超高溫?zé)峤鈿饣廴谶€原爐介紹

1、同煤朔州煤電宏力再生工業(yè)股份1X l20t/d煤矸石綜合利用工程建議書北京東方投財(cái)務(wù)參謀2021年 07月1工程概述與工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)工程概述建設(shè)地點(diǎn)宏力再生工業(yè)股份現(xiàn)有建設(shè)地塊。位于山西省懷仁縣王坪電廠南側(cè)。建設(shè)規(guī)模額定日處理能力：120t/d ;生產(chǎn)線數(shù)量：1條，單線生產(chǎn)能力 羽20t/d。主要設(shè)備及技術(shù)選擇：本工程煤矸石處理技術(shù)設(shè)備采用日本已經(jīng)運(yùn)行近20年、占領(lǐng)市場(chǎng)近三分之一的迷你小高爐一一超高溫?zé)峤鈿饣廴跔t及其二次燃燒 室技術(shù)。煤矸石原料煤是采煤過(guò)程和過(guò)程中排放的，是一種在成煤過(guò)程中與伴生的一種含碳量較低、 比煤堅(jiān)硬的黑灰色巖石。通常煤矸石的無(wú)機(jī)成分主要是硅、鋁、鈣、鎂、鐵的和某些稀

2、有金屬鎵、釩、 鈦、鉆。煤矸石棄置不用，占用大片土地。煤矸石中的逸出或浸出會(huì)污染大氣、農(nóng)田和。 還會(huì)自燃發(fā)生火災(zāi)，或在雨季崩塌，淤塞河流造成災(zāi)害。同煤集團(tuán)宏力再生公司擬利 用的當(dāng)?shù)刎S富的煤矸石在懷仁縣立項(xiàng)建設(shè)煤矸石加工綜合利用工程，主要原料是煤矸 石并配一局部焦炭，混合物料到達(dá)熱值 3000大卡/kg以上進(jìn)行熔融爐處理。宏力公司 提供的煤矸石分析報(bào)告如下：工程技術(shù)指標(biāo)名稱指標(biāo)備注全廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)矸石低熱值煤混合處理量120t/d5t/h裝置滿負(fù)荷運(yùn)行產(chǎn)氣量7750Nm3/h1100Kcal/Nm3產(chǎn)生蒸汽量13t/h8MPa飽和蒸汽5t/h飽和蒸汽飛灰摻燒量h運(yùn)行小時(shí)數(shù)7200h主項(xiàng)表工程包括

3、的主體裝置和應(yīng)配套工程見下表。主項(xiàng)名稱規(guī)模備注氣化熔融裝置120t/d熔融爐主體運(yùn)行設(shè)備。控制中心應(yīng)配套主體裝置和公用及系統(tǒng)工程供配電200kW夕卜部提供用電設(shè)備的配電消防包括水池、管網(wǎng)配套給排水補(bǔ)水20t/h配套循環(huán)水化學(xué)水站18t/h配套除鹽水原料堆場(chǎng)800t含卸車產(chǎn)品堆場(chǎng)300t含裝車2工藝技術(shù)技術(shù)簡(jiǎn)介熱解氣化熔融技術(shù)屬第三代固體廢棄物處理技術(shù)。日本20世紀(jì)70年代開發(fā)，德國(guó)90年代開發(fā)，中國(guó)是本世紀(jì)初開發(fā)。固體廢棄物在超高溫?zé)峤鈿饣廴诜错懫髦刑幱趶?fù)原性氣氛，有機(jī)成分轉(zhuǎn)變成可燃的氣體、無(wú)機(jī)成分轉(zhuǎn)變成可回收的固體物質(zhì)。2021年日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省將其定位：創(chuàng)新的低碳技術(shù)。日本國(guó)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省對(duì)該

4、設(shè)備海外出口給予鼓勵(lì)推薦，原文詳見附件。高溫熔融的液態(tài)渣經(jīng)水淬冷卻而形成玻璃體，其活性很高，可以直接回收并利用。熔融爐工藝說(shuō)明超高溫?zé)峤鈿饣廴诜错懫魇且环N常壓下的固定床直立反響爐。按照移動(dòng)床的原理工作，在氣化熔融爐的內(nèi)部自上而下依次呈層狀分成枯燥、氧化分解、復(fù)原熔融階段。固體廢棄物從爐上部參加并與從爐下部上升的氣體一邊進(jìn)行熱交換一邊下降。從氣化熔融爐上部排出的合成氣體出裝置。熱分解段固廢與焦炭、石灰石一起下降進(jìn)入復(fù)原熔融 段，借助從進(jìn)風(fēng)口供應(yīng)的富氧進(jìn)行可控的熔融復(fù)原反響。在超高溫條件下所有無(wú)機(jī)物成分完全熔融，并以液態(tài)聚集在反響器底部排出。常規(guī)固廢燃燒爐型主要有機(jī)械爐排燃燒爐、 回轉(zhuǎn)窯式燃燒爐

5、和流化床或循環(huán)流化床 燃燒爐。這些爐的飛灰中含有大量的重金屬 Pb、Cd、Hg 等和二惡英，目前國(guó)內(nèi)報(bào) 道的爐排爐飛灰中二惡英含量有的高達(dá) 7530ng-TEQ/kg。?國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄?已將垃 圾燃燒飛灰定性為危險(xiǎn)廢物。 氣化熔融爐將固廢的碳?xì)浠衔镌跉饣癄t中氣化， 產(chǎn)生的 合成氣體在二燃室內(nèi)燃燒到達(dá) 1000-1300C以上，使得飛灰中的二惡英被高溫分解， 而且熔融爐的注入富氧量嚴(yán)格控制， 外界注入氣體量及流速很小， 所以飛灰的產(chǎn)生量非 常少。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)二惡英只有 kg.出渣玻璃化爐渣工作過(guò)程裝置生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，煤矸石與焦炭按照 1 :的質(zhì)量比投入熔融爐裝入裝置，同時(shí)根據(jù) 熔融要求投入一定數(shù)量的

6、石灰石作為助熔劑。煤矸石和焦炭分別通過(guò)計(jì)量漏斗計(jì)量，然后倒入一個(gè)翻斗, 再通過(guò)絞盤輸送到爐頂?shù)难b料漏斗，裝料漏斗分別將煤矸石和焦炭送入到裝料節(jié)氣閥。裝料節(jié)氣閥位于爐體 的上端, 內(nèi)部包括至少兩級(jí)閘閥系統(tǒng)、一個(gè)物料支撐結(jié)構(gòu)、一個(gè)防火和封閉機(jī)構(gòu)；多級(jí) 閘閥系統(tǒng)間充入氮?dú)庖员ＷC爐內(nèi)氣體不會(huì)外泄?；旌衔锪贤ㄟ^(guò)裝料節(jié)氣閥，依靠自身 重力向下緩慢移動(dòng)。在移動(dòng)過(guò)程中，物料經(jīng)過(guò)枯燥、預(yù)熱、氣化、氧化、分解、熔融 等過(guò)程，同時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和反響狀態(tài)適量向爐底注入富氧，產(chǎn)生的可燃?xì)怏w和液態(tài) 融渣排出爐外。出爐的可燃?xì)怏w經(jīng)旋風(fēng)除塵器預(yù)除塵后，進(jìn)入燃?xì)庥酂徨仩t，與空氣 混合后充分燃燒，排出的煙氣經(jīng)布袋除塵器處理和脫硫

7、脫硝后以優(yōu)于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)排 入大氣；液態(tài)爐渣直接送到臨近的爐渣拉絲設(shè)施進(jìn)行后續(xù)加工。熔融爐過(guò)程一般約需 要 2 個(gè)小時(shí)完全反響，以下是自上向下各部參與反響的化學(xué)物理狀態(tài)。預(yù)熱階段：100C 200C :枯燥；去除物理水。250C :除氧；消除水成分；開始消除 HS氣化階段氧化反響:340C： CH和脂肪族化合物開始裂變380 r :有機(jī)物碳化。400r600r： c-o和c-n化合物裂變；瀝青質(zhì)轉(zhuǎn)換焦油。>600C :瀝青質(zhì)裂變?yōu)闊岱€(wěn)定的鏈狀氣態(tài)碳?xì)浠衔?；芳烴合成800 r1200 r:氣化；鹵素完全處于蒸汽狀態(tài)如堿金屬氯化物或hci。熔融階段復(fù)原反響：12002000C :芳烴和有機(jī)

8、化合物開始完全分解，礦物熔融。 煤矸石石灰石、焦炭富氧嚴(yán)丿寥分冥H卓熱解氣化氣體去燃?xì)庥酂徨仩t產(chǎn)生蒸汽液態(tài)熔渣技術(shù)特點(diǎn)1、有機(jī)成分轉(zhuǎn)換為可燃?xì)馓嫁D(zhuǎn)換率99% ;2、微負(fù)壓運(yùn)行不會(huì)排出有毒有害的任何氣態(tài)物質(zhì)，對(duì)環(huán)境幾乎沒有影響3、超高溫導(dǎo)致所有礦物成分完全熔化，使?fàn)t渣玻璃化，便于綜合利用。4、 物料在爐內(nèi)極其緩慢的移動(dòng)，含塵量極低含塵量小于60mg/m3。5、可間斷/連續(xù)進(jìn)料6、可定時(shí)/連續(xù)排渣7、無(wú)任何廢水排放固廢物料的適應(yīng)性1、本技術(shù)對(duì)于矸石及低熱值煤具有良好的可操作性，物料入爐粒徑不超過(guò)在5-10cm為最正確。40cm,2、本裝置還特別適用于：生活垃圾燃燒、其它工業(yè)廢棄物的處理可 fe氣甘

9、出口3、入爐物料達(dá)不到熔融的熱值要求或者水分高時(shí)需添加高熱值物料，根據(jù)宏力公司現(xiàn)有的資源情況，建議每噸煤矸石配比添加200-300公斤的半焦或壓型焦粉。設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：復(fù)原熔融段為圓筒形、進(jìn)料段為方形。2、可分段加工制造、安裝。安裝工作量少。3、爐體向上、向下兩個(gè)方向膨脹伸縮。4、熔融爐屬常壓爐，不帶壓運(yùn)行。非壓力反響器。5、爐體采用立式結(jié)構(gòu)，占地面積小，本裝置本體占地面積 30X15M。6、120t/d熔融爐裝置總高度含進(jìn)料機(jī)構(gòu)。其中進(jìn)料段、 復(fù)原熔融段7、 周期短：制造到安裝試運(yùn)行，610個(gè)月。8運(yùn)行維護(hù)工作量小。原料及產(chǎn)品工程主要處理的原料為煤矸石，添加少量的焦炭作為調(diào)整熱值的控

10、制方法，焦炭 的參加量主要通過(guò)對(duì)爐底的熔渣量進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。隨主料還參加少量的石灰，用于調(diào) 整熔渣的堿性和熔化溫度，確保流動(dòng)性并且對(duì)耐火材料無(wú)腐蝕性。投入的物料應(yīng)控制粉體量不超過(guò)5%。1煤矸石熱值 1500-3000大卡kcal/kg粒度 <100mm2焦炭或半焦碳>82%硫<%粒度 60mm80mm3石灰CaO含量 >90%粒度<100mm工程主產(chǎn)品為液態(tài)熔渣，熔渣作為后續(xù)的拉絲原料就地進(jìn)入拉絲設(shè)施其他工程另建。生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的大量高熱煙氣和可燃?xì)怏w，用于發(fā)生蒸汽，蒸汽為氣流磨及拉絲 設(shè)施的生產(chǎn)熱源之一。1熔融渣液態(tài)熔渣是一種廣泛的原料，大多用于生產(chǎn)各種建筑材料。本

11、工程根據(jù)當(dāng)?shù)厥袌?chǎng) 情況，考慮生產(chǎn)保溫材料。2蒸汽蒸汽8MPa 320°C 暫定，可根據(jù)拉絲和氣流磨的需要進(jìn)行調(diào)整150C物料平衡序號(hào)工程數(shù)量kg/h備注1；入方17495p煤矸石4167焦炭833:石灰104富氧6083kg/h4647m3/h熔融爐用空氣6308kg/h4872m3/h余熱鍋爐用2:出方17495煙氣14515kg/h10060m3/h熔渣2980kg/h3氣化合成氣體延伸應(yīng)用CO(CNG>甲醇II oH2乙二醇烯烴熔融氣化爐所產(chǎn)生的合成氣體主要組分是 CO H2、C02其中以CO H2為原料可 以進(jìn)行化工合成多種下游產(chǎn)品。轉(zhuǎn)化合成的工藝技術(shù)我國(guó)已經(jīng)非常成熟，

12、 并且在煤化工 領(lǐng)域得到了廣泛的工業(yè)化應(yīng)用。消耗指標(biāo)以下僅列出氣化熔融裝置的需要外部提供的消耗品，不包含其中的煙氣脫硫部 分。1電連續(xù)負(fù)荷間斷負(fù)荷2水循環(huán)冷卻水補(bǔ)水化學(xué)水處理用水3空氣凈化空氣工廠風(fēng)氮?dú)?00V400/220V80kW未計(jì)脫硫50kWh20t/h50m3/h150m3/次間斷30m3/h4石灰每噸煤矸石約消耗25kg石灰，5t/h的熔融爐約消耗104kg石灰，石灰中氧化鈣含 量不低于90%，當(dāng)含量變化時(shí)，消耗量相應(yīng)調(diào)整。5活性炭活性炭用于煙氣脫硝510kg/h3公用工程電氣廠用電系統(tǒng)采用照明和動(dòng)力共用的 380/220V三相四線制中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。鑒 于負(fù)荷的重要性，建議宏力

13、公司配套采用雙電源變配電后接入本裝置，兩路電源互為 備用。氣化系統(tǒng)動(dòng)力用電需外部提供約 130KVA容量。給水根據(jù)估算，水源按壓力米每秒的流速，4寸管立方/小時(shí)。每小時(shí)補(bǔ)水量見下表。 循環(huán)水為局部機(jī)械設(shè)備的冷卻水和熔融爐局部的冷卻水，總量約50m3/h。補(bǔ)充水量表單位：m3/h序號(hào)工程補(bǔ)給水量m3/h1循環(huán)冷卻水補(bǔ)水102鍋爐補(bǔ)給水20合計(jì)30需外部提供的循環(huán)冷卻水補(bǔ)水、鍋爐補(bǔ)給水及其它水質(zhì)指標(biāo)要求見下表。城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) GB/T19923-2005序 號(hào)控制工程mg/L冷卻用水洗滌 用水鍋爐 補(bǔ)給水工藝、產(chǎn)品用水直流 冷卻水循環(huán) 冷卻水1pH值992懸浮物SS <30

14、一30一一3濁度NTU <一5一554色度度<30303030305生化需氧量BOD <530103010106化學(xué)需氧量CODCrW一60一60607鐵w一8錳w一9氯離子w25025025025025010二氧化硅SiO2w5050一303011總硬度以CaCO3計(jì)w45045045045045012總堿度以CaCO3計(jì)w35035035035035013硫酸鹽w60025025025025014氨氮以N計(jì)w一10一101015總磷以P計(jì)w一1一1116溶解性總固體w20020020020020017石油類w一1一1118陰離子外表活性劑w一一19入 余氯?20糞大腸菌群

15、個(gè)/L w20002000200020002000注：當(dāng)敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)換熱器為銅質(zhì)時(shí)，循環(huán)冷卻系統(tǒng)中循環(huán)水的氨氮指標(biāo)應(yīng)小于1mg/L。加氯消毒時(shí)管末梢值。4自動(dòng)化系統(tǒng)本工程自動(dòng)化水平是通過(guò)控制方式、控制室布置、控制系統(tǒng)的功能及配置、運(yùn)行 監(jiān)控模式以及主輔機(jī)可控性等多方面綜合表達(dá)。本工程超高溫?zé)峤鈿饣廴跔t為一套單獨(dú)控制系統(tǒng)，通過(guò)通訊方式與裝置內(nèi)其余 系統(tǒng)在一套DCS系統(tǒng)內(nèi)控制，公共工程的其他小型控制系統(tǒng)一并匯入總 DSC進(jìn)行控 制。通過(guò)這套系統(tǒng)的分散控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各設(shè)備功能控制。其自動(dòng)化水平到達(dá)運(yùn)行人 員在集中控制室內(nèi)能夠完成機(jī)組正常運(yùn)行的全部監(jiān)控功能，并在少量現(xiàn)場(chǎng)人員的配合 下。實(shí)現(xiàn)機(jī)

16、組的啟停操作和事故狀態(tài)下的有關(guān)處理。通過(guò)上述功能，煤矸石處理根本到達(dá)較高的自動(dòng)化水平，能在少量就地操作和巡 回檢查配合下，在中央控制室由分散控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒線、熱能利用及輔助系統(tǒng)的 集中監(jiān)視、分散控制。并在燃燒的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，設(shè)置獨(dú)立于分散控制系統(tǒng)的緊 急停車系統(tǒng)，確保各類工藝的平安運(yùn)行。5、技術(shù)參數(shù)匯總技術(shù)參數(shù)匯總表。序號(hào)指標(biāo)單位數(shù)值備注1 :規(guī)模原料處理量t/d1202主要產(chǎn)品規(guī)格液態(tài)熔渣t/d1800 C蒸汽t/d4328MPa/3主要消耗電kW130水M3/h30補(bǔ)充水量4排放廢氣t/d10060m3/h5運(yùn)輸量運(yùn)入t/d煤矸石混合料運(yùn)出t/d熔融液態(tài)玻璃質(zhì)渣6本裝置定員人167裝置本體占地面積m245030X15M8裝置本體設(shè)備費(fèi)萬(wàn)元6.投資估算投資估算費(fèi)用的范圍針對(duì)本工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、 規(guī)模和范圍， 按照國(guó)家對(duì)建設(shè)工程的有關(guān)規(guī)定和現(xiàn)行政策 文件的要求， 結(jié)合宏力公司的實(shí)際情況和特點(diǎn)， 僅對(duì)超高溫?zé)峤鈿饣廴跔t本體裝置編 制了投資估算。投資估算費(fèi)用：投資估算費(fèi)用僅包括超高溫?zé)峤鈿饣廴跔t單體裝置設(shè)備安裝工程 費(fèi)用。未包括全部建構(gòu)筑物及地基處理、道路、廠區(qū)平整、臨時(shí)設(shè)施費(fèi)用等單項(xiàng)工程費(fèi) 用、公用系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)工程費(fèi)用。投資估算年水平及費(fèi)用附件：日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)