超高温热解气化熔融还原炉介绍

1、同煤朔州煤电宏力再生工业股份1X l20t/d煤矸石综合利用工程建议书北京东方投财务参谋2021年 07月1工程概述与工程技术经济指标工程概述建设地点宏力再生工业股份现有建设地块。位于山西省怀仁县王坪电厂南侧。建设规模额定日处理能力：120t/d ;生产线数量：1条，单线生产能力 羽20t/d。主要设备及技术选择：本工程煤矸石处理技术设备采用日本已经运行近20年、占领市场近三分之一的迷你小高炉一一超高温热解气化熔融炉及其二次燃烧 室技术。煤矸石原料煤是采煤过程和过程中排放的，是一种在成煤过程中与伴生的一种含碳量较低、 比煤坚硬的黑灰色岩石。通常煤矸石的无机成分主要是硅、铝、钙、镁、铁的和某些稀

2、有金属镓、钒、 钛、钻。煤矸石弃置不用，占用大片土地。煤矸石中的逸出或浸出会污染大气、农田和。 还会自燃发生火灾，或在雨季崩塌，淤塞河流造成灾害。同煤集团宏力再生公司拟利 用的当地丰富的煤矸石在怀仁县立项建设煤矸石加工综合利用工程，主要原料是煤矸 石并配一局部焦炭，混合物料到达热值 3000大卡/kg以上进行熔融炉处理。宏力公司 提供的煤矸石分析报告如下：工程技术指标名称指标备注全厂技术经济指标矸石低热值煤混合处理量120t/d5t/h装置满负荷运行产气量7750Nm3/h1100Kcal/Nm3产生蒸汽量13t/h8MPa饱和蒸汽5t/h饱和蒸汽飞灰掺烧量h运行小时数7200h主项表工程包括

3、的主体装置和应配套工程见下表。主项名称规模备注气化熔融装置120t/d熔融炉主体运行设备。控制中心应配套主体装置和公用及系统工程供配电200kW夕卜部提供用电设备的配电消防包括水池、管网配套给排水补水20t/h配套循环水化学水站18t/h配套除盐水原料堆场800t含卸车产品堆场300t含装车2工艺技术技术简介热解气化熔融技术属第三代固体废弃物处理技术。日本20世纪70年代开发，德国90年代开发，中国是本世纪初开发。固体废弃物在超高温热解气化熔融反响器中处于复原性气氛，有机成分转变成可燃的气体、无机成分转变成可回收的固体物质。2021年日本经济产业省将其定位：创新的低碳技术。日本国经济产业省对该

4、设备海外出口给予鼓励推荐，原文详见附件。高温熔融的液态渣经水淬冷却而形成玻璃体，其活性很高，可以直接回收并利用。熔融炉工艺说明超高温热解气化熔融反响器是一种常压下的固定床直立反响炉。按照移动床的原理工作，在气化熔融炉的内部自上而下依次呈层状分成枯燥、氧化分解、复原熔融阶段。固体废弃物从炉上部参加并与从炉下部上升的气体一边进行热交换一边下降。从气化熔融炉上部排出的合成气体出装置。热分解段固废与焦炭、石灰石一起下降进入复原熔融 段，借助从进风口供应的富氧进行可控的熔融复原反响。在超高温条件下所有无机物成分完全熔融，并以液态聚集在反响器底部排出。常规固废燃烧炉型主要有机械炉排燃烧炉、 回转窑式燃烧炉

5、和流化床或循环流化床 燃烧炉。这些炉的飞灰中含有大量的重金属 Pb、Cd、Hg 等和二恶英，目前国内报 道的炉排炉飞灰中二恶英含量有的高达 7530ng-TEQ/kg。?国家危险废物名录?已将垃 圾燃烧飞灰定性为危险废物。 气化熔融炉将固废的碳氢化合物在气化炉中气化， 产生的 合成气体在二燃室内燃烧到达 1000-1300C以上，使得飞灰中的二恶英被高温分解， 而且熔融炉的注入富氧量严格控制， 外界注入气体量及流速很小， 所以飞灰的产生量非 常少。实测数据二恶英只有 kg.出渣玻璃化炉渣工作过程装置生产运行时，煤矸石与焦炭按照 1 :的质量比投入熔融炉装入装置，同时根据 熔融要求投入一定数量的

6、石灰石作为助熔剂。煤矸石和焦炭分别通过计量漏斗计量，然后倒入一个翻斗, 再通过绞盘输送到炉顶的装料漏斗，装料漏斗分别将煤矸石和焦炭送入到装料节气阀。装料节气阀位于炉体 的上端, 内部包括至少两级闸阀系统、一个物料支撑结构、一个防火和封闭机构；多级 闸阀系统间充入氮气以保证炉内气体不会外泄。混合物料通过装料节气阀，依靠自身 重力向下缓慢移动。在移动过程中，物料经过枯燥、预热、气化、氧化、分解、熔融 等过程，同时根据监测数据和反响状态适量向炉底注入富氧，产生的可燃气体和液态 融渣排出炉外。出炉的可燃气体经旋风除尘器预除尘后，进入燃气余热锅炉，与空气 混合后充分燃烧，排出的烟气经布袋除尘器处理和脱硫

7、脱硝后以优于国家排放标准排 入大气；液态炉渣直接送到临近的炉渣拉丝设施进行后续加工。熔融炉过程一般约需 要 2 个小时完全反响，以下是自上向下各部参与反响的化学物理状态。预热阶段：100C 200C :枯燥；去除物理水。250C :除氧；消除水成分；开始消除 HS气化阶段氧化反响:340C： CH和脂肪族化合物开始裂变380 r :有机物碳化。400r600r： c-o和c-n化合物裂变；沥青质转换焦油。>600C :沥青质裂变为热稳定的链状气态碳氢化合物；芳烃合成800 r1200 r:气化；卤素完全处于蒸汽状态如碱金属氯化物或hci。熔融阶段复原反响：12002000C :芳烃和有机

8、化合物开始完全分解，矿物熔融。 煤矸石石灰石、焦炭富氧严丿寥分冥H卓热解气化气体去燃气余热锅炉产生蒸汽液态熔渣技术特点1、有机成分转换为可燃气碳转换率99% ;2、微负压运行不会排出有毒有害的任何气态物质，对环境几乎没有影响3、超高温导致所有矿物成分完全熔化，使炉渣玻璃化，便于综合利用。4、 物料在炉内极其缓慢的移动，含尘量极低含尘量小于60mg/m3。5、可间断/连续进料6、可定时/连续排渣7、无任何废水排放固废物料的适应性1、本技术对于矸石及低热值煤具有良好的可操作性，物料入炉粒径不超过在5-10cm为最正确。40cm,2、本装置还特别适用于：生活垃圾燃烧、其它工业废弃物的处理可 fe气甘

9、出口3、入炉物料达不到熔融的热值要求或者水分高时需添加高热值物料，根据宏力公司现有的资源情况，建议每吨煤矸石配比添加200-300公斤的半焦或压型焦粉。设备结构特点1结构简单：复原熔融段为圆筒形、进料段为方形。2、可分段加工制造、安装。安装工作量少。3、炉体向上、向下两个方向膨胀伸缩。4、熔融炉属常压炉，不带压运行。非压力反响器。5、炉体采用立式结构，占地面积小，本装置本体占地面积 30X15M。6、120t/d熔融炉装置总高度含进料机构。其中进料段、 复原熔融段7、 周期短：制造到安装试运行，610个月。8运行维护工作量小。原料及产品工程主要处理的原料为煤矸石，添加少量的焦炭作为调整热值的控

10、制方法，焦炭 的参加量主要通过对炉底的熔渣量进行动态调整。随主料还参加少量的石灰，用于调 整熔渣的碱性和熔化温度，确保流动性并且对耐火材料无腐蚀性。投入的物料应控制粉体量不超过5%。1煤矸石热值 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工程主产品为液态熔渣，熔渣作为后续的拉丝原料就地进入拉丝设施其他工程另建。生产过程产生的大量高热烟气和可燃气体，用于发生蒸汽，蒸汽为气流磨及拉丝 设施的生产热源之一。1熔融渣液态熔渣是一种广泛的原料，大多用于生产各种建筑材料。本

11、工程根据当地市场 情况，考虑生产保温材料。2蒸汽蒸汽8MPa 320°C 暂定，可根据拉丝和气流磨的需要进行调整150C物料平衡序号工程数量kg/h备注1；入方17495p煤矸石4167焦炭833:石灰104富氧6083kg/h4647m3/h熔融炉用空气6308kg/h4872m3/h余热锅炉用2:出方17495烟气14515kg/h10060m3/h熔渣2980kg/h3气化合成气体延伸应用CO(CNG>甲醇II oH2乙二醇烯烃熔融气化炉所产生的合成气体主要组分是 CO H2、C02其中以CO H2为原料可 以进行化工合成多种下游产品。转化合成的工艺技术我国已经非常成熟，

12、 并且在煤化工 领域得到了广泛的工业化应用。消耗指标以下仅列出气化熔融装置的需要外部提供的消耗品，不包含其中的烟气脱硫部 分。1电连续负荷间断负荷2水循环冷却水补水化学水处理用水3空气净化空气工厂风氮气400V400/220V80kW未计脱硫50kWh20t/h50m3/h150m3/次间断30m3/h4石灰每吨煤矸石约消耗25kg石灰，5t/h的熔融炉约消耗104kg石灰，石灰中氧化钙含 量不低于90%，当含量变化时，消耗量相应调整。5活性炭活性炭用于烟气脱硝510kg/h3公用工程电气厂用电系统采用照明和动力共用的 380/220V三相四线制中性点直接接地系统。鉴 于负荷的重要性，建议宏力

13、公司配套采用双电源变配电后接入本装置，两路电源互为 备用。气化系统动力用电需外部提供约 130KVA容量。给水根据估算，水源按压力米每秒的流速，4寸管立方/小时。每小时补水量见下表。 循环水为局部机械设备的冷却水和熔融炉局部的冷却水，总量约50m3/h。补充水量表单位：m3/h序号工程补给水量m3/h1循环冷却水补水102锅炉补给水20合计30需外部提供的循环冷却水补水、锅炉补给水及其它水质指标要求见下表。城市污水再生利用工业用水水质标准 GB/T19923-2005序 号控制工程mg/L冷却用水洗涤 用水锅炉 补给水工艺、产品用水直流 冷却水循环 冷却水1pH值992悬浮物SS <30

14、一30一一3浊度NTU <一5一554色度度<30303030305生化需氧量BOD <530103010106化学需氧量CODCrW一60一60607铁w一8锰w一9氯离子w25025025025025010二氧化硅SiO2w5050一303011总硬度以CaCO3计w45045045045045012总碱度以CaCO3计w35035035035035013硫酸盐w60025025025025014氨氮以N计w一10一101015总磷以P计w一1一1116溶解性总固体w20020020020020017石油类w一1一1118阴离子外表活性剂w一一19入 余氯?20粪大肠菌群

15、个/L w20002000200020002000注：当敞开式循环冷却水系统换热器为铜质时，循环冷却系统中循环水的氨氮指标应小于1mg/L。加氯消毒时管末梢值。4自动化系统本工程自动化水平是通过控制方式、控制室布置、控制系统的功能及配置、运行 监控模式以及主辅机可控性等多方面综合表达。本工程超高温热解气化熔融炉为一套单独控制系统，通过通讯方式与装置内其余 系统在一套DCS系统内控制，公共工程的其他小型控制系统一并汇入总 DSC进行控 制。通过这套系统的分散控制系统，实现各设备功能控制。其自动化水平到达运行人 员在集中控制室内能够完成机组正常运行的全部监控功能，并在少量现场人员的配合 下。实现机

16、组的启停操作和事故状态下的有关处理。通过上述功能，煤矸石处理根本到达较高的自动化水平，能在少量就地操作和巡 回检查配合下，在中央控制室由分散控制系统实现对燃烧线、热能利用及辅助系统的 集中监视、分散控制。并在燃烧的自动化控制系统中，设置独立于分散控制系统的紧 急停车系统，确保各类工艺的平安运行。5、技术参数汇总技术参数汇总表。序号指标单位数值备注1 :规模原料处理量t/d1202主要产品规格液态熔渣t/d1800 C蒸汽t/d4328MPa/3主要消耗电kW130水M3/h30补充水量4排放废气t/d10060m3/h5运输量运入t/d煤矸石混合料运出t/d熔融液态玻璃质渣6本装置定员人167装置本体占地面积m245030X15M8装置本体设备费万元6.投资估算投资估算费用的范围针对本工程的设计标准、 规模和范围， 按照国家对建设工程的有关规定和现行政策 文件的要求， 结合宏力公司的实际情况和特点， 仅对超高温热解气化熔融炉本体装置编 制了投资估算。投资估算费用：投资估算费用仅包括超高温热解气化熔融炉单体装置设备安装工程 费用。未包括全部建构筑物及地基处理、道路、厂区平整、临时设施费用等单项工程费 用、公用系统、辅助系统工程费用。投资估算年水平及费用附件：日本经济产