號文件《平板玻璃行業(yè)準(zhǔn)入條件》規(guī)定:新建或改建平板玻璃項目，鼓勵使用天然氣作為燃料，嚴(yán)格限制發(fā)生爐煤氣為燃料。

2005年，溫州市開始就煤氣發(fā)生爐進(jìn)行專項整治工作，規(guī)定全市范圍內(nèi)將停止安裝、使用新的常壓、微壓煤氣發(fā)生爐，分期、分批逐步淘汰在用的常壓、微壓煤氣發(fā)生爐;淄博市在《關(guān)于加快淘汰落后產(chǎn)品生產(chǎn)能力的意見》中(淄政辦發(fā)〔2008〕98號)，規(guī)定建材行業(yè)“十一五”期間，禁止使用一段式(含一段半式)冷煤氣發(fā)生爐，禁止使用二段式水冷(洗)式煤氣發(fā)生爐，禁止新上一段式(含一段半式)煤氣發(fā)生爐;其他一些地(市)、區(qū)(縣)就煤氣發(fā)生爐的應(yīng)用，也陸續(xù)頒布過類似的限制性文件。

3.2 限制政策存在的問題

3.2.1 疏于調(diào)研、不切實際

常壓固定床煤氣發(fā)生爐，一般分為一段爐、兩段爐和干餾爐，它們分別適用于不同的氣化煤種，發(fā)生爐最常用的氣化煤種為弱粘結(jié)性煙煤和無煙煤，根據(jù)氣化煤種的選擇，初步可以確定煤氣發(fā)生爐的最佳選擇型號。兩段爐和干餾爐相對一段爐而言，其結(jié)構(gòu)上增加了一個干餾段，用于對高揮發(fā)份的煤炭先行干餾，然后氣化，適于氣化弱粘結(jié)性煙煤;而對于無煙煤而言，其揮發(fā)份較低(不大于10%)，兩段爐和干餾爐的干餾段失去了其應(yīng)用價值，而且由于干餾段的存在，增加了爐內(nèi)煤氣的上行阻力，特別是當(dāng)氣化熱穩(wěn)定性較差的無煙型煤時，由于爐內(nèi)阻力問題，兩段爐和干餾爐根本無法正常運(yùn)行，這一點(diǎn)在四川、云南一帶氣化無煙型煤時，得到了充分的驗證。

據(jù)此，氣化無煙煤無疑要選擇一段式煤氣發(fā)生爐;氣化弱粘結(jié)性煙煤最佳選擇為兩段式煤氣發(fā)生爐或干餾式煤氣發(fā)生爐，具體選擇還要結(jié)合冷熱煤氣的工藝選擇，參見表1[1]。無論是國家政策條例還是地方通知文件，都將一段式煤氣發(fā)生爐列為限制或禁止項目，其實是對不同類別煤氣發(fā)生爐應(yīng)用條件的混淆，是不切實際的。

3.2.2 疏于疏導(dǎo)、過于武斷

許多地方政府發(fā)現(xiàn)一些發(fā)生爐煤氣站在環(huán)境和安全方面存在諸多問題，便以通知、文件的形式，武斷的一刀切，下令拆除、禁止使用。其實認(rèn)真研究分析一下，可以發(fā)現(xiàn)出問題的煤氣站，多數(shù)是由于未按照相關(guān)設(shè)計規(guī)范設(shè)計制造，或未按照煤氣站安全操作規(guī)程進(jìn)行規(guī)范管理造成的，相關(guān)政府部門應(yīng)該對煤氣站應(yīng)用和制造企業(yè)進(jìn)行疏導(dǎo)管理，督促、監(jiān)督企業(yè)限期整改，同時禁止不合格發(fā)生爐煤氣站的建設(shè)，這樣，既有利于環(huán)境保護(hù)和安全生產(chǎn)，又能保證當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的良性發(fā)展。

廣東佛山是我國高檔建筑衛(wèi)生陶瓷的生產(chǎn)基地，發(fā)生爐煤氣站應(yīng)用較多，環(huán)境和安全問題也出現(xiàn)了不少，當(dāng)?shù)卣畬Α皢栴}煤氣站”采取了停產(chǎn)整頓、監(jiān)督改進(jìn)、合格復(fù)產(chǎn)的疏導(dǎo)政策，取得了顯著的效果，達(dá)到了環(huán)境保護(hù)、安全生產(chǎn)和企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益的三贏。

4發(fā)生爐煤氣站的技術(shù)發(fā)展空間

4.1 環(huán)境污染的治理

4.1.1 污水的治理

發(fā)生爐煤氣站的污水主要包括煤氣冷凝含酚污水和設(shè)備水封用水。煤氣冷凝含酚污水即通常所說的煤氣站酚水，為煤氣站的主要污染源，一直是困擾發(fā)生爐煤氣站發(fā)展的環(huán)保難題，有關(guān)文獻(xiàn)[2]介紹了從酚水減量治理出發(fā)，將余熱回收、發(fā)生爐氣化及廢水循環(huán)利用與酚水處理有機(jī)結(jié)合的綜合治理方法，其處理方式為:將收集和預(yù)處理后的含酚廢水泵入發(fā)生爐的酚水蒸發(fā)箱，依靠煤氣化過程中的部分熱量或煤氣顯熱將廢水汽化，將汽化后含低沸點(diǎn)苯、酚類物質(zhì)蒸汽的水蒸氣通入爐底作為氣化劑應(yīng)用，在發(fā)生爐內(nèi)將這部分苯、酚類物質(zhì)高溫裂解為水和二氧化碳。酚水中未被加熱汽化的高沸點(diǎn)苯、酚類物質(zhì)，隨著酚水蒸發(fā)箱定期排污至焦油池(氣化煙煤兩段爐)或酚水池(氣化無煙煤一段爐)，混入焦油中的含酚廢水殘液中的苯、酚類物質(zhì)，可隨焦油一起提煉出高純度化學(xué)物質(zhì)，或隨焦油高溫燃燒裂解為H2O和CO2后排入大氣;收集于酚水池中的高濃度含酚廢水，可以定期在酚水焚燒爐中焚燒，將其裂解為H2O和CO2后排放，利用該酚水處理工藝方法，可以使煤氣站酚水得到徹底有效的治理。對于設(shè)備水封用水，一般采用集中收集、循環(huán)應(yīng)用的辦法進(jìn)行治理。但循環(huán)應(yīng)用后雜質(zhì)濃度較大的廢水，仍然存在較大的處理難度，有待進(jìn)一步研究，找出經(jīng)濟(jì)簡便的有效處理方法。

4.1.2 空氣污染的治理

發(fā)生爐煤氣站的空氣污染源，除煤氣發(fā)生爐烘爐、點(diǎn)爐送氣時需向外排放廢氣的污染外，還包括焦油、廢水向空氣中溢出的臭味。有關(guān)文獻(xiàn)[3]就廢氣污染問題，提出了發(fā)生爐烘爐、點(diǎn)爐送氣時采用焦炭為燃料，煤氣放散管處設(shè)置點(diǎn)火裝置，在煤氣發(fā)生爐點(diǎn)火階段后期CO濃度達(dá)到點(diǎn)燃要求時，將廢氣點(diǎn)燃，使其以CO2形態(tài)排放，利用該方法基本可以解決CO廢氣污染問題。但煤氣站焦油、廢水向空氣中溢出臭味、污染站區(qū)空氣環(huán)境的問題，仍然處于探討性解決階段。

4.2 安全運(yùn)行的保證

目前，從事操作及管理的煤氣站人員，其文化層次及知識結(jié)構(gòu)差異較大，安全意識與責(zé)任心也各不相同，對發(fā)生爐煤氣站的操作管理良莠不齊，生產(chǎn)事故屢見不鮮。在工藝技術(shù)層面上，要保證發(fā)生爐煤氣站安全穩(wěn)定運(yùn)行，首先應(yīng)該建立煤氣站專家診斷操作系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)發(fā)生爐煤氣站的自動化操作，有效避免人為因素造成的安全事故發(fā)生。

4.3 系統(tǒng)資源的節(jié)約

4.3.1 余熱資源的利用

發(fā)生爐煤氣站系統(tǒng)的余熱資源，主要集中在煤氣顯熱方面，有關(guān)文獻(xiàn)[2-3]介紹了利用煤氣顯熱的兩種利用方式:其一，利用煤氣顯熱蒸發(fā)汽化含酚廢水后，將酚水蒸汽作為爐底氣化劑應(yīng)用;其二，利用煤氣顯熱生產(chǎn)水蒸汽，供設(shè)備及管道保溫加熱應(yīng)用。但顯熱利用后的煤氣溫度仍然在200℃左右，這部分顯熱仍然存在再利用空間。另外，目前常壓固定床煤氣發(fā)生爐多為濕式出灰，從氧化層下來的高溫灰渣，直接落入灰盤水中，造成灰渣顯熱的無謂浪費(fèi)，改變發(fā)生爐的出灰方式，可以有效收集并利用這部分余熱資源。

4.3.2 電力資源的節(jié)約

發(fā)生爐煤氣站的電力消耗僅次于煤炭消耗，系統(tǒng)裝機(jī)容量幾百甚至幾千千瓦，其電力消耗最大的是空氣鼓風(fēng)機(jī)和煤氣加壓機(jī)，有關(guān)文獻(xiàn)[4]介紹了基于電機(jī)變頻技術(shù)的用氣點(diǎn)煤氣流量變化與煤氣加壓機(jī)、空氣鼓風(fēng)機(jī)和飽和溫度的聯(lián)動調(diào)節(jié)方案，方案中采用變頻器控制煤氣加壓機(jī)和空氣鼓風(fēng)機(jī)這兩個煤氣站電耗最大的設(shè)備，在保證發(fā)生爐煤氣站自動恒壓供氣同時，有效節(jié)約了系統(tǒng)的電力消耗。但發(fā)生爐煤氣站除了空氣鼓風(fēng)機(jī)和煤氣加壓機(jī)的耗電外，還有諸如水泵、清灰機(jī)、加煤機(jī)電機(jī)，以及靜電除焦油(塵)器等的電力消耗，節(jié)電空間仍然較大。

4.3.3 水資源的節(jié)約

發(fā)生爐煤氣生產(chǎn)過程中，除了氣化煤炭和動力電的消耗外，還包括水資源的消耗，我國總體來講是一個缺水的國家，特別是北方某些地區(qū)缺水嚴(yán)重，就發(fā)生爐煤氣的可持續(xù)發(fā)展而言，煤氣生產(chǎn)過程中水資源的控制至關(guān)重要。文獻(xiàn)[5]從環(huán)保節(jié)能型兩段爐冷煤氣站的水平衡出發(fā)，介紹了煤氣站在含酚廢水資源化利用與軟化水、工藝?yán)鋮s水節(jié)約控制等方面的相關(guān)措施。針對含酚廢水，采用濃縮蒸發(fā)法將其汽化為酚水蒸汽，作為發(fā)生爐氣化劑應(yīng)用，這樣既處理了含酚廢水，又節(jié)約了寶貴的凈水資源。就軟化水的節(jié)約控制，采取以下三方面的措施:

(1) 采用放散蒸汽冷凝器，對放散蒸汽進(jìn)行冷凝后循環(huán)應(yīng)用;

(2) 優(yōu)化探火孔結(jié)構(gòu)，保證汽封嚴(yán)密，避免探火時汽封蒸汽外溢，節(jié)約探火蒸汽;

(3) 采用封閉形式的軟水池和酚水池，避免軟化水池或酚水池的水面蒸發(fā)所造成的水資源損失。

針對工藝?yán)鋮s水，從兩方面著手進(jìn)行節(jié)約控制:

(1) 采用間接冷卻的初冷工藝，減少進(jìn)入間接終冷器煤氣中的飽和水量，從而減少冷卻水循環(huán)量;

(2) 煤氣加壓機(jī)軸承冷卻水，采用與間冷終冷器共用冷卻水源和循環(huán)水泵的工藝路線，避免采用自來水不循環(huán)冷卻所造成的水資源浪費(fèi)。

通過采取以上措施，使煤氣站水資源得到了有效的節(jié)約控制，但煤氣間接終冷水池的水面蒸發(fā)和冷卻塔水汽飄逸所造成的水資源損失，仍然需要進(jìn)一步控制，或采用其他熱容較大的冷卻介質(zhì)對煤氣進(jìn)行間接終冷。

4.3.4 氣化效率的提高

(1) 降低灰渣含炭量

現(xiàn)階段煤氣發(fā)生爐灰渣含炭量多數(shù)維持在10%～15%左右，而有些煤氣發(fā)生爐由于設(shè)備工藝落后，其灰渣含炭量有時高于20%。改進(jìn)煤氣發(fā)生爐結(jié)構(gòu)及氣化工藝，優(yōu)化操作指標(biāo)，降低灰渣含炭量，是提高氣化效率、減少煤氣發(fā)生爐能耗的有效途徑。

(2) 提高煤氣熱值

利用富氧氣化等工藝手段提高煤氣熱值，使發(fā)生爐氣化效率得以有效提高，同時可以使同熱值煤氣的體積得以降低，從而降低煤氣凈化、冷卻及加壓輸送的能耗。

5結(jié) 論

(1) 一段式固定床煤氣發(fā)生爐，具有一定的應(yīng)用條件，是氣化無煙煤最為適合的爐型，不應(yīng)將其列為絕對限制項目;國家及地方政府對于煤氣發(fā)生爐的應(yīng)用，應(yīng)該予以監(jiān)督疏導(dǎo)，不應(yīng)武斷的全盤否定。

(2) 設(shè)備制造企業(yè)只有立足技術(shù)、工藝創(chuàng)新，以煤氣站的環(huán)境保護(hù)、安全生產(chǎn)為創(chuàng)新基點(diǎn)，深入挖掘系統(tǒng)資源節(jié)約的潛力，發(fā)生爐煤氣站才能擁有穩(wěn)定而廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻(xiàn)

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