沥青拌和站燃烧装置技术改造粉煤气化炉的应用

煤是我国最主要的能源资源之一，我国石油资源相对匮乏，以煤代油为我国长期战略性的重要能源政策。发展洁净煤技术成为国家“十二五”期间重点支持与发展的项目，煤气化技术是洁净煤技术中最为重要的煤炭转化技术，而粉煤气流床气化是当今煤气化技术中最先进的技术。本项目采用的粉煤气化炉正是应用粉煤气流床气化技术，在沥青搅拌站现场将干煤粉高效、洁净地转化为煤气，给沥青搅拌站的干燥滚筒内的骨料进行烘干加热，满足沥青搅拌站的各种操控技术要求，具备十分显著的经济与环保价值。

粉煤气化炉的工作原理

该粉煤气化炉采用当今先进的粉煤气流床气化技术，以煤粉与空气为原料，在微正压的情况下，在特殊设计的气流床气化反应器——气化炉内合成人工煤气。高温煤气通过煤气管道输送到燃烧器，在燃烧器内与助燃风相遇即开始燃烧，给沥青搅拌站干燥滚筒内的骨料进行烘干加热。

配套设备

用于德基4000型沥青搅拌站的气化炉成套设备主要由气化炉系统、柴油点火系统、煤粉输送系统、导热油循环系统、燃烧器系统等5部分组成。

其中气化炉系统包括：气化炉本体、烟道、气化风机、助燃风机、底部烧嘴风机、捞渣机、空气预热器、若干仪表、管道及平台等。气化炉本体即气流床气化反应器；烟道用来将煤气输送至燃烧器；气化风机为煤粉气化提供助燃风和气化剂；助燃风机提供助燃风；底部烧嘴风机主要为气化炉底部烧嘴提供气化剂；捞渣机捞出渣池内残余的煤灰和细渣；空气预热器用于置换导热油中的热量，将空气预热，利于燃烧和气化反应，节约能源。

添加的配套设备包括：高温油气两用煤气燃烧器1个；煤粉罐2个；气化炉自动控制系统及控制室至现场电机、检测元件的电线电缆；破包仓(含行吊)1个；制氮机1台等。

优点分析

成本低

一般用重油为燃料的沥青搅拌站。与重油为燃料相比较，从加工沥青混合料实例来看，2015年福州绕城公路东南段B1合同段项目采用的德基4000型沥青混合料搅拌站，其产量为300t/h，总共拌制沥青混合料23万t，共用煤粉2187t，所以拌制沥青混合料1t需9.5kg煤粉，如果按往年的经验，拌制1t沥青混合料需要6.5kg重油。

该设备实现了99%以上的碳转化率，让煤炭的化学能得到有效的释放，因此生产每吨沥青混合料仅消耗煤粉8.10kg，相比重油、天然气，节约燃料成本30%.50%，用户每生产1t沥青混合料可以节约7元。在实际生产过程中，高速公路连续生产的现场，生产中下面层沥青混合料仅仅消耗煤粉8.5.8.8kg，面层料仅仅为9.2kg的消耗。

清洁环保

该沥青搅拌站配套的粉煤气化及其燃烧设备是一种首先将煤粉气化生成煤气(主要成分为氢气、一氧化碳及少量甲烷，不含焦油等污染成分)，然后将煤气送入燃烧器燃烧的新型设备，煤气燃烧后产生的热量提供给干燥设备的物料进行烘干与加热。本设备区别于常规的煤粉直接燃烧器，采用了当前最先进的干煤粉气流床空气气化方式制备粗煤气，具备清洁、高效的特点，所制备的煤气热约1000kcal/m3左右，煤炭的硫元素，一部分转化为硫化氢，另一部分被固定在灰渣中，减小了二氧化硫的排放；另外，煤炭中的含氮化合物分解为单质的氮气，大幅度减少了氮氧化物的排放；该设备与直接燃烧煤粉的煤粉燃烧器相比，不仅减小了二氧化硫、氮氧化物的排放，而且大幅度提高了煤炭的利用效率，通常煤粉燃烧器只能实现70%左右的煤粉燃烬率，而煤粉通过气化后再燃烧的方式可以实现大于99%的碳转化率，使得煤炭资源得到充分的利用。与重油燃烧器相比，由于重油含有2%.4%左右的硫元素，通常情况下，排放的二氧化硫很高，而本设备选用神木优质的低硫煤，硫含量仅为0.3%.0.5%，大幅度减少二氧化硫的排放。另外重质油往往因为雾化不充分，实际燃烧过程中会产生大量的多环芳烃，多环芳烃成分复杂，危害性大，对环境造成更加恶劣的影响，而气流床粉煤气化技术是我国煤炭高效洁净利用的主导技术，反应温度高(1200℃~1500℃左右)，碳转化率99%以上，整个气化与煤气燃烧过程中不会产生多环芳烃。

该设备经过煤炭气化以及煤气燃烧后，污染物排放达到国家煤粉锅炉有关的大气污染物排放标准。

操控便捷

该设备系统设置了全自动的点火与产气工作程序，全过程只需要10min左右，能够满足沥青搅拌站的快速开工要求；开机点火采用乙炔小气点火，自动电子打火，成功率高，简单容易，实现无油点火；全自动的关机程序，一键即可关机。

气化炉开机启动无须其他任何预热装置。生产的高温煤气在进入煤气燃烧器时，无须再次点火，在燃烧器遇到助燃风后就自动开始燃烧。气化炉产生煤气的负荷调节范围广，可以在30%~120%内自由调节，以适应沥青搅拌设备产量的变化。一旦沥青搅拌站因为沥青混合料运输等问题需要临时停机时，只需在操作界面上按下“热待机”键，气化炉系统即可计入热待机状态，此时气化炉只需供应很少的煤粉(50kg/h)，即可维持着气化炉随时可以开机的状态。当需要重新开机生产煤气时，按下“恢复生产”，系统在30s内即可恢复原先的产气状态。本设备系统中配备特殊设计的油气两用的燃烧器，该燃烧器既可以燃用高温煤气，也可以燃用重油，也可以两种燃料同时燃烧，确保生产的连续性。燃烧器在工作期间、工作结束不会出现回火，安全可靠。该燃烧器设计无论在燃烧重油、还是燃烧高温煤气，都拥有很高的燃烧效率，整套设备安装简单，占地面积小，通常情况下，只需要57天即可完成全部的安装工作。设备调试简单，很快就可以进行正常生产。

安全可靠

气化炉内微正压操作，操作压力2000Pa左右，不存在高压情况，随时启动随时关机，安全可靠；气化炉采用导热油循环系统，按照国家锅炉相关标准设计、生产。煤粉输送管道全段严密封闭，完全没有泄漏。煤粉的储存方案中已经充分考虑了煤粉自燃的预防措施，设置了自动 警以及自动防范措施，彻底防止煤粉自燃的出现。

其他优势

为了保证气化炉能够长期稳定工作，气化炉炉膛壁面采用导热油冷却，因此在生产过程中会产生一部分余热，这部分余热可以在气化系统内利用，也可以给沥青系统供热，从而节约导热油炉中的燃料成本。

在燃烧重油时，由于当前市场上的重油品质不稳定，燃烧器的结构也导致重油燃烧不充分，一些未燃烬的油颗粒就会污染除尘器的布袋。使用粉煤气化炉制备的煤气，燃烧后清洁干净，不存在会污染过滤布袋的油滴，因此能够延长布袋的使用寿命。

结语

粉煤气化炉技术在沥青拌和楼燃烧装置上的应用，是以煤代油的一种有效方法。福州绕城公路东南段路面B1项目经理部本着创新的思路，将粉煤气化炉技术运用到德基4000型沥青搅拌站燃烧装置的改造中。这一新工艺的应用不仅促进了建筑技术的不断提高，取得明显的经济效益，而且具有能源节约、环境保护的社会效应。在高速公路建筑市场竞争越来越激烈、市场利润空间日趋缩小的背景下，煤粉气化炉技术的应用对降低公路建设的投资、造价及成本费起到了很好的作用。相信煤粉气化炉的应用将成为社会发展的必然趋势。