煤改气代替燃料对干燥筒中的骨料进行加热在沥青拌和站上的应用(重庆万达二分部汇报材料)

1、,煤改气代替燃料油对干燥滚筒中的骨料进行加热在沥青拌合站上的应用,中交一公局第三工程有限公司 2015.10,让 世 界 更 畅 通,主要内容,万达高速公路路面工程是中交一公局万利万达项目总部万达二分部承建的万州至达州高速公路（开县至开江段），起止桩号为-k0+400k40+817.951，全长41.217951km。沥青路面工期安排7个月，设计标准为双向四车道，主要工程量包括4cmSBS改性沥青AC-13C+6cm普通沥青混凝土AC-20C+8cm普通沥青混凝土AC-25C+0.8cm改性乳化沥青稀浆封层加水泥稳定碎石基层、底基层、垫层施工及路面附属工程。本合同段沥青路面施工面积为23272

2、34。,1.项目概况,1.1 项目背景,1.工程概况,根据招标文件和合同文件要求，沥青路面采用AC型沥青混合料进行各结构层施工，在沥青混合料拌和过程中，传统方法是以煤或燃料油为燃料进行加热生产。为了保护自然环境，优化行业产能，在经济飞速发展的今天，产能高消费严重威胁着生态与环境。在转变发展方式方面，要更多地走资源综合利用、循环经济道路，使用清洁能源，减少废弃物的排放；更加注重技术创新，以技术的进步推动节能减排工作的开展。在这个大环境下，经项目节能领导小组讨论决定：对本项目的路面项目改变其施工工艺在沥青混合料拌和中，使用煤转气替代传统重油对干燥滚筒中的骨料进行加热。以提高行业节能减排意识，促进行

3、业服务水平。通过节约能源、保护生态环境，降低成本，达到环境与经济的双赢，实现走可持续发展的道路的目标。,2014年4月，我项目部完成了将沥青拌和站原有的采用“燃料油对干燥滚筒加热”的燃烧器改装以及采用“煤转气对干燥滚筒加热”设备的安装、调试及试用工作。2014年5月至2015年2月，在万达高速沥青路面工程处于施工过程中，项目始终以高标准、严要求进行该技术的实施。施工过程中应用新工艺、使用清洁能源，清洁生产，节能减排效果与项目应用该技术之前相比效果显著，明显减少了对周围居民正常生活的干扰，降低了对环境的污染，维持生态平衡，同时也降低工程单位能耗，节约社会能源。以煤转气代替燃料油，改变拌和工艺，对

4、地区、对国家的能源消耗量节省巨大，有较好的节能减排效果和推广前景。具有使用清洁能源，保护参与施工人员身心健康及社会良好效益的现实意义。,1.项目概况,1.2 主要内容,中交一公局第三工程有限公司承建的万达高速公路路面工程，成功实施了将沥青拌和站煤改气加热的施工方法。总投资490万元。,1.项目概况,1.3 实施情况,主要内容,2.节能原理,在沥青混合料拌和过程中， 送入气化炉的煤必须为粉状（价格比原煤要高），在一定的温度和压力下通过氧化剂（空气、氧气、蒸气）以一定的流动方式（气流床）转化成气体，得到粗制合成气，再通过后续脱硫脱碳等工艺可以得到精制的一氧化碳与氢气，称之为人工燃气，可直接作为燃料

5、。在使用过程中可根据烘干筒骨料的温度要求，控制好燃气的供应量，使燃气在干燥滚筒中进行完全燃烧，并形成穿透力较强的火焰，对滚筒中的骨料进行加热。同时综合运用煤粉泵供煤量、气化风机、助燃风机等技术要点，通过变频调节，保证煤粉供应与引风机量配合恰到好处，提高煤粉气化率，从而达到节能减排的效果。,主要内容,沥青拌和站煤转气加热技术在我公司乃至我局是第一次使用，施工组织由煤转气设备生产厂家提供。设备改造与连接，在我项目的管理下，由拌和站生产厂家和煤转气设备生产厂家配合安装完成，以确保煤通过气化炉转换为气体的加热设备及拌和站的正常运转及其安全使用。,3.技术内容,（1）气化炉系统：是本套设备的核心，其主要

6、是在一定温度和压力下把煤粉气化为粗煤气，同时包含把粗煤气输送至燃烧器内的烟道、排渣的渣池等附属气化设备。,3.技术内容,3.1 技术方案,3.1.1 煤转气加热设备主要由下列设备组成,（2）柴油点火系统：为气化炉开机运行前提供燃料，使气化炉升温，并点燃煤粉，为后续气化做准备。,3.技术内容,（3）煤粉输送系统：为气化炉提供燃料煤粉。,（4）导热油循环系统：为了提高气化炉的寿命，保证气化炉平稳安全的运行，降低耐火层温度，并且可应用于加热气化风及助燃风。,3.技术内容,（5）燃烧器系统：为粗煤气配风，同时具备燃烧重油的两用功能。,（6）电控系统：为整个系统提供电力及控制策略。,3.技术内容,3.1

7、.2 主要气化指标及煤转化为气时的主要成分,主要气化指标,空气煤比3100Nm3 空气/1000 kg煤,有效气成分CO+H2+CH430%,碳转化率99%,燃气高热值4000 kJ/Nm3,3.技术内容,65,20.5,10.5,4,1.04,（1）按照设备厂商提供的图纸测量现场布置尺寸，确定安装方式。 （2）场地硬化，设备进场，按已规划好的场地进行设备放置，安装连接各相关系统及固定相关螺栓。 （3）拆除沥青拌和站原有的燃料油燃烧器。 （4）测量原燃烧器安装中心高度，做特殊设计的新燃烧器相接工作准备。 （5）安装两用燃烧器及其相关的配套工作。,3.技术内容,3.1.3 煤转气设备安装及改装工

8、艺,（6）将煤转气设备电脑控制系统连接到沥青拌和站控制室，且将两套设备紧急制动按钮进行相接。 （7）检查改装各部位，确保没有问题，开机调试。 （8）通过调试，确定与沥青拌和站控制系统的匹配值，进行正式生产。,根据4000型沥青拌合站结构与所需热量要求，在标准条件下（即室外温度在20，砂石料含水量小于3%，沥青混合料出料温度在160）时，每小时额定产量为280吨，生产时所需最大热量为62760MJ /h;粉煤气化类型采用QHL-4000。,3.技术内容,3.1.4 气化炉选择的要求,3.1.5滚筒中骨料加热所需温度与燃气供应量的匹配,滚筒中骨料加热所需温度与燃气供应量的匹配由拌和产量来决定,根据

9、拌和产量的大小，对供热燃气量要求不同，产量大时，需加大燃气量,这时需要输送的煤粉量与气化风机、助燃风机的匹配也要随之调整。使之以满足需要为度，从实际使用效果来看，可以满足施工需求。,为确保粉煤气化质量，必须对粉煤质量提出相应的要求，采用该设备所使用的煤为我国最好的标准神府煤。具体指标如下：,3.技术内容,3.1.6 煤质的要求,（1）采用经研磨后粒度必须不大于150目的粉状煤。 （2）热值：6000大卡 （3）水份：5% （4）灰分：5% （5）灰熔点：1100,将煤转化为气体是指利用煤与气化剂进行多相反应产生的CO、H2、CH4过程，主要利用固体燃料中的碳与气相中的O2、H2O、CO2、H2

10、之间相互作用。也可以说，煤气化是将煤中的无用固体脱除，转化为洁净煤气的过程。 将煤转化为气体供热工作原理：在较低温度下（900），主要依靠反应C+O2CO2放出热量来加热炉体及升温，此时炉内为氧化状态。当温度达到较高时，加大煤粉的投入量，反应2C+O22CO2、C+CO22CO2、C+H2OCO+H2开始进行，进入炉内还原状态。调节煤粉量与氧气量使吸、放热达到平衡，此时炉温会保持在较高状态，并生成大量的CO和H2气体。CO和H2气体在燃烧器发生反应2CO+O22CO2、2H2+O22H2O，对干燥滚筒供热烘干骨料。,3.技术内容,3.2 实施方案,在本项目的施工过程中，施工方案在如下方面进行了

11、优化： （1）传统的加热材料为煤或燃料油，在燃烧煤或燃油过程中产生的黑烟和有害气体对环境造成一定的污染，也影响到工作人员及周边人群的身体健康，既是高耗能，又是强污染。 项目将传统的燃料改为“煤通过气化炉转换为气体进行燃烧加热后，使其在沥青混合料拌和过程中不产生有害气体和浓烟，有效的降低或减少污染物的排放，有利于环境保护和人身健康。,3.技术内容,3.3 技术创新点,（2）采用传统燃料油加热方式：在热值不稳定的情况下，对燃烧器、油泵、油嘴等容易造成损害，且易产生燃烧不充分现象，直接影响到拌和效率及质量保证。 项目现将其改为煤转气加热后，就不存在以上问题，且此设备配备了经过特殊设计的油与气两用燃烧

12、器，便于各种工况下的操作，确保生产的连续性。经过现场运行，本燃烧器工作时没出现回火，断火显现，安全可靠。且拥有很高的燃烧效率。不影响设备的正常运转。,3.技术内容,3.3 技术创新点,（3）采用传统燃料油加热方式：在燃烧不充分的情况下，加热过程中会污染干燥滚筒中的集料，集料表面会存在星星点点的油斑现象，这种现象会导致集料与沥青粘附性降低，会影响到混合料性能指标，甚至影响到沥青路面使用寿命，可谓是一项严重的质量隐患。现在改为煤转气加热后，很大程度上解决了此类情况的发生，更大程度上保证了工程质量。,3.技术内容,3.3 技术创新点,（4）采用传统燃料油加热方式：随着燃油价格不断攀升及能源日益紧张的

13、时代，恰恰在沥青混合料拌和时又有较大的需求量，照此下去，早晚在在沥青路面施工中会陷入资源更加紧缺的不利局面，我们将煤通过气化炉转换为气体进行燃烧加热，从燃烧用量上直与直接烧煤加热相比，用量有所降低，直接体现了节约资源的优势，且在燃烧气体时所产生的污染物明显低于直接燃烧煤或其他燃料油，降低对环境的污染，提高了对动、殖物及人类的健康发展，这样即节约能源又环保的做法，在当今社会应该是更加需要提倡的选择。,3.技术内容,3.3 技术创新点,节约能源：从4000型沥青拌合站采用传统的燃料与现用的煤转气相比，节能体现直观，且不说原用的燃料油，与目前直接烧煤相比，根据我公司正在运行的项目统计，加热每吨石料基

14、本需要8-9kg煤粉，费用在9-10元/吨，相比重油的20-25元/吨，成本降低一半。,3.技术内容,3.4 技术关键点,（1） 节约能源，清洁环保，保护生态。,节约能源,3.技术内容,清洁环保：粉煤气化及其燃烧设备从设计到制造始终追求清洁环保的理念，整机系统无粉尘泄露点，运行时清洁干净。同时该技术使用低硫碳，经过炉内部分脱硫，与重油的含硫量（35%）相比，煤气中的含硫量大幅度降低，基本可以与天然气媲美。由于该技术是在还原条件下运行，系统中产生的氮氧化物非常低，所生成的合成气为氢气和一氧化碳及少量甲烷，不含焦油等污染成分。因此在沥青混合料拌和中没有浓烟、没有刺鼻异味，真正体现了清洁环保的优势。

15、,3.技术内容,3.4 技术关键点,（1） 节约能源，清洁环保，保护生态。,生态保护,保护生态：该技术还特别设计了排渣系统，通过采用了水中排渣，避免或减少了水质和土壤造成污染。煤中的灰分在气化炉内高温下以液态的形式排到气化炉的渣池内的，渣池内盛满水，液态渣掉入水后马上激冷形成玻璃质的煤渣，通过捞渣机排出炉外。经过化验，渣池内水质无任何污染，且可以循环利用。,3.技术内容,3.4 技术关键点,（1） 节约能源，清洁环保，保护生态。,火焰穿透力强：实践证明，煤气化设备燃烧器与传统的燃料装置相比较具有火焰穿透力强，烘干筒的骨料升温快。干燥滚筒进料口温度计及动力除尘仓进品温度计显示温度均高于原其他燃料

16、供热。 骨料加热均匀：煤粉储存在密闭的容器中，通过特殊设计得煤粉泵，以密箱输送的方式将煤粉送入气化炉内。整个输送过程耗能低，煤粉供应稳定，煤粉供给的调节精度达到0.2%。同时为了防止管道及粉仓堵塞，整个系统设置了多处防堵塞措施，保证煤粉顺利输送，尾气热值明显增大，骨料加热相对均匀。,3.技术内容,3.4 技术关键点,（2）火焰穿透力强，骨料加热均匀,在燃烧重油时候，由于市场上的重油品质参差不齐，燃烧器的雾化性能也导致重油燃烧不充分，一些未燃尽的油滴颗粒对除尘器的布袋严重污染。现在使用粉煤气化设备制备燃气，燃烧后清洁干净，不会存在污染过滤布袋现象，能延长布袋的使用寿命。根据以往经验与目前使用近四

17、个月相比同龄时间段相比，使用该技术与烧重油相比，沥青拌和站除尘布袋使用寿命会增加1-2倍时间。,3.技术内容,3.4 技术关键点,（3）可延长布袋除尘器的使用寿命,使用重油对除尘器布袋影响,主要内容,沥青路面施工中，所涉及的各种配套机械中沥青混凝土拌合设备所占的投资比重最大。而燃油费用是沥青混凝土拌和设备费用中最主要的成份。特别是近几年燃油价格持续上涨，燃油成本在沥青混凝土拌合设备中的比重还会进一步加大。这给工程施工单位提出了一个非常重要又十分现实的问题。从长远考虑，重油和柴油的供应量越来越少，价格越来越贵，并且会产生灰尘和浓烟，会对人身健康照成一定的影响，加大了对环境的污染，破坏了生态平衡。

18、 通过对目前国内外路面施工进行考察，发现使用煤作为燃料的案例不少，其性能已达到可与高强度短火焰燃油装置媲美的程度。我国煤炭资源丰富，并且煤作为常规能源，在工业和日常生活中早被广泛采用。在施工过程中，只要对原煤的质量及燃烧炉进行严格控制和改进，可以取得较好的施工效果和环保效果。,4.推广应用条件,4.1 条件,煤加热技术适用于高速、一级、二级等高速公路沥青拌合站混合料加热，优点方面较多，尤其在降低施工成本，降低对空气的污染，减少施工能源消耗、社会效益方面有较好的推广前景。,4.推广应用条件,4.2 适用范围,我公司采用煤加热技术的同时，对混合料路用性能已得到全面验证，各项指标全部满足要求，没有出

19、现坑槽、裂缝、网裂、鼓包等病害，路面整体质量稳定；本项目的成功运用为寻找燃油替代品提供充足的理论和数据证明，为在新时代占领的路面市场提升了核心竞争力，起到积极的推动作用，该技术在我公司已经得到广泛应用。,4.推广应用条件,4.3 应用情况,主要内容,5.效益分析,5.1 节能效益,计 算 依 据,施工招标投标清单,能耗计算通则GB/T2589-2008,2008公路工程预算定额,1 kg柴油=1.4571kg标准煤 1 kg原煤=0.7143kg标准煤 燃烧1t标准煤会排放2.349 m3 的CO2,(1) 以常规热拌沥青燃烧量的统计值： 柴油消耗=工程量（t）每吨拌合料消耗柴油（kg/t）

20、注：1 kg柴油=1.4571kg标准煤 柴油量=383987t7.5kg/t1000kg/t=2879.9t 转化标准煤用量=2879.9t1.4571=4196.3t,5.2 计算方法,5.效益分析,(2) 按替代燃料量计算： 煤粉消耗=工程量（t）每吨拌合料消耗煤粉（kg/t） 注：1 kg原煤=0.7143kg标准煤 煤替代燃料量消耗=383987t12kg/t1000kg/t=4607.84t 故转化标准煤用量：4607.840.7143=3291.4t,(3) 耗能量： 万达高速项目属于西南盆地地区，气候潮湿。天气对细集料含水量有较大影响。 根据本地施工可知： 拌和1t沥青集料需用

21、柴油消耗平均7.5kg /t； 拌和1t沥青集料需用煤消耗平均12kg/t；,5.2 计算方法,5.效益分析,(4) 折算系数： 柴油折标煤系数为 1.4571，原煤折标煤细数为0.7143； 煤折系数 1 kg原煤=0.7143kg标准煤 1 kg柴油=1.4571kg标准煤 燃烧1t标准煤会排放2.349 m3 的CO2。,( 5）项目实施后的节能减排量 项目使用清洁能源拌合沥青集料，节约能源533t标准煤。减少CO2排放1252.02 m3 。同时也减少了炭渣、飞灰和烟的排放。 节能量： 节约标准煤用量4196.3t-3291.4=904.9t。 减排量：1吨标煤产生CO2转化系数：2.

22、349 m3 ，故：904.92.349=2125.61 m3,5.2 计算方法,5.效益分析,将此技术应用于路面施工中的沥青混合料拌和具有市场竞争力，代表了路面施工行业中的一种发展方向，同时将给企业和国家带来可观的社会效益和经济效益。采用此技术，环保节能，对降低公路施工中的沥青混合料拌和成本，保护生态环境具有非常现实的意义。 采用此技术，实施能源承包工程，生产每吨沥青沥青混合料，能够直接节约燃料成本1015元，按每条高速公路路面项目需要沥青混合料30万吨计算，则可直接节约燃料成本300450万元。,5.3 经济效益,5.效益分析,5.4 社会效益,5.效益分析,沥青搅拌站配套的粉煤气化及其燃

23、烧设备从设计到制造始终追求清洁环保的理念，每个细节，每个机器都完全达到环保要求，整机系统无粉尘泄露点，运行时清洁干净。 同时本系统使用低硫碳，经过炉内部分脱硫，与重油的含硫量（35%）相比，煤气中的含硫量大幅度降低，基本可以与天然气媲美。由于本系统是在还原条件下运行，系统中产生的氮氧化物非常低，完全达到环保要求，所生成的合成气为氢气和一氧化碳及少量甲烷，不含焦油等污染成分。,5.4 社会效益,5.效益分析,工地现场图片,5.4.1 清洁环保,5.4 社会效益,5.效益分析,5.4.1 清洁环保,气化炉内排渣实物,本系统煤中的灰分在气化炉内在高温下是以液态的形式排到气化炉的渣池内的，渣池内盛满了

24、水，液态渣掉入水后马上激冷形成玻璃质的煤渣，通过捞渣机排出炉外。经过化验，渣池内水质无任何污染，且可以循环利用，不会对水质和土壤造成任何污染。右图为气化炉内排渣实物照片：,5.4 社会效益,5.效益分析,5.4.2 停止阻工：村民从直观感觉及环保检测结果两个方面得到了心里安慰，从2014年5月份至施工结束，基本没有因此原因再出现附近居民组团阻工的现象。 5.4.3 连续生产：从沥青拌和站正式生产以来，从未因煤转气设备出现故障而导致待工现象，且气体燃烧充分，火焰穿透力强，减少了沥青拌和站的故障率，提高了沥青拌和站拌和生产的连续性。,拌合机改造前,拌合机改造后,主要内容,6.1 项目推广生产问题,6.项目推广存在的问题及推广建议,沥青煤改气加热设备对原煤质量的要求较高，只有陕西省最北端神木、府谷境内所开采的神府原煤能满足施工要求，而我项目地处重庆，所以运输距离较远。且沥青面层施工时间相对集中，如原煤供应不及时，势必会影响工程施工进度。,6.2 项目推广建议,6.项目推广存在