曲青龍

根據(jù)我國“富煤、缺氣、少油”的能源結構，煤炭是我國最為重要的工業(yè)與民用能源，我國能源革命主要還應集中在煤炭的清潔、高效、可持續(xù)開發(fā)利用。為了大幅度減少煤炭造成的大氣污染，潔凈煤技術已經成為我國當前最為迫切的應用，煤炭氣化技術是煤炭清潔化利用中最為優(yōu)選的技術，而干煤粉氣流床氣化技術由于其特有的清潔、高效特點，代表今后煤炭氣化技術的發(fā)展方向。

干煤粉氣流床氣化技術是指利用射流卷吸的原理，將干煤粉顆粒（通常含水量<6%）與氣化劑（氧氣、水蒸氣）通過噴嘴高速噴入氣化爐內，氣化爐內特殊設計的流場強化了煤粉與氣化劑的混合，有利于氣化反應的充分進行。氣流床氣化爐的高溫、高壓、混合充分、煤粉顆位小等特點決定了它能夠在有限的單位時間、單位體積內發(fā)揮最大潛能的生產負荷，并且保證氣化反應的徹底性，因此與固定床、流化床氣化爐相比，氣流床氣化爐具有最大的煤種適應性和更優(yōu)良的技術性能，其碳轉化率高、合成氣中不合焦油等產物，因此是煤基燃料氣化裝備的首選技術，代表著當今最先進的煤氣化技術的發(fā)展方向。

一、方案可行性分析

干煤粉氣化設備采用當今最先進的干煤粉氣流床氣化技術，以煤粉與空氣為原料，在微正壓的情況下，在特殊設計的氣流床氣化反應器內合成人工煤氣，高溫煤氣通過煤氣管道送到燃燒器，高溫煤氣在燃燒器內與助燃風相遇即開始燃燒。最大程度地滿足瀝青庫的導熱油加熱使用要求，相比較使用煤作為燃料，為用戶節(jié)約50～70%的燃料成本，實現(xiàn)最佳的經濟效益。

干煤粉氣化設備不僅經濟效益明顯，操控性優(yōu)異，同時在生產過程中實現(xiàn)了更加完美的環(huán)保與安全性能，滿足當前日益苛刻的環(huán)保要求，可以讓用戶施心使用。

二、安全保障措施

1.煤粉罐及其發(fā)料裝置

煤粉罐是用來儲存煤粉的裝置。根據(jù)不同的煤粉罐結構設計，每個煤粉罐可以儲存75立方的煤粉：

煤粉罐內采用氮氣或者二氧化碳保護，防止煤粉發(fā)生自燃。煤粉罐的煤粉儲存系統(tǒng)設置了獨立的安全自控系統(tǒng)，在沿煤粉罐高度設置了多個溫度探測器，煤粉罐的頂部安裝有氧分儀，當系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)煤粉罐內儲存溫度偏高、煤粉罐頂部的氧氣含量超標后，系統(tǒng)將自動向罐內沖入氮氣或者二氧化碳等惰性氣體，保證罐內的氧氣濃度降低到安全范圍內。

如果配置了制氮機系統(tǒng)，則制氮機也具備自動啟停功能，當?shù)獨鈨迚毫ζ偷臅r候，制氮機開始工作；當?shù)獨鈨迚毫^高，制氮機自動停止工作。

在沿煤粉罐高度設置有多個料位計，煤粉罐的頂部安裝有布袋除塵器，布袋除塵器采用壓縮空氣脈沖反吹方式清灰，布袋除塵器采用袋式針刺毯布袋，保證達到清潔的除塵效果：除塵器出口安裝有單向閥，當向罐內送入煤粉的時候，單向閥打開；當停止送粉的時候，單向閥關閉；煤粉罐的頂部還設置有安全閥，當罐內排氣不暢導致壓力升高的時候，會自動打開安全閥。

煤粉罐的底部設置有煤粉發(fā)料裝置，包括破拱裝置、給料閥、煤粉泵及氣力輸送裝置等。

煤粉發(fā)料輸送時，系統(tǒng)會自動檢測煤粉罐底部是否發(fā)生起拱等原因導致無料流現(xiàn)象，然后自動啟動空氣炮裝置破拱，恢復正常的料流。

煤粉通過星形給料器調節(jié)給料流量，電動星形給料器采用變頻調速，實現(xiàn)無級調速。

煤粉通過煤粉泵及其氣力輸送裝置向氣化爐送入煤粉，該裝置采用特殊設計，實現(xiàn)煤粉的長期、穩(wěn)定輸送。

2.煤粉氣化系統(tǒng)

煤粉氣化系統(tǒng)包括氣化爐、導熱油循環(huán)系統(tǒng)、導熱油冷卻器、氣化風機與燃燒器的助燃風機等設備，整個系統(tǒng)的所有設備與管道全部安裝在一個鋼架內，方便用戶安裝與使用。

氣化爐系統(tǒng)采用最先進的粉煤氣流床氣化工藝技術，具備氣化速度快、效率高、使用壽命長、氣化過程清潔等特點，啟動時間10～15分鐘即可進入氣化狀態(tài)。

氣化爐采用導熱油循環(huán)系統(tǒng)進行換熱，以保護氣化爐爐襯能夠長期穩(wěn)定工作。導熱油系統(tǒng)已經集成在整個煤氣化系統(tǒng)內，系統(tǒng)啟動時會首先啟動導熱油循環(huán)系統(tǒng)，檢測該循環(huán)系統(tǒng)正常后才能給氣化爐點火。

3.煤氣管道與煤氣燃燒器

氣化爐產生的高溫煤氣（1000～1100℃）經過煤氣管道送入燃燒器進行燃燒，給瀝青庫的鍋爐提供熱量：煤氣管道內壁敷有耐火材料以及隔熱材料，工作時管道外壁面溫度不超過80℃。

4.氮氣/二氧化碳氣瓶或者制氮裝置

為了保護煤粉倉儲的安全性，氣化設備現(xiàn)場應當配置一些氮氣或者二氧化碳氣瓶，定期向煤粉罐充入惰性氣體，保護煤粉儲存的安全性。

也可以選購一套不同制氮能力的制氮裝置，提供99%濃度的氮氣。制氮裝置采用變壓吸附原理，以壓縮空氣為氣源，通過二個吸附器交替吸附空氣中的氧氣，實現(xiàn)制氮功能。

三、使用的煤粉技術指標、供應渠道

干煤粉氣化設備要求使用單一煤種磨制的煤粉，要求使用揮發(fā)份大于28%的煙煤或者更高揮發(fā)份的褐煤，煤炭場地優(yōu)先考慮陜西神木與府谷的高熱值低硫煤、內蒙鄂爾多斯東勝煤田的煤炭、內蒙東部的褐煤、云南褐煤等，價格低，品質高，具體指標如下：

1.發(fā)熱量：大于4000kcal/kg（低位熱值）；

2.揮發(fā)份：大于28%：

3.灰熔點：流動溫度5T小于1250℃；

4.硫：推薦0.3-0.5%白勺低硫煤：

5.含水量：小于6%。

近年來，隨著天然氣作為清潔能源的廣泛應用，天然氣價格大幅上漲，我國天然氣消費以年均15%的速度快速增長，國產資源已不能滿足市場需求，從長遠看我國將會面臨較大的天然氣缺口。尤其冬季生活用天然氣和取暖用天然氣量非常大，限時用氣已經成為必然，很多加氣站都沒有天然氣可加，因此，天然氣的使用風險非常大。而我國的煤炭探明儲量和遠景儲量還是相當豐富，從資源量分析，煤炭具有中長期保證能力，并且生產和消費的數(shù)量大，比重高，在近50年內，煤炭在能源結構中的主導地位不會改變。我國煤炭開采的過程、數(shù)量和成本基本不受國際上不確定政治、經濟因素的影響。因此，煤炭不但是現(xiàn)在我國能源供給的主要部分，甚至是國家能源的最后退路。煤炭的科學開發(fā)、潔凈高效利用是今后的戰(zhàn)略趨勢。干煤粉氣化燃燒設備具有占地小，投資少，建設周期短，防火間距小，建站靈活，使用安全，操作簡單，維護方便，易于管理，看站人員少，工作壓力低等優(yōu)點。干煤粉氣流床氣化技術從經濟上、環(huán)保上、長遠發(fā)展上都有著不可替代的優(yōu)勢。