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全面解析煤氣發(fā)生爐煤氣生產(chǎn)活性石灰的關鍵技術
2015-03-13 17:41:54 來源：北方爐窯協(xié)會
北方爐窯協(xié)會
一、前 言
這個世界只有變是不變的。產(chǎn)品也是如此,只有不斷的革新,才能創(chuàng)造出更加符合大眾需求的好技術、好產(chǎn)品,只有不斷的變化,才能更加的符合這個發(fā)展中社會的需求。自從2007年由唐山金泉冶金能源新技術開發(fā)有限公司設計的國內(nèi)*座168m³煤氣發(fā)生爐煤氣石灰窯在山東濟南成功點火生產(chǎn)后，有關煤氣發(fā)生爐煅燒石灰的技術在不斷完善、不斷進步，隨著國家新環(huán)保法的實施，該項技術越來越受到用戶青睞。該項技術作為氣體燃料徹底取代了傳統(tǒng)用固體、液體燃料煅燒石灰的方式，提高了石灰的質(zhì)量，達到了環(huán)保要求，改善了工廠環(huán)境，節(jié)省了能源的消耗，減輕了工人的勞動強度，提高了經(jīng)濟效益和社會效益，它在石灰行業(yè)有著廣泛的發(fā)展前景。該項技術經(jīng)過近十年的發(fā)展都有哪些技術進步？都有哪些創(chuàng)新？筆者通過對該項技術的跟蹤調(diào)查，在生產(chǎn)實地調(diào)取了大量應用數(shù)據(jù)與用戶反饋信息，同時綜合了對原創(chuàng)技術團隊的進一步采訪調(diào)研，通過對該項技術的全方位解析，使得這項技術首度揭開面紗。
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二、煤氣發(fā)生爐的前生與今世
- 關于煤氣發(fā)生爐的淵源：
從50年代至80年代初國內(nèi)使用的爐型基本上是國產(chǎn)的常壓固定床煤氣發(fā)生爐爐型。80年代初國先后從美國、意大利、法國、英國等發(fā)達國家引進兩段式發(fā)生爐氣化技術,很快在國內(nèi)某些廠家開始研制生產(chǎn)兩段爐,煤炭氣化技術在國已有近50年的歷史,我國已研究開發(fā)出了若干種成熟的煤氣化技術,如傳統(tǒng)的常壓煤氣化方法:有煤的干餾制氣、焦爐制氣、炭化爐制氣、發(fā)生爐制氣等�？傊趪鴥�(nèi)煤碳氣化方法有上百種,就常壓固定床混合煤氣發(fā)生爐來說,50年代,國從蘇聯(lián)引進了3M21等常壓固定床煤氣發(fā)生爐爐型,引進的同時消化吸收國外技術。技術上趨于成熟,自90年代,煤氣化技術在全國推廣,特別在陶瓷行業(yè)得到廣泛的應用,燃發(fā)生爐煤氣比燃油降低了成本，煤氣發(fā)生爐取得了明顯的經(jīng)濟效益。近幾年來,隨著煤氣發(fā)生爐技術的日趨幼稚,環(huán)保型兩段式煤氣發(fā)生爐也相繼開發(fā)并在企業(yè)推廣,解決了大量廢水外排,具有高效、平安、節(jié)能、環(huán)保等特點,同時熱值比單段煤氣發(fā)生爐熱值提高了并開始自己生產(chǎn)制造。
發(fā)生爐煤氣的組成成分與熱值關系：
煤氣發(fā)生爐的產(chǎn)品也屬于固體燃料（煤或焦炭）經(jīng)過氣體的一種熱加工過程，即用氧或氧化合物（蒸汽、二氧化碳）通過高溫的固體燃料（煤、焦炭）層、其中起氧化作用的有機物質(zhì)（空氣、水蒸汽）稱為氣化劑，生成含有氫、一氣化碳及甲烷等的混合氣體稱為煤氣。
所謂煤氣發(fā)生爐的出爐煤氣，是指煤在煤氣發(fā)生爐內(nèi)氣化反應所產(chǎn)生的，自煤氣發(fā)生爐出口導出未經(jīng)凈化的煤氣。該煤氣由單一可燃氣體成分（CO、H2、CH4）、氣態(tài)烷烴類化合物（CmHn）、H2S、不可燃氣體成分（CO2、N2、O2）以及焦油蒸汽、粉塵固體微粒和水蒸汽所組成。
按氣體劑的不同分為下列三種：
�。ㄒ唬�、空氣煤氣：以空氣為氣化劑。
（二）、水煤氣：以水蒸氣為氣化劑。
（三）、混合煤氣：以空氣和水蒸氣為氣化劑。
上述三種煤氣的成份如下：（以體積百分數(shù)表示）
煤氣成分
煤氣名稱 H2 CO CO2 N2 CH4 O2
空氣煤氣 2.6 1.00 14.2 7.2 0.5 0.2
混合煤氣 13.5 27.5 5 52.8 0.5 0.2
水 煤 氣 48.4 38.5 6 6.4 0.5 0.2
煤氣氣體組成及煤氣熱值：
氣化煙煤時，煤中的CO含量較高，而且還會有少量的CmHn，煤氣熱值也較高；氣化無煙煤時，CO和CH4含量都較氣化煙煤時要低，煤氣熱值也即較低；氣化褐煤時，CO含量較低，但H2和CH4相對也要高一些，煤氣熱值也較高，但是，褐煤的氣化產(chǎn)率較低，僅為2Nm3/kg(煤)左右，而氣化煙煤或無煙煤時，氣化產(chǎn)率可達3～3.5 Nm3/kg(煤)。
表1 幾種煤氣化時煤氣組成及煤氣熱值
煤 種 煤 氣 氣 體 組 成 煤氣熱值 CO H2 CH4 CmHn O2 CO2 N2 MJ/Nm3 無煙煤 25-30 15-18 0.5-1.5 — 0.1-0.3 4-8 49-51 5.23-5.86 煙 煤 28-31 12-16 1.5-3 0.1-0.3 0.1-0.3 4-6 48-50 5.86-6.70 褐 煤 24-26 17-19 3-3.5 — 0.1-0.5 6-8 46-48 6.07-6.28
三、將煤氣發(fā)生爐應用在石灰煅燒中出現(xiàn)的問題
近幾年，隨著國家環(huán)保政策的要求，將煤氣發(fā)生爐與石灰窯結(jié)合起來煅燒石灰應該說是很好的發(fā)展項目，目前在國內(nèi)的推廣應用階段，不同的技術應用其結(jié)果差別很大，有些企業(yè)生產(chǎn)一直不很成功，分析來說主要有以下幾個難點需要解決：
1、煤焦油的收集處理：煤氣發(fā)生爐的燃料一般為無煙煤、焦炭、煙煤等，使用無煙煤時焦油比較少一些，用戶為了降低生產(chǎn)成本一般采用煙煤生產(chǎn)，由于煤氣發(fā)生爐如果主要以煙煤為燃料時，因此產(chǎn)生的煤氣中含有大量的焦油，如果焦油冷凝的話，會合煤氣中的粉塵雜質(zhì)粘合起來堵塞管道及燒嘴，在很短的時間內(nèi)就會造成停爐清淤。而如果采取措施清除焦油，將面臨以下問題，首先就是除焦方式問題，目前國內(nèi)用于發(fā)生爐煤氣除焦方式有兩種，一是水洗除焦，一是電捕焦方式。水洗除焦就面臨廢水的污染問題，因為除過焦后的水中溶解了大量的苯酚等有害物質(zhì)，如果不經(jīng)過處理而排掉的話將*的污染環(huán)境，而如果處理的話就需要昂貴的投資。電捕焦技術目前在焦化企業(yè)使用，技術成熟不會產(chǎn)生污染，而且收集的焦油亦是很好的化工原料，但電捕焦投資巨大且運營成本過高，非一般企業(yè)所能接受。
2、發(fā)生爐煤氣無壓力，火焰穿透性差：目前除了大型化肥企業(yè)及煤化工企業(yè)所使用的魯奇爐、沸騰爐等先進爐型屬于加壓爐，出口煤氣壓力較大外，一段式、兩段式煤氣爐都屬于常壓固定床發(fā)生爐。煤氣出口壓力都比較小，同高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣相比壓力要小很多，所以在煤氣不經(jīng)過加壓的情況下打入石灰窯是不能生產(chǎn)出合格的石灰的，所以制約了石灰窯采用煤氣發(fā)生爐煅燒石灰向大型化發(fā)展的方向。而要解決壓力問題就要另建煤氣柜，設加壓站將煤氣加壓，這同樣會出現(xiàn)投資過大的問題。
3、煤氣中硫的處理問題：
在石灰的生產(chǎn)過程中，使用煤炭資源一直是我國的主要能源,根據(jù)目前我國的發(fā)展形勢,煤炭資源的利用率以及環(huán)保問題急需解決。煤氣發(fā)生爐是不錯的節(jié)煤環(huán)保設備,轉(zhuǎn)變了煤炭的利用方式,可提升煤炭的綜合利用率而且降低粉塵量,然而煤氣中依然含有硫化氫成分,燃燒使用還是會對環(huán)境產(chǎn)生一些污染。與煤炭直燃生產(chǎn)石灰相比，使用煤氣發(fā)生爐煤氣煅燒石灰主要目的就是提高石灰品質(zhì)、達到環(huán)保治理要求，其中降低或消除二氧化硫是重中之重，否則將失去使用煤氣發(fā)生爐煤氣生產(chǎn)石灰的意義。
4、冷煤氣站廢水的治理問題：煤氣發(fā)生爐廢水是指煤氣發(fā)生爐熱煤氣為了降溫達到冷煤氣溫度要求時在使用煙氣洗滌塔、噴淋塔等設施為煤氣降溫時排出的廢水，主要是煤氣冷卻后的廢水，冷卻廢水中有含油、含焦油及懸浮物的廢水，水中有苯酚和萘的臭味并含有苯酚、氰、硫化物、氨、吡啶等，雖然部分煤氣發(fā)生爐用戶采用了循環(huán)水池沉淀處理，但是污水在使用一定周期后也需要外排，如果污水中的有害物質(zhì)不能去除就強制外排，不但會嚴重污染影響附近地下水資源，也是會受到環(huán)保處罰。
5、石灰產(chǎn)量不能大型化問題：雖然傳統(tǒng)的煤氣發(fā)生爐系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)煅燒石灰，可是由于諸多原因單窯日產(chǎn)量一直沒有提高，一般只能控制在40-70噸范圍，如何提高單窯日產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本、減少工程投資是需要解決的問題。
6、能耗較高石灰成本沒有優(yōu)勢的問題：雖然煤氣發(fā)生爐煤氣生產(chǎn)的石灰品質(zhì)好于煤炭直燃的石灰，但是生產(chǎn)成本高也是需要解決的問題，主要是煤耗高及煤氣發(fā)生爐的運行成本問題，只有把生產(chǎn)成本降到與燃煤石灰窯生產(chǎn)成本接近或持平時煤氣發(fā)生爐煤氣應用技術才可以全面推廣。
以上幾點是我們在考慮將煤氣發(fā)生爐應用在石灰燒制工作中必須要解決的問題。按照常規(guī)的思路，要解決以上問題可以考慮建立成套的冷煤氣站，將發(fā)生爐出口出來的含有焦油、粉塵等雜質(zhì)的熱煤氣經(jīng)過旋風除塵、電捕焦、水淋冷卻后進入煤氣柜，經(jīng)加壓站加壓后送往石灰窯即可燒出高活性的冶金石灰，可是，這樣的一套設備投資下來，即使不含窯本體投資也要以數(shù)百萬計，如果在加上窯本體及其他附屬設施的投資，恐怕遠非一般企業(yè)所能接受的。
那么，有沒有其他的方法解決以上問題從而減少投資，使一般的中小型石灰企業(yè)都能接受的了呢？唐山金泉冶金能源新技術開發(fā)有限公司經(jīng)過多年的努力及不斷的探索以實際案例及成功經(jīng)驗給出了答案。
四、煤氣發(fā)生爐煤氣應用于石灰生產(chǎn)的多項科技成果應用
1、新型冷煤氣站技術的選用：
通過用冷煤氣煅燒石灰是石灰窯產(chǎn)量大型化發(fā)展的主要目標，雙段式煤氣發(fā)生爐在30年發(fā)展的歷程中經(jīng)歷了不斷更新完善，一系列的獎項榮譽，已經(jīng)證明了其既往的成功，但是把創(chuàng)新引向更深層面，帶來更高的經(jīng)濟效益和客觀的社會效益才是發(fā)展的方向。
新型雙段式煤氣發(fā)生爐是唐山金泉冶金能源新技術開發(fā)有限公司*新研制的新技術，在傳統(tǒng)的雙段式煤氣發(fā)生爐基礎上進行了多項革新改進，使之成為一種可以在石灰豎窯、回轉(zhuǎn)窯等石灰生產(chǎn)領域應用的燃氣發(fā)生裝置，其所產(chǎn)燃氣也可為燃氣鍋爐、蒸汽鍋爐、金屬冶煉、化肥廠、陶瓷燒制等供熱使用，具有燃燒無污染、經(jīng)濟實用、操作方便快捷等特點�！ �
雙段式煤氣發(fā)生爐是唐山金泉冶金能源新技術開發(fā)有限公司自2005年在國內(nèi)*先應用到石灰窯的生產(chǎn)中以來，就不斷的根據(jù)石灰煅燒工藝要求而進行改變，持續(xù)的技術創(chuàng)新，徹底的改變了傳統(tǒng)窯爐高能耗、高污染等缺陷。煤氣發(fā)生爐新工藝帶來了歷史性改變，在新思路指導下，保證了石灰窯生產(chǎn)的穩(wěn)定性、經(jīng)濟實用性以及環(huán)保性。新型煤氣發(fā)生爐通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)的合理性設計創(chuàng)新，可以適應更多種物料性質(zhì)的工藝要求，不論是無煙煤，還是蜂窩煤、煙煤，均可安全生產(chǎn)，同時還實現(xiàn)了以下技術創(chuàng)新：
（1）、實現(xiàn)了二氧化硫的零排放和污水治理回收：
在煤氣脫硫技術研發(fā)方面，唐山金泉冶金能源新技術開發(fā)有限公司積極研發(fā)采用先進技術和工藝，建立和完善技術創(chuàng)新動作機制和保證體系，從而實現(xiàn)了持續(xù)的技術創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新，為提升煤氣發(fā)生爐環(huán)保性能的“含金量”奠定了堅實的基礎。
新型煤氣發(fā)生爐煤氣生產(chǎn)石灰與直接燃煤的石灰窯相比，二氧化硫下降50%。新型雙段式煤氣發(fā)生爐技術采用爐內(nèi)控溫技術可以實現(xiàn)初級脫硫，利用設計研發(fā)的專用溫控器對溫度和壓力進行實時調(diào)節(jié)，通過采用智能控制設備準確穩(wěn)定地控制爐內(nèi)溫度。煤炭中的硫是以硫鐵礦的形式伴生在煤中，把煤氣發(fā)生爐的爐內(nèi)溫度控制在硫分解溫度以內(nèi)就可以實現(xiàn)一部分硫沒有被分解而被留在煤渣中，如果使用的是低硫煤采用此方法二氧化硫是不會超標的。
近年來，因高硫煤價格低或因地區(qū)產(chǎn)煤品種所限，高硫煤受到很多用戶選擇，面對我國對環(huán)保力度的加大，如果使用高硫煤將面臨新環(huán)保法所要求的指標所制約，對此，該公司攻克了高硫煤煙氣脫硫技術上的多項科研難題，在治理煤氣中所含的高濃度二氧化硫方面取得技術突破。其開發(fā)的雙段煤氣發(fā)生爐冷煤氣脫硫技術，不僅脫硫效果好，且裝置運行費用低，從真正意義上來講達到了節(jié)能減排的目的。在技術創(chuàng)新上，該脫硫裝置通過采用圓筒多層設計，進一步提高了脫硫劑與煤氣接觸時間，*大限度提高了脫硫效果，同時設計了特制堿性發(fā)生器使其產(chǎn)生的堿液與煙氣中的二氧化硫徹底中和，脫硫率高達95%，SO2排放濃度*低可達50毫克∕立方米，飽和煙氣脫水率超過97%。而且該設備除塵效果好，運用了仿生學原理，采取濾泡吸附新工藝，能有效吸附煙氣中的飄塵，除塵率高達99.5%。
該項技術還通過采用氣液分離裝置，將煙氣中不同粒度的液滴進行有效脫除，排煙含濕量大大降低，使下游設備不易腐蝕。同時，他們還針對煤氣發(fā)生爐運行過程中易產(chǎn)生含酚污水對地下水源污染嚴重的問題，研制開發(fā)出酚水蒸發(fā)器水處理新工藝，從而根本上解決了含酚污水對地下水源的污染，為用戶使用過程中創(chuàng)造“碧水藍天”的內(nèi)部環(huán)境打下了堅實基礎。
（2）煤氣除焦凈化的新技術應用：在煤氣除焦的技術應用上，以往國內(nèi)設計者在設備選型中因沒有對相關配套設備進行認真研究，主要采用、借用了一些其他行業(yè)中煤氣凈化設備，沒有針對煤氣發(fā)生爐煙氣凈化進行研究，采用的煤氣凈化系統(tǒng)設備都在幾百萬元，唐山金泉冶金能源新技術開發(fā)有限公司近幾年通過不斷研究完善，已經(jīng)設計成功新型煤氣發(fā)生爐煤氣除焦凈化系統(tǒng)專用設備，通過簡化設計后的煤氣除焦及回收系統(tǒng)站系統(tǒng)由靜電除焦器、焦油循環(huán)泵、焦油采集器等組成，該系統(tǒng)設備設計工藝簡單實用，投資有很大降低，相對于傳統(tǒng)除焦設備僅需10%的投資就可以解決。
冷煤氣除焦除塵系統(tǒng)解決了煤焦油堵塞管道、燃燒器等問題，使生產(chǎn)操作更進一步簡化、穩(wěn)定，同時降低了石灰生過燒率，冷煤氣站綜合系統(tǒng)尤其適合多座窯及產(chǎn)量較大的企業(yè)化、規(guī)范化的生產(chǎn)應用。
（3）實現(xiàn)了煤焦油有效回收：煤氣發(fā)生爐焦油又稱煤膏，是煤干餾過程中得到的一種黑色或黑褐色粘稠狀液體，具有特殊的臭味，可燃并有腐蝕性。是一種高芳香度的碳氫化合物的復雜混合物。
煤氣發(fā)生爐焦油的產(chǎn)生：煤氣發(fā)生爐焦油是煤炭在焦化過程中產(chǎn)生的。其產(chǎn)量約占裝爐煤的3%~4%，在常溫常壓下其產(chǎn)品呈黑色粘稠液狀，密度通常在0.95-1.10g./cm3之間，閃點100℃具有特殊臭味，焦油又稱煤焦油。焦油的各組分性質(zhì)有差別，但性質(zhì)相近組分較多，需要先采用蒸餾方法切取各種餾分，使酚、萘、蒽等欲提取的單組分產(chǎn)品濃縮集中到相應餾分中去，再進一步利用物理和化學的方法進行分離：170℃前的餾分為輕油;170～210℃的餾分主要為酚油；210～230℃的餾分主要為萘油；230～300℃的餾分主要為洗油；280～360℃的餾分主要為一蒽油；二蒽油餾分初餾點為310℃，餾出50％時為400℃。
煤氣發(fā)生爐焦油的用途：
煤氣發(fā)生爐煤焦油含有上萬種成分，其中很多有機物是生產(chǎn)塑料、合成纖維、染料、橡膠、醫(yī)藥、耐高溫材料等的重要原料，因此煤焦化工業(yè)以其不可替代性在21世紀煤化工中占有重要位置。
煤焦油回收的商業(yè)價值：目前采用煤氣發(fā)生爐煤氣生產(chǎn)石灰時每煅燒一噸石灰可以回收焦油12-15kg，目前煤焦油回收不得價格在3000元左右，折合每噸石灰可沖抵成本30-40元。
發(fā)生爐煤氣增壓均壓控制系統(tǒng)的新技術應用：傳統(tǒng)的煤氣發(fā)生爐出口煤氣壓力只有400-500pa是不能煅燒石灰的，新研發(fā)設計的煤氣壓力增壓與均壓系統(tǒng)徹底解決了煤氣壓力低的問題，可以達到煅燒石灰的煤氣壓力要求。同時該系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)煤氣發(fā)生爐因煤氣出口煤氣加壓后使發(fā)生爐爐內(nèi)產(chǎn)生負壓而造成煤氣發(fā)生爐爆炸的問題，該系統(tǒng)創(chuàng)新應用了煤氣均壓平衡器系統(tǒng)，可以把煤氣加壓后與加壓前的壓力與流量進行均衡調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)煤氣管網(wǎng)的安全生產(chǎn)操作。
2、熱煤氣直接煅燒石灰的新技術應用：
采用冷煤氣煅燒石灰無論采用何種工藝都不可以徹底去除煤焦油，生產(chǎn)中需要定期清理管道中及燃燒器中的殘余焦油，而且采用冷煤氣生產(chǎn)由于把500℃以上的熱煤氣降溫至40-50℃范圍，致使煤氣熱值降低，間接造成了能耗增加問題，同時因使用大量冷卻水及污水治理費用也是增加生產(chǎn)成本的原因。
唐山金泉冶金能源新技術開發(fā)有限公司近幾年通過與德國“菲普瑞工業(yè)爐窯”合作，自2005年起就一直研究煤氣發(fā)生爐熱煤氣燒制石灰項目。經(jīng)過不斷設計應用、研發(fā)改進，成功設計出一種將煤氣發(fā)生爐的熱煤氣直接煅燒石灰的新技術。
熱煤氣石灰窯主要就是利用發(fā)生爐煤氣產(chǎn)生的熱煤氣不經(jīng)冷卻直接送入石灰窯的生產(chǎn)工藝。一般工業(yè)爐尾氣都是常溫或100-200℃左右，而發(fā)生爐出來的煤氣溫度是500-600℃之間，送入石灰窯內(nèi)的燃氣溫度每提高100℃就可節(jié)省燃氣5-10%，發(fā)生爐和石灰窯就近安裝自然就可利用熱煤氣從而就可提高供入窯內(nèi)燃氣的熱量由此便可增加石灰窯產(chǎn)量降低煤氣消耗，進而降低石灰生產(chǎn)經(jīng)營成本提高企業(yè)效益。
運用熱煤氣生產(chǎn)石灰可以解決很多使用冷煤氣時不能解決的問題，首先，針對煤氣焦油處理問題得以解決，焦油之所以會堵塞管道及燒嘴，其根本原因是因為煤焦油在未進入窯體之前由于管道長在外界空氣冷卻下使煤氣溫度下降，使煤氣中焦油冷凝液化，又由于煤氣壓力小，煤氣中的煤灰等粉塵因重力作用而附著在管道壁上與黏稠的煤焦油混合在一起，日積月累從而堵塞住管道。因此，解決焦油在管道中不冷凝并使之快速進入高溫煅燒帶參與燃燒是很好的解決方法，焦油成分就是碳及芳香烴化合物，易燃且熱值很高，焦油燃燒后即解決了堵塞管道的難題又增加了煤氣熱值，降低了燃料成本。通過在窯體設計預熱利用系統(tǒng)用窯體自身的余熱溫度對煤氣進行加熱、保溫，達到了良好的煅燒效果。
熱煤氣煅燒石灰的新技術新裝備選用：唐山金泉冶金能源新技術開發(fā)有限公司根據(jù)熱煤氣煅燒石灰的特性設計了新型一段半式煤氣發(fā)生爐，該工藝上段煤氣直接進入新型熱煤氣專用電捕焦油器進行脫焦處理，由于是高溫煤氣直接進入管道所以防止了管道堵塞。下段煤氣經(jīng)過新型旋風除塵器除塵，除塵效果好，除塵后的煤氣可以與上段煤氣混合后進入燃燒系統(tǒng)，混合后的煤氣溫度可以控制在適宜煤焦油液化不冷凝的溫度，通過專門設計的預熱煤氣管道輸送至燃燒系統(tǒng)，由于保證了部分煤焦油與煤氣混合后參與了燃燒，與冷煤氣相比可增加熱值200大卡左右，降低了煤氣用量。由于不洗滌，沒有污水產(chǎn)生，對環(huán)境沒有污染；沒有污水處理系統(tǒng)，降低了運行成本�？刂苹旌厦簹獾臏囟扰c熱煤氣除焦和控制煤焦油液化溫度是該項技術的關鍵。
3、CRCD煤氣化技術應用：是一種以“富氧空氣—CO2煙氣—水蒸氣”為氣化劑的煤氣化技術，其中CO2煙氣來源于窯爐反應廢氣中的部分煙氣，該煙氣中的CO2參與煤氣化過程中的還原反應，與煤中的碳反應生產(chǎn)CO可燃氣體，該技術在減少廢氣排放的同時，降低煤炭氣化所需的煤炭量，從而實現(xiàn)燃耗工礦企業(yè)的節(jié)能減排。CRCD煤氣化技術，通過增加氣化劑中CO2的含量，有效增加了氣化反應物中CO2濃度，提高了CO還原反應的速度，使煤氣生產(chǎn)效率得以提高。通過增加氣化劑中CO2和O2的含量，降低其中N2的含量，減少氣化反應中N2攜出的熱量，使煤氣化裝置的熱效率得以有效提高。同時，石灰窯爐出廢氣溫度一般在150-200℃左右，將其中一部分引出，與富氧空氣混合作為氣化劑，提高了氣化劑的溫度，使石灰生產(chǎn)系統(tǒng)的熱效率得以提高。該項技術為唐山金泉冶金能源新技術開發(fā)有限公司與國內(nèi)大型科研單位聯(lián)合設計推出，該技術為目前國內(nèi)單獨使用煤氣發(fā)生爐煤氣生產(chǎn)石灰成本*低的技術，為國內(nèi)獨創(chuàng)擁有自主知識產(chǎn)權，目前已經(jīng)開始全面推廣。
4、 新型專用燃燒器的應用：從國內(nèi)的部分傳統(tǒng)煤氣發(fā)生爐生產(chǎn)石灰的失敗案例總結(jié)發(fā)現(xiàn)，有很多原因發(fā)生在燃燒器系統(tǒng)，由于發(fā)生爐煤氣的熱值與成分特性和高爐、轉(zhuǎn)爐、焦爐等常用煤氣有很大區(qū)別，普通的燃燒器是不能生產(chǎn)出合格石灰的，選擇適用的燃燒器是生產(chǎn)成敗的關鍵因素，唐山金泉冶金能源新技術開發(fā)有限公司設計的具有特殊結(jié)構(gòu)的“新型軸流助燃混風調(diào)節(jié)燒咀”具有較大煤氣的調(diào)節(jié)比，可在氣源壓力流量不穩(wěn)定及產(chǎn)量變化較大的時候充分混合順利燃燒，而且火焰穿透力強，對發(fā)生爐煤氣的熱值和特性適應性強，同時針對煤焦油容易堵塞燒咀的情況設計了回流霧化清潔及清理功能。
五、煤氣發(fā)生爐煤氣生產(chǎn)石灰對窯型的選用原則
煤氣發(fā)生爐煤氣煅燒石灰對窯型結(jié)構(gòu)及窯容積的選擇至關重要，要根據(jù)實際情況選擇，要循序漸進，逐步摸索發(fā)展，切勿盲目追求大產(chǎn)量、大投資，避免造成投資失誤。
目前，根據(jù)唐山金泉冶金能源新技術開發(fā)有限公司近幾年研發(fā)建造的煤氣發(fā)生爐煤氣石灰窯成功案例來看主要以豎爐為主，同時也開發(fā)了回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)系統(tǒng)，主要有以下幾種窯型：
- 日產(chǎn)80-120噸的單筒燃氣豎窯：
投資概算：石灰窯生產(chǎn)系統(tǒng)一般在150-200萬元范圍，煤氣發(fā)生爐系統(tǒng)根據(jù)工藝配置不同在80-180萬元范圍均可以選擇。
- 日產(chǎn)120-150噸的單筒燃氣燃煤兩用豎窯：
主要結(jié)構(gòu)特征：單筒豎窯結(jié)構(gòu)、窯容積在180-200m³范圍，可直接使用煤氣發(fā)生爐煤氣生產(chǎn)也可以使用煤炭生產(chǎn)，同時也可以采用氣、煤混燒生產(chǎn)，可使用冷煤氣與熱煤氣生產(chǎn)，石灰活性度可達340-370，生過燒率在7-10%范圍，主要使用30-60mm,40-80mm,80-120mm等粒徑石料生產(chǎn)工業(yè)用灰及化工用灰以及建筑用灰。目前推廣應用*多、投資性價比*高、技術*成熟的窯型就是這種窯型。
投資概算：石灰窯生產(chǎn)系統(tǒng)一般在180-250萬元范圍，煤氣發(fā)生爐系統(tǒng)根據(jù)工藝配置不同在90-190萬元范圍均可以選擇。
3、日產(chǎn)200噸的“懸心套筒窯”：
采用煤氣發(fā)生爐煤氣生產(chǎn)石灰單窯產(chǎn)量在100-150噸左右的中小型豎窯投資小，石灰質(zhì)量好，而且操作好維修容易，但要求單窯產(chǎn)量超過150噸以上的就有一定困難，除非裝中心燒嘴或梁式燒嘴，可是由于煤氣發(fā)生爐的煤氣含有焦油的特性致使這兩種形式的燒嘴極易堵塞而且無法清理。同時這兩種形式的窯投資同比要比普通豎窯大很多。唐山金泉冶金能源新技術開發(fā)有限公司研究的“懸心套筒窯”有效解決了上述問題，新型“懸心套筒”窯創(chuàng)新在窯內(nèi)設計了“窯心”。使單筒窯實現(xiàn)了環(huán)形套筒石灰窯的煅燒功能。懸心套筒窯主要解決了大窯容的窯徑問題，它的石灰石是在窯心與窯壁之間很窄小的空間煅燒的，所以燒的距離就比較短使石灰煅燒的更充分。由于窯心懸在窯中上空部，上部預熱帶，下部冷卻帶窯容仍然不變是大窯徑自然石灰石可得到充分預熱和冷卻，煅燒產(chǎn)量自然也就可提高。日產(chǎn)200噸的“懸心套筒窯”投資石灰窯生產(chǎn)系統(tǒng)可以控制在400萬以內(nèi)。
4、“環(huán)形雙室低壓對燒套筒窯”：是唐山金泉冶金能源新技術開發(fā)有限公司近期自行研發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權的新技術，具有熱耗低，石灰活性度高，結(jié)構(gòu)簡單，燃料適應性強的特點，與傳統(tǒng)的石灰窯相比，石灰在環(huán)形空間內(nèi)煅燒，氣流分布更均勻，窯內(nèi)無冷卻設備，故障率低，易于維護，單窯日產(chǎn)量在250-450噸。
該項技術的低壓焙燒方式采用燃燒器直燃與隔焰燃燒技術相結(jié)合的技術，與傳統(tǒng)套筒窯相比，該項新技術改變了原傳統(tǒng)氣燒窯周邊單體燒嘴（外周）直焰單向煅燒方式，實現(xiàn)了雙向?qū)簾夹g，使石灰煅燒溫度火焰無死角，實現(xiàn)了內(nèi)筒與外筒同時煅燒，使煅燒帶溫度更均勻、煅燒截面積范圍更廣泛，尤其是窯內(nèi)內(nèi)筒焙燒室煅燒操控技術是整個煅燒系統(tǒng)核心技術，其結(jié)構(gòu)簡單實用。
該項新技術的經(jīng)濟性是一個顯著亮點，與國外傳統(tǒng)套筒窯相比工程投資降低了60%以上，如：國內(nèi)優(yōu)化設計后的傳統(tǒng)套筒窯日產(chǎn)300噸環(huán)形套筒窯投資至少需要4000萬元，唐山金泉冶金能源新技術開發(fā)有限公司設計的新一代“環(huán)形雙室低壓焙燒套筒窯” 日產(chǎn)350-450噸環(huán)形套筒窯投資只需要800-1000萬元范圍，日產(chǎn)250-350噸環(huán)形套筒窯投資只需要600-700萬元左右，同等產(chǎn)量下比普通圓形單筒氣燒豎窯投資還要低，極具推廣價值。
六、煤氣發(fā)生爐煤氣生產(chǎn)石灰的生產(chǎn)成本與經(jīng)濟效益分
- 煤炭耗量與生產(chǎn)成本的關系：
b、在石灰生過燒控制在10%以內(nèi)時，使用兩段式煤氣發(fā)生爐煤氣使用煙煤時，噸灰耗煤量在230-250kg,同時還可以副產(chǎn)焦油13.0kg／t灰（平均），在使用一段半式煤氣發(fā)生爐混合氣生產(chǎn)時，噸灰耗煙煤量可下降至190-220kg，同時可回收6-7kg煤焦油，在應用CRCD煤氣化技術時可下降至160-190 kg，同時也可以回收煤焦油。在應用金泉公司氣、煤混合燃燒時：110-130 kg（無煙煤），也可回收部分煤焦油。
c、焦油是供不應求的化工原料，外銷價2500-2700元／噸，這樣就使每噸石灰的燃料成本再抵消一部分，再加上發(fā)生爐可用煙煤也比無煙煤(混燒煤石灰窯必須用無煙煤）的價格低，煙煤目前價格500元以內(nèi)／噸。
2、使用發(fā)生爐煤氣時的燃料成本就為（按照*高數(shù)據(jù)）：
a、 兩段式：0.250t煤／t灰×480元／t灰－13.0kg焦油／t灰×2.70元／kg焦＝120－35.1＝84.90元／t灰。
b、 一段半式：0.220t煤／t灰×480元／t灰－7.0kg焦油／t灰×2.70元／kg焦＝105.60－18.9＝86.70元／t灰。
c、 CRCD煤氣化：0.190t煤／t灰×480元／t灰－13.0kg焦油／t灰×2.70元／kg焦＝91.20－35.10＝56.10元／t灰。
d、 氣、煤混燒：0.130 t(標煤)灰×700元／t灰＝91.0元／t灰。
3、與混燒無煙煤豎窯燃料直接成本對比：
混燒燃煤（無煙煤）石灰窯的燃料成本：
0.125 t(標煤)灰×700元／t灰＝87.50元／t灰。
在不考慮煤焦油回收價格情況下，兩段式煙煤煤氣發(fā)生爐煤氣燃料成本：120.0元／t灰略高于無煙煤混燒的87.50元／t灰約32元。一段半式煤氣發(fā)生爐煤氣燃料成本：105.60元／t灰略高于無煙煤混燒的87.50元／t灰約18元。CRCD煤氣化：91.20／t灰略高于無煙煤混燒的87.50元／t灰約4元。采用氣、煤兩用時與無煙煤混燒的燃料成本基本持平。
4、綜合對比：氣、煤兩用石灰窯的燃料成本與煤炭混燒窯的燃料成本基本持平，如果不考慮煤焦油回收成本，三種煤氣發(fā)生爐方法的燃料成本都高于煤炭混燒石灰窯，如果考慮煤焦油外銷回收的35.1元成本，煤氣發(fā)生爐煤氣生產(chǎn)石灰的成本是可以持平或低于混燒石灰窯成本的，但是由于煤氣發(fā)生爐系統(tǒng)增加的風機、爐體生產(chǎn)系統(tǒng)、水費、靜電除焦器等設備運行費用也不可忽視，一般情況下煤焦油回收費用是可以抵消煤氣發(fā)生爐系統(tǒng)運行費用的。按照經(jīng)驗估算，煤氣發(fā)生爐煤氣生產(chǎn)石灰如果不考慮回收煤焦油外銷其燃料生產(chǎn)成本肯定高于無煙煤混燒石灰的石灰至少20-30元／t灰。
經(jīng)過對比我們發(fā)現(xiàn)，雖然煙煤用量較大但是由于煙煤價格較低相比使用無煙煤的能耗基本持平。從而使燃料成本相當于或略高于混燒煤石灰窯的無煙煤燃料費。石灰窯采用發(fā)生爐煤氣燒石灰后，石灰的質(zhì)量比煤燒石灰的質(zhì)量提高很多，銷售價格也會提高，所以采用煤氣發(fā)生爐煤氣生產(chǎn)石灰從生產(chǎn)成本上考慮是可行的，從石灰質(zhì)量上考慮更是值得推廣應用的。（注：各地區(qū)燃料及煤焦油價格和石灰售價有區(qū)別，文中價格僅供參考，用戶可根據(jù)當?shù)貙嶋H價格計算。）
七、記者綜述
目前，氣燒石灰窯應用較為廣泛的燃料為焦爐煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣和混合煤氣，這主要是因為一些較具生產(chǎn)規(guī)模的冶金活性石灰煅燒企業(yè)多為大型鋼廠的下屬企業(yè)或關聯(lián)企業(yè)，而這些大型鋼廠擁有自己的高爐、轉(zhuǎn)爐或焦爐，這些石灰煅燒企業(yè)占據(jù)氣源選擇方面的地利和人和優(yōu)勢。但是，隨著各大鋼鐵企業(yè)自備電廠等的建設，煤氣供應日趨緊張，而且為了降低石灰生產(chǎn)運輸成本，有些鋼鐵企業(yè)的石灰生產(chǎn)廠選擇靠近礦山建設，從而遠離了高爐、轉(zhuǎn)爐或焦爐等氣源，其原來具備的氣源優(yōu)勢日趨喪失，重新選擇燃料氣源也同樣成為這些企業(yè)面臨的首要問題。燃料氣源的選擇既要考慮技術可應用性、成本優(yōu)勢性和供&
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二、煤氣發(fā)生爐的前生與今世
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