发生炉煤气站应用的政策限制与技术发展空间.docx

1、发生炉煤气站应用的政策限制与技术发展空间发生炉煤气站应用的政策限制与技术发展空间 摘要:本文分析了发生炉煤气站目前的应用状况、应用的政策限制及限制政策存在的问题,指出一段式煤气发生炉具有一定的应用条件,是气化无烟煤最为适合的炉型,不应将其列为绝对限制项目;国家及地方政府对于煤气发生炉的应用,应该予以监督疏导,不应武断地一刀切。同时提出设备制造企业只有立足技术及工艺创新,以煤气站的环境保护、安全生产为创新基点,深入挖掘系统资源节约的潜力,发生炉煤气站才能拥有稳定而广阔的发展空间。 关键词:发生炉煤气站;政策限制;技术发展;环境保护;安全生产;资源节约 1引 言 煤的气化是煤炭转化和合理利用的有效

2、途径之一,符合我国发展洁净煤技术、能源多元化的战略。近年来,加压移动床和气流床、灰团聚流化床等气化技术都得到了较快发展,目前,常压固定床气化煤气发生炉,作为中小规模燃料用气主要供气单元,其生产规模、投资成本、建设周期等符合多数冶金、化工、建材和机械等行业的用气要求,应用较为广泛。 目前,由于技术水平、设计制造、操作管理等方面的原因,造成发生炉煤气站在广泛应用的同时,受到了一系列安全和环境等问题的困扰,使得原本非常适合国情与企业需求的发生炉煤气站的推广应用受到相应的限制,这就需要设备制造企业从技术层面上下功夫,在提高产品质量的同时,改进工艺技术、降低操作管理难度,使之适应企业及区域性政策要求,从

3、而有效促进发生炉煤气站的推广应用。 2发生炉煤气站的应用状况 改革开放以来,我国经济发展迅速,各项经济建设取得了巨大成就,能源消耗也同步急速增长。进入21世纪,随着石油、天然气等燃料价格的不断攀升与震荡,许多企业开始寻求更为经济的替代燃料,中国煤炭资源相对丰富,其单位热值价格相对较低,受国际能源价格的影响也较小,但煤炭作为直接燃料的应用又受到国家严格的环保政策的制约,在这种形式下,煤气发生炉作为煤炭资源洁净利用的一种形式,既符合我国能源安全战略和环保政策,又符合相关能耗企业的利益要求,得到了诸如玻璃、陶瓷、冶金、机械、化工等燃耗较大行业的广泛应用,其应用最多的主要集中在陶瓷、有色金属冶炼、热处

4、理及锻造加热等领域。 3发生炉煤气站应用的政策限制与存在的问题 3.1 发生炉煤气站应用的政策限制 由于技术工艺、设计制造、安装调试、日常维护和操作管理等原因,近几年,发生炉煤气站在安全生产和环境保护方面事故频发,给应用企业带来严重的经济损失,也使政府安监和环境部门感到棘手,随之而来的则是一系列相关的限制政策。 国家关于进一步加强产业政策和信贷协调配合控制信贷风险有关问题通知(发改产业(2004)746号)中明确提出,一段式固定煤气发生炉(不含粉煤气气化炉)属于限制类,不允许新建;国家产业结构调整指导目录(2005年本和2007年本)两度将一段式固定煤气发生炉项目(不含粉煤气气化炉)列为限制类

5、项目;国家当前部分行业制止低水平重复建设目录(2007年)也将一段式固定煤气发生炉项目(不含粉煤气气化炉)列为限制类项目;国家发改委2007年颁布的第52号文件平板玻璃行业准入条件规定:新建或改建平板玻璃项目,鼓励使用天然气作为燃料,严格限制发生炉煤气为燃料。 2005年,温州市开始就煤气发生炉进行专项整治工作,规定全市范围内将停止安装、使用新的常压、微压煤气发生炉,分期、分批逐步淘汰在用的常压、微压煤气发生炉;淄博市在关于加快淘汰落后产品生产能力的意见中(淄政办发200898号),规定建材行业“十一五”期间,禁止使用一段式(含一段半式)冷煤气发生炉,禁止使用二段式水冷(洗)式煤气发生炉,禁止

6、新上一段式(含一段半式)煤气发生炉;其他一些地(市)、区(县)就煤气发生炉的应用,也陆续颁布过类似的限制性文件。 3.2 限制政策存在的问题 3.2.1 疏于调研、不切实际 常压固定床煤气发生炉,一般分为一段炉、两段炉和干馏炉,它们分别适用于不同的气化煤种,发生炉最常用的气化煤种为弱粘结性烟煤和无烟煤,根据气化煤种的选择,初步可以确定煤气发生炉的最佳选择型号。两段炉和干馏炉相对一段炉而言,其结构上增加了一个干馏段,用于对高挥发份的煤炭先行干馏,然后气化,适于气化弱粘结性烟煤;而对于无烟煤而言,其挥发份较低(不大于10%),两段炉和干馏炉的干馏段失去了其应用价值,而且由于干馏段的存在,增加了炉内

7、煤气的上行阻力,特别是当气化热稳定性较差的无烟型煤时,由于炉内阻力问题,两段炉和干馏炉根本无法正常运行,这一点在四川、云南一带气化无烟型煤时,得到了充分的验证。 据此,气化无烟煤无疑要选择一段式煤气发生炉;气化弱粘结性烟煤最佳选择为两段式煤气发生炉或干馏式煤气发生炉,具体选择还要结合冷热煤气的工艺选择,参见表11。无论是国家政策条例还是地方通知文件,都将一段式煤气发生炉列为限制或禁止项目,其实是对不同类别煤气发生炉应用条件的混淆,是不切实际的。 3.2.2 疏于疏导、过于武断 许多地方政府发现一些发生炉煤气站在环境和安全方面存在诸多问题,便以通知、文件的形式,武断的一刀切,下令拆除、禁止使用。

8、其实认真研究分析一下,可以发现出问题的煤气站,多数是由于未按照相关设计规范设计制造,或未按照煤气站安全操作规程进行规范管理造成的,相关政府部门应该对煤气站应用和制造企业进行疏导管理,督促、监督企业限期整改,同时禁止不合格发生炉煤气站的建设,这样,既有利于环境保护和安全生产,又能保证当地经济的良性发展。 广东佛山是我国高档建筑卫生陶瓷的生产基地,发生炉煤气站应用较多,环境和安全问题也出现了不少,当地政府对“问题煤气站”采取了停产整顿、监督改进、合格复产的疏导政策,取得了显著的效果,达到了环境保护、安全生产和企业经济利益的三赢。 4发生炉煤气站的技术发展空间 4.1 环境污染的治理 4.1.1 污

9、水的治理 发生炉煤气站的污水主要包括煤气冷凝含酚污水和设备水封用水。煤气冷凝含酚污水即通常所说的煤气站酚水,为煤气站的主要污染源,一直是困扰发生炉煤气站发展的环保难题,有关文献2介绍了从酚水减量治理出发,将余热回收、发生炉气化及废水循环利用与酚水处理有机结合的综合治理方法,其处理方式为:将收集和预处理后的含酚废水泵入发生炉的酚水蒸发箱,依靠煤气化过程中的部分热量或煤气显热将废水汽化,将汽化后含低沸点苯、酚类物质蒸汽的水蒸气通入炉底作为气化剂应用,在发生炉内将这部分苯、酚类物质高温裂解为水和二氧化碳。酚水中未被加热汽化的高沸点苯、酚类物质,随着酚水蒸发箱定期排污至焦油池(气化烟煤两段炉)或酚水池

10、(气化无烟煤一段炉),混入焦油中的含酚废水残液中的苯、酚类物质,可随焦油一起提炼出高纯度化学物质,或随焦油高温燃烧裂解为H2O和CO2后排入大气;收集于酚水池中的高浓度含酚废水,可以定期在酚水焚烧炉中焚烧,将其裂解为H2O和CO2后排放,利用该酚水处理工艺方法,可以使煤气站酚水得到彻底有效的治理。对于设备水封用水,一般采用集中收集、循环应用的办法进行治理。但循环应用后杂质浓度较大的废水,仍然存在较大的处理难度,有待进一步研究,找出经济简便的有效处理方法。 4.1.2 空气污染的治理 发生炉煤气站的空气污染源,除煤气发生炉烘炉、点炉送气时需向外排放废气的污染外,还包括焦油、废水向空气中溢出的臭味

11、。有关文献3就废气污染问题,提出了发生炉烘炉、点炉送气时采用焦炭为燃料,煤气放散管处设置点火装置,在煤气发生炉点火阶段后期CO浓度达到点燃要求时,将废气点燃,使其以CO2形态排放,利用该方法基本可以解决CO废气污染问题。但煤气站焦油、废水向空气中溢出臭味、污染站区空气环境的问题,仍然处于探讨性解决阶段。 4.2 安全运行的保证 目前,从事操作及管理的煤气站人员,其文化层次及知识结构差异较大,安全意识与责任心也各不相同,对发生炉煤气站的操作管理良莠不齐,生产事故屡见不鲜。在工艺技术层面上,要保证发生炉煤气站安全稳定运行,首先应该建立煤气站专家诊断操作系统,并在此基础上实现发生炉煤气站的自动化操作

12、,有效避免人为因素造成的安全事故发生。 4.3 系统资源的节约 4.3.1 余热资源的利用 发生炉煤气站系统的余热资源,主要集中在煤气显热方面,有关文献2-3介绍了利用煤气显热的两种利用方式:其一,利用煤气显热蒸发汽化含酚废水后,将酚水蒸汽作为炉底气化剂应用;其二,利用煤气显热生产水蒸汽,供设备及管道保温加热应用。但显热利用后的煤气温度仍然在200左右,这部分显热仍然存在再利用空间。另外,目前常压固定床煤气发生炉多为湿式出灰,从氧化层下来的高温灰渣,直接落入灰盘水中,造成灰渣显热的无谓浪费,改变发生炉的出灰方式,可以有效收集并利用这部分余热资源。 4.3.2 电力资源的节约 发生炉煤气站的电力

13、消耗仅次于煤炭消耗,系统装机容量几百甚至几千千瓦,其电力消耗最大的是空气鼓风机和煤气加压机,有关文献4介绍了基于电机变频技术的用气点煤气流量变化与煤气加压机、空气鼓风机和饱和温度的联动调节方案,方案中采用变频器控制煤气加压机和空气鼓风机这两个煤气站电耗最大的设备,在保证发生炉煤气站自动恒压供气同时,有效节约了系统的电力消耗。但发生炉煤气站除了空气鼓风机和煤气加压机的耗电外,还有诸如水泵、清灰机、加煤机电机,以及静电除焦油(尘)器等的电力消耗,节电空间仍然较大。 4.3.3 水资源的节约 发生炉煤气生产过程中,除了气化煤炭和动力电的消耗外,还包括水资源的消耗,我国总体来讲是一个缺水的国家,特别是

14、北方某些地区缺水严重,就发生炉煤气的可持续发展而言,煤气生产过程中水资源的控制至关重要。文献5从环保节能型两段炉冷煤气站的水平衡出发,介绍了煤气站在含酚废水资源化利用与软化水、工艺冷却水节约控制等方面的相关措施。针对含酚废水,采用浓缩蒸发法将其汽化为酚水蒸汽,作为发生炉气化剂应用,这样既处理了含酚废水,又节约了宝贵的净水资源。就软化水的节约控制,采取以下三方面的措施: (1) 采用放散蒸汽冷凝器,对放散蒸汽进行冷凝后循环应用; (2) 优化探火孔结构,保证汽封严密,避免探火时汽封蒸汽外溢,节约探火蒸汽; (3) 采用封闭形式的软水池和酚水池,避免软化水池或酚水池的水面蒸发所造成的水资源损失。

15、针对工艺冷却水,从两方面着手进行节约控制: (1) 采用间接冷却的初冷工艺,减少进入间接终冷器煤气中的饱和水量,从而减少冷却水循环量; (2) 煤气加压机轴承冷却水,采用与间冷终冷器共用冷却水源和循环水泵的工艺路线,避免采用自来水不循环冷却所造成的水资源浪费。 通过采取以上措施,使煤气站水资源得到了有效的节约控制,但煤气间接终冷水池的水面蒸发和冷却塔水汽飘逸所造成的水资源损失,仍然需要进一步控制,或采用其他热容较大的冷却介质对煤气进行间接终冷。 4.3.4 气化效率的提高 (1) 降低灰渣含炭量 现阶段煤气发生炉灰渣含炭量多数维持在10%15%左右,而有些煤气发生炉由于设备工艺落后,其灰渣含炭

16、量有时高于20%。改进煤气发生炉结构及气化工艺,优化操作指标,降低灰渣含炭量,是提高气化效率、减少煤气发生炉能耗的有效途径。 (2) 提高煤气热值 利用富氧气化等工艺手段提高煤气热值,使发生炉气化效率得以有效提高,同时可以使同热值煤气的体积得以降低,从而降低煤气净化、冷却及加压输送的能耗。 5结 论 (1) 一段式固定床煤气发生炉,具有一定的应用条件,是气化无烟煤最为适合的炉型,不应将其列为绝对限制项目;国家及地方政府对于煤气发生炉的应用,应该予以监督疏导,不应武断的全盘否定。 (2) 设备制造企业只有立足技术、工艺创新,以煤气站的环境保护、安全生产为创新基点,深入挖掘系统资源节约的潜力,发生

17、炉煤气站才能拥有稳定而广阔的发展空间。 参考文献 1 苑卫军,秦利生,李建胜等.煤气发生站工艺选型要点分析J. 煤气与热力,2008,(7):32-34. 2 苑卫军,郭健,陈玲.余热蒸发工艺治理煤气发生站含酚废水J. 节能与环保,2009,(2):54-56. 3 苑卫军,秦利生.环保节能型两段式煤气发生站节能及环保效果分析J.节能与环保,2008,(2):38-41. 4 苑卫军,李金海,秦利生.发生炉煤气站自动恒压供气系统J. 冶金能源,2009,(6):58-60. 5 苑卫军,秦利生,陈玲.环保节能型两段炉煤气站的水资源节约控制J.资源节约与环保,2009,113,(6):60-62.