超高溫?zé)峤鈿饣廴谶€原爐介紹

1×120t/d煤矸石綜合利用項目建議書同煤朔州煤電宏力再生工業(yè)股份1×120t/d煤矸石綜合利用項目建議書東方投財務(wù)顧問2016年07月P11×120t/d煤矸石綜合利用項目建議書項目概述與項目技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)1.1 工程概述建設(shè)地點宏力再生工業(yè)股份現(xiàn)有建設(shè)地塊。位于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 ≥120t/d。主要設(shè)備及技術(shù)選擇：本項目煤矸石處理技術(shù)設(shè)備采用日本已經(jīng)運行近 20年、占領(lǐng)市場近三分之一的迷你小高爐——超高溫?zé)峤鈿饣廴跔t及其二次燃燒室技術(shù)。1.2 煤矸石原料煤矸石是采煤過程和洗煤過程中排放的固體廢物，是一種在成煤過程中與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅硬的黑灰色巖石。通常煤矸石的無機成分主要是硅、鋁、鈣、鎂、鐵的氧化物和某些稀有金屬（鎵、釩、鈦、鈷）。煤矸石棄置不用，占用大片土地。煤矸石中的硫化物逸出或浸出會污染大氣、農(nóng)田和水體。矸石山還會自燃發(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建設(shè)煤矸石加工綜合利用項目，主要原料是煤矸石并配一部分焦炭，混合物料達(dá)到熱值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告如下：P21×120t/d煤矸石綜合利用項目建議書1.3 項目技術(shù)指標(biāo)名稱全廠技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)矸石低熱值煤混合處理量裝置滿負(fù)荷運行產(chǎn)氣量產(chǎn)生蒸汽量飛灰摻燒量運行小時數(shù)1.4 主項表

指標(biāo)120t/d37750Nm/h5t/h0.15t/h7200h

備注5t/h3~1100Kcal/Nm0.4MPa飽和蒸汽項目包括的主體裝置和應(yīng)配套工程見下表。主項名稱規(guī)模氣化熔融裝置120t/d控制中心供配電~200kW消防給排水補水20t/h化學(xué)水站18t/h

備注熔融爐主體運行設(shè)備。應(yīng)配套主體裝置和公用及系統(tǒng)工程外部提供用電設(shè)備的配電包括水池、管網(wǎng)配套配套循環(huán)水配套除鹽水P31×120t/d煤矸石綜合利用項目建議書原料堆場800t含卸車產(chǎn)品堆場300t含裝車工藝技術(shù)2.1 技術(shù)簡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90年代開發(fā)，中國是本世紀(jì)初開發(fā)。固體廢棄物在超高溫?zé)峤鈿饣廴诜磻?yīng)器中處于還原性氣氛 ，有機成分轉(zhuǎn)變成可燃的氣體、無機成分轉(zhuǎn)變成可回收的固體物質(zhì)。2009年日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省將其定位：創(chuàng)新的低碳技術(shù)。日本國經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省對該設(shè)備海外出口給予鼓勵推薦，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。2.2 熔融爐工藝說明超高溫?zé)峤鈿饣廴诜磻?yīng)器是一種常壓下的固定床直立反應(yīng)爐。按照移動床的原理工作，在氣化熔融爐的部自上而下依次呈層狀分成干燥、氧化分解、還原熔融階段。固體廢棄物從爐上部加入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)入還原熔融段，借助從進(jìn)風(fēng)口供給的富氧進(jìn)行可控的熔融還原反應(yīng)。在超高溫條件下所有無機物成分完全熔融，并以液態(tài)聚集在反應(yīng)器底部排出。常規(guī)固廢焚燒爐型主要有機械爐排焚燒爐、回轉(zhuǎn)窯式焚燒爐和流化床或循環(huán)流化床焚燒爐。這些爐的飛灰中含有大量的重金屬（Pb、Cd、Hg等）和二惡英，目前國報道的爐排爐飛灰中二噁英含量有的高達(dá)7530ng-TEQ/kg?！秶椅ｋU廢物名錄》已將垃圾焚燒飛灰定性為危險廢物。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燃燒達(dá)到1000-1300℃以上，使得飛灰中99.9%的二噁英被高溫分解，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。實測數(shù)據(jù)二噁英只有0.002ng-TEQ/kg.P41×120t/d煤矸石綜合利用項目建議書出渣 玻璃化爐渣2.3 工作過程裝置生產(chǎn)運行時，煤矸石與焦炭按照1:0.2的質(zhì)量比投入熔融爐裝入裝置，同時根據(jù)熔融要求投入一定數(shù)量的石灰石作為助熔劑。煤矸石和焦炭分別通過計量漏斗計量，然后倒入一個翻斗,再通過絞盤輸送到爐頂?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,部包括至少兩級閘閥系統(tǒng)、一個物料支撐結(jié)構(gòu)、一個防火和封閉機構(gòu)；多級閘閥系統(tǒng)間充入氮氣以保證爐氣體不會外泄?；旌衔锪贤ㄟ^裝料節(jié)氣閥，依靠自身重力向下緩慢移動。在移動過程中，物料經(jīng)過干燥、預(yù)熱、氣化、氧化、分解、熔融等過程，同時根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)和反應(yīng)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脫硝后以優(yōu)于國家排放標(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。熔融爐過程一般約需要2個小時完全反應(yīng)，以下是自上向下各部參與反應(yīng)的化學(xué)物理狀態(tài)。預(yù)熱階段：100℃~200℃：干燥；去除物理水。250℃：除氧；消除水成分；開始消除 H2S氣化階段（氧化反應(yīng)）：340℃：CH4和脂肪族化合物開始裂變380℃：有機物碳化。400℃～600℃：C-O和C-N化合物裂變；瀝青質(zhì)轉(zhuǎn)換焦油。P51×120t/d煤矸石綜合利用項目建議書>600℃：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℃～1200℃：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（還原反應(yīng)）：1200～2000℃：芳烴和有機化合物開始完全分解，礦物熔融。煤矸石 石灰石、焦炭熱解氣化氣體去燃?xì)庥酂徨仩t產(chǎn)生蒸汽干燥、預(yù)熱帶約 300℃熱解氣化帶300~1,000攝氏度熔融帶 1,700~1,800攝氏度富氧液態(tài)熔渣2.4 技術(shù)特點1、有機成分轉(zhuǎn)換為可燃?xì)猓ㄌ嫁D(zhuǎn)換率＞ 99%）；2、微負(fù)壓運行（不會排出有毒有害的任何氣態(tài)物質(zhì)，對環(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、物料在爐極其緩慢的移動，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/連續(xù)排渣7、無任何廢水排放2.5 固廢物料的適應(yīng)性1、本技術(shù)對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 40cm,P61×120t/d煤矸石綜合利用項目建議書在5-10cm為最佳。2、本裝置還特別適用于：生活垃圾焚燒、其它工業(yè)廢棄物的處理。3、入爐物料達(dá)不到熔融的熱值要求或者水分高時需添加高熱值物料，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。2.6 設(shè)備結(jié)構(gòu)特點1、結(jié)構(gòu)簡單：還原熔融段為圓筒形、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、向下兩個方向膨脹伸縮。4、熔融爐屬常壓爐，不帶壓運行。非壓力反應(yīng)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30×15M。6、120t/d 熔融爐裝置總高度(含進(jìn)料機構(gòu)）34.8m。其中進(jìn)料段17.5m、還原熔融段 12.3m.7、周期短：制造到安裝試運行， 6~10個月。8、運行維護(hù)工作量小。2.7 原料及產(chǎn)品原料項目主要處理的原料為煤矸石，添加少量的焦炭作為調(diào)整熱值的控制方法，焦炭的加入量主要通過對爐底的熔渣量進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。隨主料還加入少量的石灰，用于調(diào)整熔渣的堿性和熔化溫度，確保流動性并且對耐火材料無腐蝕性。投入的物料應(yīng)控制粉體量不超過5%。1）煤矸石熱值1500-3000大卡kcal/kg粒度<100mm2）焦炭或半焦碳>82%硫<0.5%粒度60mm~80mm3）石灰CaO含量>90%P71×120t/d煤矸石綜合利用項目建議書粒度 <100mm產(chǎn)品項目主產(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 （其他項目另建）。生產(chǎn)過程產(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。本項目根據(jù)當(dāng)?shù)厥袌銮闆r，考慮生產(chǎn)保溫材料。2）蒸汽蒸汽 8MPa 320℃ （暫定，可根據(jù)拉絲和氣流磨的需要進(jìn)行調(diào)整）0.4MPa150℃物料平衡序號項目數(shù)量kg/h備注1入方174951.1煤矸石41671.2焦炭8331.3石灰1044647m3/h熔融爐用1.4富氧6083kg/h1.5空氣6308kg/h4872m3/h余熱鍋爐用2出方174952.1煙氣14515kg/h10060m3/h2.2熔渣2980kg/hP81×120t/d煤矸石綜合利用項目建議書3）氣化合成氣體延伸應(yīng)用熔融氣化爐所產(chǎn)生的合成氣體主要組分是 CO、H2、CO2，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)我國已經(jīng)非常成熟， 并且在煤化工領(lǐng)域得到了廣泛的工業(yè)化應(yīng)用。CO CNG甲醇H2乙二醇烯烴2.9 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400V80kW未計脫硫間斷負(fù)荷400/220V50kW2）水循環(huán)冷卻水補水6.75t/h化學(xué)水處理用水20t/h3）空氣凈化空氣50m3/h工廠風(fēng)150m3/次間斷氮氣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P91×120t/d煤矸石綜合利用項目建議書量不低于90%，當(dāng)含量變化時，消耗量相應(yīng)調(diào)整。5）活性炭活性炭用于煙氣脫硝 5~10kg/h3.公用工程3.1 電氣廠用電系統(tǒng)采用照明和動力共用的380/220V三相四線制中性點直接接地系統(tǒng)。鑒于負(fù)荷的重要性，建議宏力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)動力用電需外部提供約130KVA容量。3.2 給水水量根據(jù)估算，水源按 0.2MPa壓力1.5米每秒的流速，4吋管127.3立方/小時。每小時補水量見下表。循環(huán)水為部分機械設(shè)備的冷卻水和熔融爐部分的冷卻水，總量約50m3/h。補充水量表單位：m3/h序號項目補給水量（m3/h）1循環(huán)冷卻水補水102鍋爐補給水20合計303.2.2水質(zhì)需外部提供的循環(huán)冷卻水補水、鍋爐補給水及其它水質(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序冷卻用水洗滌鍋爐工藝、產(chǎn)控制項目（mg/L）號直流循環(huán)用水補給水品用水冷卻水冷卻水1pH值6.5~96.5~8.56.5~96.5~8.56.5~8.52懸浮物（SS）≤30－30－－3濁度（NTU）≤－5－554色度（度）≤3030303030P101×120t/d煤矸石綜合利用項目建議書生化需氧量BOD5≤化學(xué)需氧量CODCr≤鐵≤錳≤氯離子≤二氧化硅SiO2≤總硬度（以CaCO3計）≤總堿度（以CaCO3計）≤硫酸鹽≤氨氮（以N計）≤總磷（以P計）≤溶解性總固體≤石油類≤陰離子表面活性劑≤余氯②≥糞大腸菌群（個/L）≤

3010301010－60－6060－0.30.30.30.3－0.10.10.10.12502502502502505050－3030450450450450450350350350350350600250250250250－①－101010－1－11200200200200200－1－11－0.5－0.50.50.050.050.050.050.0520002000200020002000注：①當(dāng)敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)換熱器為銅質(zhì)時， 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。②加氯消毒時管末梢值。自動化系統(tǒng)本項目自動化水平是通過控制方式、控制室布置、控制系統(tǒng)的功能及配置、運行監(jiān)控模式以及主輔機可控性等多方面綜合體現(xiàn)。本項目超高溫?zé)峤鈿饣廴跔t為一套單獨控制系統(tǒng)， 通過通訊方式與裝置其余系統(tǒng)在一套DCS系統(tǒng)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。通過這套系統(tǒng)的分散控制系統(tǒng)，實現(xiàn)各設(shè)備功能控制。其自動化水平達(dá)到運行人員在集中控制室能夠完成機組正常運行的全部監(jiān)控功能， 并在少量現(xiàn)場人員的配合下。實現(xiàn)機組的啟停操作和事故狀態(tài)下的有關(guān)處理。P111×120t/d煤矸石綜合利用項目建議書通過上述功能，煤矸石處理基本達(dá)到較高的自動化水平，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)實現(xiàn)對焚燒線、熱能利用及輔助系統(tǒng)的集中監(jiān)視、分散控制。并在焚燒的自動化控制系統(tǒng)中，設(shè)置獨立于分散控制系統(tǒng)的緊急停車系統(tǒng)，確保各類工藝的安全運行。5、技術(shù)參數(shù)匯總技術(shù)參數(shù)匯總表。序號 指標(biāo) 單位 數(shù)值 備注1 規(guī)模(原料處理量) t/d 120主要產(chǎn)品規(guī)格液態(tài)熔渣t/d71.521800℃蒸汽t/d4328MPa/0.4MPa3主要消耗電kW130水M3/h30補充水量4排放10060m3/h廢氣t/d348.45運輸量運入t/d120.1煤矸石混合料運出t/d71