【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 5％ ，且成分穩(wěn)定。技術(shù)人員設(shè)想將該氣體返回用作氣化爐的部分氣化劑。 10 重油氧化造氣是指重油和氣化劑氧氣進(jìn)行部分燃燒，由于反應(yīng)放出熱量，使部分碳?xì)浠?合物發(fā)生熱裂化以及裂化產(chǎn)物的重組反應(yīng)，最終獲得以H2和 CO 為主體的合成氣。在氧氣中加入 CO 2后，增加了 C 元素和 O 元素。由于 c 元素的增加，可節(jié)省重油消耗；由于 O 元素的增加，進(jìn)料的氧氣量會(huì)下降。技術(shù)人員通過(guò)計(jì)算得出：在生產(chǎn)同樣合成氣的情況下，加人 CO2后，可提高產(chǎn)氣量約 8％，節(jié)省氧氣量約 6％。整個(gè)回收工藝每年可節(jié)省重油約 3000t，僅原料費(fèi)用每年可降低 450 萬(wàn)元。 新型高純度 CO 氣體生產(chǎn)技術(shù) 在氣化爐中用純 O2和純 CO2作氣化劑與焦炭反應(yīng)，可以生產(chǎn)高純度的CO。最近幾年此項(xiàng)研究在國(guó)內(nèi)比較活躍。 在此項(xiàng)技術(shù)中， CO2 除參加反應(yīng)外，還起到熱載體的作用和調(diào)節(jié)溫度的作用，它可以控制燃燒層最高溫度在原料焦炭的灰軟化溫度以下，防止灰渣結(jié)塊。所使用的氧氣純度大于99％ ， CO2 的純度大于 98． 5％。 2 種氣體經(jīng)比例調(diào)節(jié)進(jìn)人混合器，通過(guò)爐篦均勻分布到爐內(nèi)，與焦炭發(fā)生反應(yīng)。煤氣中 CO 達(dá) 70％左右，經(jīng)提純后獲得 94％～ 96％的高純 CO 產(chǎn)品氣。 該技術(shù)是全國(guó)煤化工設(shè)計(jì)技術(shù)中心協(xié)同濟(jì)南石化集團(tuán)有限公司共同開發(fā)的。據(jù)介紹，該工藝也可采用水蒸氣、 O2和 CO2作氣化劑，以煤為原料生產(chǎn)富含 CO 的煤氣，滿足各種工藝需要。該技術(shù)已在浙 江江山化工股份有限公司、赤天化、四川維尼綸廠、新沂農(nóng)藥廠等十余家單位應(yīng)用，涉及醫(yī)藥、農(nóng)藥甲醇、 DMF、醋酸及醋酐等羰基合成領(lǐng)域。 用 CO2或替代部分水蒸氣作氣化劑或作輸送氣，國(guó)內(nèi)的研究有一定進(jìn) 11 展。煤炭科學(xué)研究總院青年科學(xué)基金已批準(zhǔn)立項(xiàng)開展對(duì)此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行研究從煤炭氣化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)看，使用加壓氣化技術(shù)是必然的。對(duì)加壓固定床 Lurgi 氣化技術(shù)，使用水蒸氣和純 氧作氣化劑，如果借鑒前面介紹的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，用 CO2替代部分水蒸氣作氣 化劑，可減少水蒸氣用量，增加煤氣中 CO 含量，這對(duì)于羰基合成有利。如所產(chǎn)富含 CO 的煤氣與富 含 H2的焦?fàn)t煤氣、或與氯堿工業(yè)產(chǎn)生的大量含氫氣體反應(yīng)，生產(chǎn)其他化工產(chǎn)品。而對(duì)于 Shell 和 GSP 這樣的干煤粉氣流床氣化技術(shù)，目前采用高壓氮?dú)鈱⒚悍圯斔椭翚饣癄t，這樣增加了煤氣中 氮?dú)?含量，降低了有效氣成分 H2+CO的含量，也降低了煤氣熱值，無(wú)論是化工合成 (除合成氨外 )，還是作燃料氣均不利。若采用 CO2作為輸送煤粉的介質(zhì)，則可以大大減少煤氣中的氮?dú)夂浚⒏纳泼簹獾慕M成。由于利用了 CO2，減少了溫室氣體的排放，對(duì)改善大氣環(huán)境有利；同時(shí)，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)資源再利用 及清潔生產(chǎn) 原則。 、成熟情況及先進(jìn)性 的評(píng)價(jià) 本技術(shù)屬于 股份公司消化吸收并創(chuàng)新開發(fā) ， 2020 年 1 月 25 日授權(quán)公告的《一種流化床 CO 氣化爐的氣化工藝方法及其裝置》專利公開了一種用 O2+CO2或空氣 +CO2為氣化劑的流化床 CO 氣化爐的氣化工藝方法及其裝置。整個(gè)制氣過(guò)程分供空氣燃燒和供 CO2氣化兩個(gè)階段，兩階段循環(huán)交替，燃燒階段與氣化階段的時(shí)間分配為 4： 6，以水分和揮發(fā)份高的煤種為原料時(shí)，采取在燃燒階段加煤，使煤在燃燒階段除掉水分、揮發(fā)分而成為焦炭。該方法只是簡(jiǎn)要介紹了空氣和 CO2兩個(gè)階段相互轉(zhuǎn)換操作的方法，并未提供如何供 CO2。 12 結(jié)合以上所 述，此技術(shù)在理論上已經(jīng)得到證明可行，但在實(shí)際運(yùn)用中卻很少見到。目前全國(guó)各地化工廠制氣技術(shù)均有所不同，而二氧化碳的氣化劑利用卻必須與自身的造氣工藝技術(shù)相結(jié)合。 針對(duì) YH 型粉煤成型連續(xù)氣化爐生產(chǎn)特點(diǎn)， 技術(shù)人員使用 CO2做為氣化劑進(jìn)行一系列中小規(guī)模的工業(yè)化試驗(yàn)，基本達(dá)到了預(yù)期效果，并掌握了大量運(yùn)行數(shù)據(jù)。 有較好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益， 為了使該技術(shù)得到工業(yè)化推廣， 擬在現(xiàn)有生產(chǎn)裝置上進(jìn)行運(yùn)用。 一方面，從人類自身生存、發(fā)展的需求以及受國(guó)際大環(huán)境的影響，國(guó)家對(duì)節(jié) 能減排、循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目十分支持，國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政部等各部委均有相關(guān)推進(jìn)措施，依托各類工業(yè)企業(yè)、省市紛紛建立起多元化的循環(huán)經(jīng)濟(jì)生態(tài)工業(yè)園及循環(huán)經(jīng)濟(jì)生態(tài)城市。 另一方面，國(guó)際社會(huì)對(duì)二氧化碳等溫室氣體的減排工作早已付之于行動(dòng)，實(shí)行 CDM 項(xiàng)目，在發(fā)展中國(guó)家購(gòu)買二氧化碳減排指標(biāo)；國(guó)家對(duì)此類CDM 項(xiàng)目持鼓勵(lì)、支持態(tài)度。 因此本項(xiàng)目即可解決本公司生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì) CO 氣體的需求，又可以對(duì)廢氣 CO2回收再利用，響應(yīng)國(guó)家和國(guó)際社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)提出的倡議，為人類和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展承擔(dān)企業(yè)應(yīng)有的責(zé)任。 該技術(shù)的具有較好的推廣應(yīng)用前景。 13 在二氧化碳做氣化劑清潔生產(chǎn)示范工程基礎(chǔ)上，我公司項(xiàng)目的改造對(duì)煤化工業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)體系，進(jìn)一步優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了原料替代 /源頭減量 /資源深度利用和二氧化碳零排放，大幅度提高了資源和能源利用率，為煤化工行業(yè)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化建設(shè)提供了科學(xué)與工程支撐 ,該項(xiàng)目的投入示范運(yùn)行，成為我國(guó) 氮肥 行業(yè)標(biāo)志性的清潔生產(chǎn)技術(shù)平臺(tái)之一。 該 項(xiàng)目建成后， 化工股份公司的工藝廢氣 CO2將全部回收利用；可 綜合利用 CO2廢氣 5000 萬(wàn) m3/年 ,為工業(yè)園區(qū)空氣質(zhì)量改善做出貢獻(xiàn)，同時(shí)也可為企業(yè)自身的可持續(xù)發(fā)展 創(chuàng)造有利條件，對(duì)宜昌市的企業(yè)乃至全國(guó)同行業(yè)，在環(huán)保治污和廢棄資源綜合利用方面起到示范和帶動(dòng)作用。 合成氨系統(tǒng) 清潔生產(chǎn)改造 也 分為兩子項(xiàng)目，分別為三廢混然爐技術(shù)改造及 脫碳閃蒸氣提氫改造 ，現(xiàn)將兩個(gè)子項(xiàng)目示范技術(shù)來(lái)源及示范效果分析如下： 國(guó)內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀 三廢混燃爐技術(shù)改造 吹風(fēng)氣回收利用是合成氨、甲醇生產(chǎn)節(jié)能降耗的主要手段之一。 國(guó)內(nèi)大多數(shù)合成氨生產(chǎn)企業(yè)、部分甲醇企業(yè)以及部分化工企業(yè)均是以無(wú)煙塊煤為原料，采用固定層煤氣發(fā)生爐生產(chǎn)原料氣。固定層煤氣發(fā)生爐 14 是采 用空氣為氣化劑，在生產(chǎn)原料氣的同時(shí)有大量吹 風(fēng) 氣的產(chǎn)生，其氣量約為原料氣量的 ～ 倍，吹風(fēng)氣的成分如下： CO2： 1315%、 CO： 69%、H2： 13%、 H2O： 13%、 CH4： %、 N2： 7078% 。 造氣吹風(fēng)氣不僅含有大量的可燃?xì)怏w，排放溫度也較高，并且含有少量的污染物 H2S 或 SOX。造氣工段不僅產(chǎn)生大量的吹風(fēng)氣，同時(shí)還有大量的具有一定熱值的廢灰、廢渣產(chǎn)生。如直接排放不僅是能源的浪費(fèi)，同時(shí)也造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。三廢流化混燃爐是將合成氨、甲醇企業(yè)在固定床造氣生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的吹風(fēng)氣 、造氣爐渣、除塵器細(xì)灰等，摻入部分煤矸石、煙煤和無(wú)煙煤末，在三廢流化混燃爐內(nèi)燃燒而制取高位熱能蒸汽的裝置。產(chǎn)出的中溫中壓蒸汽經(jīng)抽背式蒸汽汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組，抽出 一定壓力等級(jí) 的蒸汽供 系統(tǒng) 使用，背壓后的低壓蒸汽供造氣，實(shí)現(xiàn)合成氨、尿素生產(chǎn)企業(yè)“兩煤變一煤”和“兩爐變一爐”的目標(biāo)。 第一、第二代吹風(fēng)氣回收利用裝置的缺點(diǎn)，第三代吹風(fēng)氣回收利用裝置 —— 三廢混燃爐的誕生。 從上世紀(jì)八、九十年代起，合成氨、甲醇生產(chǎn)企業(yè)便開始了吹風(fēng)氣的回收利用，隨即產(chǎn)生了第一代和第二代吹風(fēng)氣燃燒爐。第一代造氣吹風(fēng)氣回收裝置，其燃燒形式是上 燃蓄熱式，爐內(nèi)排列了大量的西門子格子磚，利用高熱值合成氣燃燒蓄熱后，來(lái)燃燒低熱值的造氣吹風(fēng)氣，回收熱量、副產(chǎn)蒸汽，保護(hù)環(huán)境。 第二代造氣吹風(fēng)氣回收裝置，其燃燒形式是上燃改進(jìn)式或中燃式，在第一代的基礎(chǔ)上，增加了燃燒噴頭，減少了爐內(nèi)格子磚，或者采用折流式煙氣拱型墻體蓄熱，使?fàn)t內(nèi)的阻力大為減小，減小了造氣爐送吹風(fēng)階段的 15 阻力，煙氣燃燒更為完全，使造氣系統(tǒng)蒸汽達(dá)到了自給。第一、第二代造氣吹風(fēng)氣的回收是在高熱值點(diǎn)火氣（合成放空氣）足夠的前提下進(jìn)行，因而其回收率在 95%左右。這對(duì)于吹風(fēng)氣的回收利用起到了很大的作用，也暴露 出很多問(wèn)題。無(wú)論是第一代和第二代吹風(fēng)氣燃燒爐均需要點(diǎn)火氣源（合成放空氣），爐溫低于 650℃時(shí)吹風(fēng)氣就不能維持燃燒而滅火，送入的吹風(fēng)氣極易發(fā)生爆炸。同時(shí)造氣吹風(fēng)氣座板閥開關(guān)頻繁，關(guān)閉不嚴(yán)。點(diǎn)火氣進(jìn)入燃燒爐在配風(fēng)閥來(lái)不及調(diào)節(jié)時(shí)，發(fā)生爆炸的現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生。 第三代造氣吹風(fēng)氣回收裝置，也就是造氣三廢流化混燃爐，其燃燒形式是混燃式，它的最大特點(diǎn)是改變了已往以氣為點(diǎn)火源蓄熱后來(lái)燃燒回收造氣吹風(fēng)氣的方式，采用造氣爐渣或煤為點(diǎn)火源來(lái)點(diǎn)燃造氣吹風(fēng)氣，其回收過(guò)程更安全、更經(jīng)濟(jì)。和前兩代相比有了突破性的發(fā)展，設(shè)計(jì)更加合理，使用更 加可靠安全。它的設(shè)計(jì)，運(yùn)用了沸騰床的燃燒特性，借用循環(huán)流化床鍋爐的部分技術(shù)，采用了吹風(fēng)氣余熱鍋爐的模式，對(duì)造氣產(chǎn)生的廢氣、廢渣、廢灰能夠達(dá)到同時(shí)混燃，故又可稱做“雙能源吹風(fēng)氣余熱鍋爐”，或第三代吹風(fēng)氣余熱鍋爐。其造氣吹風(fēng)氣回收率可達(dá) 100%。 三廢混燃爐的基本原理、主要優(yōu)點(diǎn)。 （ 1） 基本原理 三廢流化混燃爐運(yùn)用沸騰床的燃燒特性，借用循環(huán)流化床鍋爐的部分技術(shù)，采用了吹風(fēng)氣余熱鍋爐熱量回收的模式，使造氣產(chǎn)生的廢氣、廢渣、廢灰能夠達(dá)到同時(shí)混燃，解決了低熱值氣體單獨(dú)燃燒需大量點(diǎn)火氣和易滅火、易爆炸等問(wèn)題。 三廢 混燃爐下部為燃渣燃煤區(qū)，中部為造氣吹風(fēng)氣燃燒區(qū)，煙氣從混 16 燃爐頂部進(jìn)入組合式除塵器，經(jīng)旋風(fēng)除塵后，煙氣自下部進(jìn)入遂道窯式余熱鍋爐，煙塵經(jīng)落灰管落入下部水封。 遂道式余熱鍋爐自前向后的依次為：水冷屏、噴水式蒸汽過(guò)熱器、鍋爐對(duì)流排管、省煤器、空氣預(yù)熱器、電除塵器、脫硫裝置、引風(fēng)機(jī)、煙囪。 三廢流化混燃爐主要由三廢混燃爐和組合除塵器構(gòu)成。均采用鋼制外殼，內(nèi)部用高鋁磚、硅酸鋁制品、黏土輕質(zhì)磚、高強(qiáng)耐磨澆注料等砌筑。爐體下部為沸騰燃燒室，配有風(fēng)室、布風(fēng)板、風(fēng)帽、二次風(fēng)管等。風(fēng)室除和來(lái)自空氣預(yù)熱器的風(fēng)管相連外，還裝有點(diǎn)火 裝置。破碎摻合后的混合料（造氣爐渣： 60%；造氣除塵器細(xì)灰 10%；煙煤或無(wú)煙煤沫 30%），由料倉(cāng)進(jìn)入螺旋給煤機(jī)，再由螺旋給煤機(jī)將爐渣等混合料送混燃爐下部的燃燒室流化燃燒。三廢爐中上部為吹風(fēng)氣的燃燒空間。吹風(fēng)氣經(jīng)預(yù)混器與空氣充分混合后進(jìn)入爐內(nèi)，在高溫作用下充分燃燒。為達(dá)到三廢混燃爐的綜合利用，生產(chǎn)系統(tǒng)的各種廢氣均可送入三廢流化混燃爐內(nèi)回收處理。為有效控制爐膛溫度，在爐內(nèi)布置了一定的受熱面，與余熱鍋爐汽水系統(tǒng)相連，避免了爐壁結(jié)焦。燃燒后的高溫?zé)煔膺M(jìn)入組合除塵器，旋風(fēng)筒是用 1Cr25Ni20Si2耐熱鋼制作。在旋 風(fēng)筒和中心筒作用下，進(jìn)行“煙”“塵”分離。 （ 2） 三廢混燃爐的主要優(yōu)點(diǎn) 經(jīng)濟(jì)性 ： 第一，三廢流化混燃爐回收造氣吹風(fēng)氣，在起始階段，是以煤為點(diǎn)火源，可少用或不用合成點(diǎn)火氣，即造氣吹風(fēng)氣回收不受合成放空氣量的影響，節(jié)約氫氣和半水煤氣，可使合成氨產(chǎn)量提高 35%，甲醇提高產(chǎn)量 1720%。 第二，中小型尿素廠，噸合成氨（或噸甲醇）需外供蒸汽 13t/h。 17 一臺(tái)三廢流化混燃爐不僅能夠達(dá)到全廠蒸汽自給，實(shí)現(xiàn)“兩爐變一爐”和“兩煤變一煤”的目標(biāo)，而且一爐多用，實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)。發(fā)電后的乏汽，通過(guò)“抽”、“背 ”等方式，把送到生產(chǎn)崗位，由此停掉了能耗高的鍋爐，節(jié)約了能源，提高了效率，減少了操作人員。使新建和擴(kuò)建的企業(yè)能夠節(jié)約投資約 50%。 安全性 ： 吹風(fēng)氣是低熱值氣體，低于 650℃時(shí)就不能燃燒，如爐溫不穩(wěn)定，就會(huì)發(fā)生爆炸。另外吹風(fēng)氣座板閥開關(guān)頻繁，關(guān)閉不嚴(yán)煤氣進(jìn)入燃燒爐在配風(fēng)閥來(lái)不及調(diào)節(jié)時(shí)，發(fā)生爆炸的現(xiàn)象也時(shí) 有發(fā)生。如山東某企業(yè)一套 45t/h 的吹風(fēng)氣燃燒爐，在點(diǎn)火開車時(shí)發(fā)生爆炸，造成人員傷亡，爐體坍塌。蓄熱式吹風(fēng)氣回收，在點(diǎn)火時(shí)也容易發(fā)生爆炸事故。如山東某化肥廠一套 30t/h 的蓄熱式吹風(fēng)氣燃燒爐，在點(diǎn)火烘爐時(shí)操作不當(dāng)產(chǎn)生爆炸，整套系統(tǒng)除鍋爐本體外全部損壞，重新投資近 100 萬(wàn)元，兩個(gè)月的時(shí)間才修復(fù)。 三廢流化混燃爐以煤為點(diǎn)火源，始終是長(zhǎng)明火，進(jìn)入的氣體及時(shí)燃燒，不存在可燃?xì)怏w在爐內(nèi)的積聚，不會(huì)發(fā)生爆炸。也不存在第二代造氣吹風(fēng)氣回收裝置，在開車點(diǎn)火時(shí)送合成氣的爆炸條件。另外三廢流化混燃爐在煤的燃燒過(guò)程中，溫度高且有 氧氣過(guò)剩，若有多余的煤氣送入時(shí)只能繼續(xù)燃燒，也不會(huì)發(fā)生任何爆炸。設(shè)置重力式防爆門和薄膜式防爆裝置，也避免了吹風(fēng)氣回收過(guò)程中的爆炸事故，完全實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)。 環(huán)保性 ： 化工企業(yè)歷來(lái)被視為污染大戶，噸氨產(chǎn)生吹風(fēng)氣40004500Nm爐渣 、爐煤灰 t；噸甲醇產(chǎn)生吹風(fēng)氣 3200Nm爐渣 、爐煤灰 t；這些低熱值廢渣廢氣如不回收利用，既造 18 成環(huán)境污染又浪費(fèi)能源。 脫碳閃蒸氣提氫改造 氫氣是一種用途廣泛的工業(yè)氣體，近 20 年來(lái)，工業(yè)