两段式煤气发生炉优势剖析及其排污治理技术汇总

两段式煤气发生炉优势剖析及其排污治理技术汇总根据生产煤气工艺的不同，煤气分别有高炉煤气、水煤气、半水煤气、发生炉煤气、焦炉煤气等。发生炉煤气的生产装置又分为两段式煤气发生炉与单段式煤气发生炉，两种煤气发生炉的原理都是以块状煤为原料，用蒸汽与空气的混合气体作气化剂，生产以一氧化碳和氢气为主要可燃成分的发生炉煤气，均属于常压固定床煤气化发生炉。图1.两段式煤气发生炉原理图两段式煤气发生炉和单段式煤气发生炉主要用于陶瓷、铝型材、玻璃、冶金、机械、化工等燃耗较大的行业。一、两段式煤气发生炉与单段式煤气发生炉的比较1、工艺流程两段式煤气发生炉工艺流程两段式煤气发生炉是由干馏段和气化段组成的煤气化设备，它以40~60mm的烟煤为材料，在煤气上段中进行干馏，干馏生成的半焦进入两段式煤气发生炉的下段进行气化反应，煤的干馏和气化集中在同一气化炉内完成。对生成的干馏煤气和气化煤气进行优化配置后由处理设备分别进行除尘、除油、冷却、脱硫等工艺处理，经过处理后的洁净煤气经加压输送系统供给用户。两段式煤气发生炉示意流程图如图2。图2.两段式煤气发生炉冷净煤气站流程图根据两段式煤气发生炉生产的特点，炉内一般分为五个区：煤的干燥预热区；煤的干馏、热解、焦化区；还原反应区；氧化反应区，为半焦和焦炭提供热量；气化剂预热、灰渣冷却区。dh湖北锐意自揑系统有限公司yHubeiCubic-RuiyiInstrumentGo.rL以上五个区分为两个阶段。A段一一气化段也成为下段。B段一一热解干馏产生半焦和焦炭段，也成为上段。两段式煤气发生炉气化层次和气化层厚度及气化层温度气化层次气化层厚度(mm)气化层温度(°C)灰层200350左右氧化层2001000-1200还原层600-800750-1000热解、干馏层6000由还原层直到料层顶部120-750单段式煤气发生炉工艺流程单段式煤气发生炉料层较薄，只有气化段，没有明显的干馏段，煤气是以20~60mm的烟煤或无烟煤为原料，在煤气炉进行进行气化反应，生成的煤气经除尘、冷却、脱硫等工艺处理，经过处理后的洁净煤气经加压输送系统供给用户。单段式煤气发生炉示意流程图如图3。图3.单段式煤气发生炉热煤气站流程图2、两种发生炉的比较两段式煤气发生炉的炉内反应层次分明，块煤自上而下按煤的干燥、干馏、还原、氧化不同反应区段渐序升温，不仅炉内反应工况稳定，而且反应也较完全。而单段式煤气发生炉炉内反应层次不分明，在有限的煤层厚度内，煤的干燥、干馏、还原、氧化几乎在较短的时间内同时进行，炉况易产生波动，反应也不够完全。因此：气化同一种烟煤时两段式煤气发生炉制气所产生的煤气热值比单段式煤气发生炉制气要高418~628KJ/m3左右。两段式煤气发生炉制气的气化效率与热效率比单段式煤气发生炉制气高，大约能提高5%。对煤炭利用率的提高，单段炉的气化强度比较低，两段炉在原气化层上加高了干馏层使煤炭在进入气化层时已成为半焦炭状，使煤炭气化的更完全，两段式煤气炉生产出的灰渣含炭率，一般在12%左右，单段炉在20%左右。两段式煤气发生炉制气所产生煤气比单段式煤气发生炉制气干净，有利于操作管理与环境保护。两段式煤气发生炉由于干馏段的存在，煤在450~550°C的低温干馏条件下所产生的焦油属轻质焦油，流动性好，便于利用，另外，由于煤层较厚，对上行煤气能起到一定的过滤作用，因此煤气中的灰尘比单段式煤气发生炉明显减少，而落入气化段的半焦在气化过程中，几乎没有焦油，灰尘也相对地少了许多。因此，冷煤气净化系统中所产生的流动性好的轻质焦油，有利于贮运和再利用，又不会产生大量的含酚废水，而生成的少量酚液，或采用焚烧炉焚烧，或用此酚液制成水煤浆，还解决了煤气站含酚废水对环境的污染。单段式煤气发生炉由于其没有明显的干馏段，气化反应过程所产生的焦油属重质焦油，流动性较差，不利于贮运和再利用。单段式煤气发生炉煤层较两段式煤气发生炉薄，生产过程中容易产生空洞，空洞可导致煤气中氧含量增高，当达到爆炸极限时遇火源则发生爆炸。大部分事故都是发生在单段炉。此外由于煤层薄，也容易烧偏或结疤，影响产气量，恶化操作条件，造成煤气成分波动，煤气质量不稳定。对环境的污染，单段炉的出口煤气温度较高，通常在净化过程中煤气直接用水来洗涤，降温，产生的含酚污水量比较大，处理困难；两段炉的净化采用间接冷却，水和煤气不直接接处，避免了对水的污染，只有煤气冷凝产生的含酚污水，数量少得多，处理比较容易。单段式煤气发生炉比两段式煤气发生炉造价低，投资回收较快；建设周期短，可较快建成投入使用。综上所述，两段炉制气与单段炉制气相比，虽然两段炉的价格比单段炉高，但是两段炉制气不仅炉内制气稳定煤气热值与气化效率较高，而且更重要的是环境效果好。有的行业对煤气的质量要求不高，使用单段式煤气发生炉，热煤气仅作除尘处理后不经洗涤除油除酚就直接作为燃料在窑炉燃烧，表面上似乎没有污水产生，实际上是把污染源转移到窑炉，通过燃烧排到大气中去。由于单段式煤气发生炉污染大，危险性也大，其工艺技术已逐步被两段式煤气发生炉所替代。二、两段式煤气发生炉的排污及治理虽然两段式煤气发生炉较一段式煤气发生炉具有产生含酚废水较少的特点，但煤气发生炉使用过程中仍会产生一定的环境问题，下面以e3200两段式煤气发生炉为例，分析e3200两段式煤气发生炉的产污环节，并针对可能带来的环节问题提出建议关于两段式煤气发生炉污染治理。图4.煤气发生炉及净化设备1、水污染物产生及治理煤气发生炉主要废水为煤气冷凝液和间接冷却煤气的循环水。两段式煤气发生炉的净化采用间接冷却水，水和煤气不直接接触，仅温度有所升高，可循环利用。煤气冷凝液的生产两取决于气化煤质及所采用的气化工艺。一般两段式煤气发生炉气化烟煤冷凝液的产生约为100kg/t煤，冷凝液属于含酚废水，主要含有酚类、氰化物、焦油、悬浮物、硫化物和氨氮等。其中酚类以一元酚为主，以苯酚含量最高，其次还有间甲苯酚，含酚量约为8500〜10000mg/L。酚氰废水有毒，可引起人员中毒。目前，煤气发生炉含酚废水主要处理方法主要有以下几类：蒸汽气化脱酚法用强烈的高温蒸汽气化加热含酚废水，使废水中的酚蒸发后随蒸汽逸出，然后再通入碱液吸收成为酚钠盐，从而达到脱酚的目的。该法操作简单，投资也较少，但蒸汽耗量较大，且脱酚效率不够理想，一般达不到彻底治理的目的。蒸汽脱酚法将含酚污水加热，使酚随水蒸汽挥发出来，再将这部分含酚蒸汽通入发生炉炉底混入空气中作为气化剂使用，炉内酚在高温下燃烧分解成二氧化碳和水，达到脱酚的目的。此法的缺点在于只能拖出低沸点酚系物，且能耗较大，每蒸发1t含酚废水约需燃料折合标煤180kg。焚烧法将含酚废水喷入焚烧炉，使酚类有机物在1100r高温下，发生氧化反应，最终生成二氧化碳和水，达到脱酚的目的。此法工艺简单，操作方便，但能耗较大，每焚烧1t含酚废水器成本在1200〜1500元。此法缺点在于一旦操作不慎，炉温下降，则造成燃烧不完全，易形成二次污染。溶剂萃取脱酚法主要分萃取和解吸两部分，利用含酚萃取剂将酚从废水中萃取出来，含酚萃取剂再与碱液相互接触，萃取剂中的酚与碱发生反应生辰酚钠盐，即解析过程。该法处理后含酚量为100〜200mg/L,不能直接排放，而且萃取剂的流失会造成废水乳化，并形成二次污染，同时该法采用高效率的萃取剂和碱，造成运行成本较高。湖北锐意自控系统有限公司HubeiCubic-RuiyiInstrumentGo.湖北锐意自控系统有限公司HubeiCubic-RuiyiInstrumentGo.丄湖北锐意自控系统有限公司HubeiCubic-RuiyiInstrumentGo.湖北锐意自控系统有限公司HubeiCubic-RuiyiInstrumentGo.丄(5)树脂脱酚法主要分吸附和解吸两部分，用树脂吸附污水中的酚，然后用碱液进行解析，生产酚钠，此法工艺过程较为复杂，且影响脱酚效率的因素较多，运行成本相对较高。磺化煤吸附法以磺化煤极性集团吸附酚，然后以碱液吸收而生产酚钠盐脱酚，磺化煤吸附是间歇进行的，完成一次循环包括吸附和再生两个环节。改法主要缺点在于磺化煤的吸酚量过低，吸附周期太短，解析、再生也比较困难。生物法树脂脱酚法对含酚废水进行生化处理是培养微生物，并利用微生物将废水中的酚类有机物消化吸收分解成水和二氧化碳的过程。该方法根据微生物的承载方式及供氧方式的不同又可分为曝气法、接触氧化法、生物转盘法及生物滤池法等。此法对进入生化池的废水水质要求较为严格，废水中的交友及酚等有机物浓度不可超过微生物所能承受的浓度，否则，需要将污水稀释后才能进入生化池，从而限制了处理水量。同时微生物循环比较困难，进水温度超标、环境温度不适宜，都很容易限制微生物的生存。“粉煤—酚水”调制水煤浆治理含酚废水根据水煤浆应用结束，利用煤气站自身的筛下粉煤和含酚废水按一定比例混合后，再加入适量添加剂经强力研磨调制后制成水煤浆，这是含酚废水变成了燃料煤的有效载体。水煤浆的然手温度一般为1100〜1300°C，在此温度下污水中的酚及其他有害有机物可燃烧分解为水和二氧化碳，其脱酚机理与焚烧法相同。将含酚废水在酚水蒸发器中浓缩后，喷入煤中，与煤混合后，混入热风炉燃烧处理，使酚水在炉内分解。由于煤气发生炉的酚水和煤粉比例难于平衡，而且让煤气发生炉企业生产水煤浆，除需要增加设备外，产品销路也存在难题，一般可采取委托水煤浆厂代为处理模式。燃煤锅炉治理含酚废水将含酚废水与锅炉燃煤搅拌均匀，添加到锅炉中，利用锅炉燃烧的高温，将含酚废水分解为二氧化碳和水。此法是最节能，最简单的方法，但应含酚废水中含挥发酚和氰的浓度高对锅炉操作工人及环境污染严重。且效锅炉一般负荷不稳定，锅炉负荷低时，炉膛温度达不到酚的分解温度时，将随烟气排放造成二次污染。利用煤气发生炉自身处理，利用煤气发生炉气化时需增加一定量的水蒸汽，使气化用空气成为在该温度下的饱和空气，供给发生炉作为气化剂的原理。利用煤气发生炉水套自产生水蒸汽，在酚水蒸发箱内经间接加热，将含酚污水加热至适合温度，经泵加压雾化与进入煤气发生炉的空气进行质和热交换达到煤气发生炉对气化剂要求的饱和温度。送至煤气炉底部作为气化剂，在发生炉火层1100〜1200C高温下，将酚类等有害物质还原成一氧化碳和氢气。2、大气污染物产生及治理煤气发生炉在点火运行期间和应急停送气时会排放少量含煤气废气，可打开煤气放散管，在放散管上装有火炬，排放的废气可以点燃后燃烧。煤仓上煤时候产生少量的粉尘，其排放量为5000m3/h,粉尘浓度为1000mg/m3，需配备布袋除尘器，除尘效率可以达到99%以上，粉尘排放浓度可以满足《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)二级标准。3、噪声产生及治理主要为风机和水泵，风机源强为80〜90dB(A),水泵源强为75〜85dB(A)。风机隔振器应选择大阻尼弹簧隔震器，以保证隔振器的刚度和阻尼比；进出气口安装消声器，以降低进入气口气流的声音；风机房内安装吸声材料，设置隔声门窗。选用先进的设备，提高水泵的安装精度，做好平衡调试，安装采用减震、隔振措施，在水泵和基础之间家装隔振原件(如减震器、橡胶隔震垫等)，增加惰性块(钢筋混凝土基础)的重量以增加其稳定性，从而有效地降低振动迁都，同时安装消声器，并在设备房四周墙壁铺设玻璃棉等吸声材料。4、固体废物产生及治理主要为煤气发生炉炉渣、煤气发生炉除尘灰和焦油等。煤气发生炉炉渣和煤气发生炉除尘灰年产生量约为1250t/a，可以综合利用(铺路或填坑)。焦油产生量为