气化细灰掺烧节能优化改造应用

2022-06-13徐勤富

氮肥与合成气 2022年5期

徐勤富

(呼伦贝尔东北阜丰生物科技有限公司，内蒙古呼伦贝尔 162650)

长期以来，气化细灰因一直没有有效的输送方式，难以实现合理、有效应用，对环境造成了污染和危害，因此，国家鼓励对气化细灰渣实施综合利用、就地消化措施，并给予较大的政策扶持。如果能最大限度地利用细灰代替原煤作为锅炉燃料，既能获得细渣带来的经济效益，又有可能争取国家的政策支持，从而实现企业利益的最大化。

1 气化细灰的形成

无论是干法粉煤气化炉还是湿法水煤浆气化炉，在煤炭与气化剂燃烧反应制取合成气的过程中，煤炭与氧会通过烧嘴以高流速喷射入气化炉。由于喷射速度快、反应时间短，其中一小部分煤粉颗粒未完全反应，会随着高速流体一起喷入激冷室内，由气流带至合成气中。高温合成气夹带着煤粉细颗粒(细灰)，经激冷室激冷降温、洗气塔水洗后，洗涤下来的细灰会形成气化黑灰水。气化黑灰水经高压闪蒸、低压闪蒸、真空闪蒸、沉淀槽絮凝沉淀后，再经过各种形式的脱水过滤，形成气化细灰滤饼。气化细灰滤饼含水质量分数为50%～60%，含碳质量分数为30%～40%，其低位发热量约为5 500 kJ/kg。之前处理湿灰的方式主要有烧砖和填埋，但均存在较大弊端。

2 气化细灰掺烧利用

随着国家新环保法的提出和实施，不符合环保要求的砖厂被逐步关闭，造成部分气化细灰无法处理。湿灰用作填埋场材料通常需要复合衬砌，但是通过汽车运输至厂外会造成二次污染，气化湿灰粒度较小(90～120 μm)且含有水分(质量分数为50%～60%)。为了便于装卸，一般气化湿灰采用敞篷车运输，故在运输过程中存在污水外溢和部分灰渣洒落现象。

外售和填埋等处理方式都会造成含碳量的损失，使得热能无法被全部释放，因此，迫切需要寻求一种处理气化细灰的方法，以免污染环境和浪费资源。近些年，煤化工企业将气化细灰送至动力燃煤锅炉掺烧。

采用气化细灰资源化利用系统，气化细灰可直接进入锅炉焚烧，整个过程全密闭，对环境无污染，避免了设置堆场晾干细渣以及在运输、堆放过程中遇水损失、风干飞扬等问题，可有效改善厂区环境。

气化细灰掺烧是资源化利用的主要方式，可以从根本上降低生产成本，提高工厂的环境治理水平，减少废水和废气排放量。

3 气化细灰掺烧的方式和存在的问题

3.1 抓斗沥水晾晒后掺烧

作为气化细灰早期处理方式，抓头沥水晾晒后掺烧的工艺为：真空闪蒸罐的底部灰水排入地下细灰沉淀池沉淀后，上部澄清的灰水溢流进入灰水池，由低压灰水泵返回系统；底部煤泥由机械抓斗捞出，经沥水后，堆放在晾晒场地进行晾晒，然后与动力车间的燃料煤进行一定比例的掺烧。

此种方案的优点是操作简单、流程短、能耗低，在西部气候干燥地区有较多的应用。但是，该方式问题比较明显，包括气化细灰煤泥处理占用的场地较大；晾晒后上部干灰粒度较小，扬尘现象明显，导致现场环境恶劣；与动力车间燃料煤混合存在混合不均匀的现象，不利于锅炉燃烧。

3.2 过滤脱水后车辆运输至燃料煤中掺烧

作为目前应用较多的处理方式，过滤脱水后掺烧工艺为：真空闪蒸罐的底部灰水排入沉降槽，经过滤机给料泵送至过滤机脱水，将水分质量分数降至50%左右的滤饼装入翻斗车运输至燃料煤煤场，经铲车掺混后，同燃料煤一起输送至流化床锅炉燃烧；滤液经管道收集至滤液澄清池，再经滤液泵返回气化装置。

目前机械脱水装置有卧螺离心机、真空带式吸滤机、板框式压滤机。经综合比对，离心式脱水工艺效果较好(含水质量分数为30%～60%)，但处理能力偏弱；真空带式吸滤脱水机自动化程度高，但脱水效果一般(含水质量分数为50%～70%)；板框式压滤机脱水效率最高(含水质量分数为40%～50%)。以脱水效率和生产效率为指标，板框式压滤机不失为一个较好的选择。

此种方案的优点是气化细灰过滤脱水后含水率较低，相比晾晒方式，对环境影响的恶劣程度低；但是为了便于装卸，一般气化湿灰采用敞篷车或翻斗车运输，存在严重的污水外溢及洒落现象；与锅炉燃料煤混合也存在混合不均匀的现象，不利于锅炉稳定燃烧。

3.3 细灰脱水后用膏体泵泵入锅炉掺烧

作为新型的掺烧方式，细灰脱水后用膏体泵泵入锅炉掺烧的实际案例相对偏少。由气化装置灰水槽送来的灰水，经过滤机将水分质量分数降至50%～70%，滤液经管道收集至滤液澄清池，再经滤液泵送至气化回用；湿滤饼送至中储仓，经给料设备进入输送泵入口，由动力包提供高压油驱动的膏体泵，将湿滤饼加压后经锅炉给料器送入流化床锅炉密相区燃烧。

此种方案对环境影响较小，但是也有比较明显问题，包括输送需要高压膏体泵，能耗相对较高；细灰脱水后的含水率不能太低，否则不易输送，而含水率高对锅炉的燃烧不利，进而增加了综合能耗；输送管道易堵塞，需要连续运行。