水煤浆气化灰渣综合利用和效益分析

文 _ 高继光 马银亮 刘锐杰 河南心连心化肥有限公司

水煤浆气化灰渣综合利用和效益分析

文 _ 高继光 马银亮 刘锐杰 河南心连心化肥有限公司

德士古水煤浆气化技术在国内化工企业得到广泛应用，气化后得到大量气化灰渣。气化灰渣是由气化炉炉底灰渣和炉顶飞灰两部分组成，气化渣的设计含碳量≤20%，但是实际运行过程中一般高于20%，而气化灰含碳量一般高于气化渣20%～40%。煤气化过程中排出的大量灰渣，不仅要占用大量的土地，并且其渗滤液会对土壤和水体造成污染。传统的锅炉灰渣大宗利用途径是生产建筑材料和回填。符合农用标准的粉煤灰含有硅钙钾等组分，对经济作物有增产作用，还可用于制作肥料。但是与传统锅炉灰渣不同，气化灰渣含碳量比较高，国标GB/T 1596-2005中将粉煤灰品质指标分为3个等级，其中，拌制混凝土和砂浆的粉煤灰最低等级3级，灰烧失量≤15%，而我们得到的气化灰渣均不合格，大量煤系固体废物处理十分必要。合理处理和利用这些气化灰渣，既能回收部分能量，也是环境保护的需要。

1 气化细渣特性和处理方法

1.1 气化灰渣特性

气化炉反应中生成的熔渣进入激冷室水浴后分离，进入渣池经捞渣机捞出，捞出时水分为60%左右，在渣场存放后水分可降至30%左右。粒度一般在4mm以内。经过熔融后的渣孔隙率较小，容易脱水。

炉顶飞灰：碳洗塔排出的黑水经沉降、真空压滤机脱水后，其水分在70%左右，此时外在水分可见。物理外观形状为固态的细颗粒状，其吸水性很强。细煤粒气化后形成多孔状态，并以极快的速度被烟气带走。遇水后自身的持水性很强。对气化细灰进行分析结果如表1。

表1 气化灰渣各组分含量%

1.2 气化灰渣处理方法

结合水煤浆气化灰渣含碳量高的特点和本公司实际情况，有3台180t/h循环流化床锅炉可供使用。循环流化床锅炉在我国已成功运行30多年，其突出特点是燃料适用性广、低温燃烧、燃料炉内燃烧时间长和良好环保性能(脱硫率高)，灰渣可综合利用在水泥、制砖行业。气化灰渣大多以极细颗粒组成（一般小于0.2mm），质轻、多孔、挥发分较少、含碳量高（20%以上），可以把灰渣以管道输送的方式送往流化床锅炉进行二次燃烧。气化细渣进入锅炉燃烧会对锅炉的发热量起到积极作用。而且，燃烧后的炉渣含碳量较低，可以作为建材、道路桥梁的掺混原料。用气化渣替代中煤，按照锅炉设计掺烧比例进行掺烧，其发热量、灰分等基本没有变化，对锅炉的正常稳定运行几乎没有影响。

1.2.1 工艺流程

含水率约60%的气化煤灰进入煤灰场，用皮带机输送到括料机上，然后到达匀料机。如果煤灰在匀料机中水分太低，可以适当加水调节灰渣含水量。经过破碎、碾压制成合适的进料状态，经过振动筛到达中储仓。中储仓内设转速很低的搅拌器做回转运动，然后用膏体泵打入管道。膏体泵为双缸活塞泵用电比例阀调速，实现煤泥流量的调控，最后通过管路打到锅炉顶部进口。见图1。

系统采用1套系统1条管路为1台锅炉供应气化灰渣。这套系统充分利用了煤泥结团燃烧的特性，可有效延长超细颗粒气化渣在锅炉料层的停留时间，有利于细颗粒的燃烧和燃烬，减少飞灰损失。气化渣与煤泥混合后入炉，实现了密闭输送和连续稳定给料，对锅炉的稳定运行和燃烧自控提供了保证。

图1 煤渣输送系统工艺流程

2 气化细渣处理效益分析

气化采用四喷嘴水煤浆技术，在制气的同时气化工段产生3.2t/h含碳量约20%左右的滤饼。现通过表2数据对气化灰渣进入锅炉燃烧进行能量衡算。

表2 能量衡算基本数据

根据分析结果气化干灰渣的发热量为7.65MJ/kg，处理量为3.2t/h所以：

气化用原料煤发热量按23MJ/kg，换算成原料煤为937.6t，每吨煤800元，年增加收益为937.6 800=75万元。

从计算的数据中可以看出，将气化细灰和煤泥混合后通过煤泥管道向锅炉输送，入炉细灰燃烧后增加了发热量，气化细渣加入锅炉燃烧会对锅炉的发热量起到积极的作用。如果加上耗电量、设备损耗、人工和维修等费用，经济效益一般，但是考虑到对固体废弃物的处理，本项目更侧重环保效益。

3 结论

通过对水煤浆气化灰渣的特性、灰渣输送的能量衡算和效益进行分析，本项目经济效益不是很明显。但是，考虑到环保效益，处理后的锅炉灰渣可以做为水泥等建材、道路桥梁的掺混原料处理掉，用双缸活塞泵把灰渣加入到循环流化床锅炉进行两次燃烧处理气化灰渣的方法是可行的。同时，气化细渣加入锅炉燃烧会对锅炉的发热量起到积极的作用，并且按照锅炉设计掺烧比例进行掺烧，其发热量、灰分等基本没有变化，对锅炉的正常稳定运行几乎没有影响。