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两段式煤气发生炉在轻烧镁竖窑上的应用

煤气发生炉在很多个地区也许已经被环保所禁止,包括山西地区烧矾土的以及在辽宁地区烧镁砂的,但我们今天分享的文章是之前煤气发生炉在轻烧镁竖窑上的应用案例。
菱镁矿(M gCO3)是提取氧化镁质产品和金属镁的主要原料。辽宁菱镁矿储量最为丰富,占全国的85.6%,而其中又以鞍山地区的海城菱镁石资源最多、最优。由于资源的便利,海城地区的各类菱镁矿煅烧窑类型丰富,数量较多,其中包括:轻烧镁窑、中档重烧镁窑、高档重烧镁窑、镁砖烧成隧道窑、电熔镁窑和电熔镁砂电弧炉等近2000多座。
轻烧镁窑在菱镁矿煅烧窑中的比重为最大,现阶段轻烧镁窑所使用的燃料生成设备主要为半水煤气炉及小型煤气发生炉,这两种设备主要存在以下缺点:燃烧效率低、煤气供给不稳、煤气压力波动大、 使用寿命短、占地面积大等,同时还存在轻烧镁窑的生产效率低、能源消耗高、环境污染严重、经济效益低等问题。
1 工艺特点
两段式煤气发生炉用于轻烧镁窑的工艺流程见图1。
两段式煤气发生炉在轻烧镁竖窑上的应用
该工艺的特点是使用了两段式煤气发生炉,两段式煤气发生炉比一般的单段炉增加了一个干馏段,采用弱黏结性烟煤为原料制取干馏煤气和气化煤气相混合的双重煤气,原料煤入炉后在炉子上段进行低温干馏,生成热值较高的低温干馏煤气,煤被干馏变成热半焦落入下段进行气化。炉底通入空气、水蒸气与半焦炭反应生成下段发生炉煤气,其温度为600~700℃,为上部煤的干馏提供热源。
上段煤气离开煤气炉经过上段煤气净化系统,除去煤气携带的焦油,下段煤气经下段煤气净化冷却系统,降温后与上段煤气混合。混合后的煤气通过煤气深度净化冷却系统进行深度处理,除去煤气中的细小尘埃和部分焦油,并冷凝出含酚废水和少量轻油,经煤气增压机系统送至用气点,从用气点分出几条分管道,每个分管道连接一座轻烧镁竖窑,如φ3.2 m的煤气发生炉可以拖8座产量为7万t/a轻烧镁竖窑,而以往的小型煤气发生炉只能是一拖一的形式。
2工艺要求
2.1原料特性
煤气发生炉作为将煤炭由固态能源转化为气态、洁净能源的主要设备,气化煤种的选择至关重要,直接关系到其整体气化效果。两段式煤气发生炉适宜气化不黏煤、弱黏煤、长烟煤等烟煤,也可以气化质量较好的褐煤,相对一段炉而言两段炉选用煤种范围较宽,但是对气化用煤的具体指柄要求较严格。
两段炉对入炉煤的黏结性、灰熔点、挥发分、热稳定性和水分等都有相应的要求,见表1。
两段式煤气发生炉在轻烧镁竖窑上的应用
2.2 烧嘴选用
轻烧镁煅烧有严格的工艺要求,其对烧嘴的选择性较强。轻烧镁竖窑中的传热情況是复杂的,各带情況各不相同。烧结镁砂的主要成分为MgO,杂质成分为SiO2、Al203、Fe203 、CaO等,主要矿物组成为方镁石。大部分的耐火材料其导热率都是随着温度的增加而增加,但是方镁石的导热率却是随着温度的增加而減小。
烧嘴对轻烧镁竖窑的烧成品质及产量有很大影响,如果选择内混型烧嘴,局部高温明显,可以导致轻烧镁竖窑炉箅子处烧成较快,温度的增加又使得方镁石的导热率減小,不易于热量向上传递,料层烧成高度大大降低。烧嘴混合越好,温度越高,局部高温越明显,传热阻力就越大。而且由于热量在炉箅子处的积聚,使得燃烧室的温度越来越高,甚至损坏炉箅子及炉墙。由此可见轻烧镁窑的热交换过程中,对流换热占重要地位,因此提高气流速度与接触面积能显著提高轻烧镁竖窑的热交换速度,所以选择烧嘴时要选择大流速、外混型的烧嘴,单位时间内才能烧出优质的产品,合适的产量。
3应用效果
经过两年来的实残证明,两段式煤气发生炉用在轻烧镁窑上是完全可行的,具有很高的推广价值,无论是经济效益还是环境效益都取得了显著成效。
3.1经济效益
根据对海城市光大高纯镁砂有限责任公司、海城市牌楼镁矿公司、岫岩满族自治县万宁矿业有限公司改造的实践证明,改造后每座轻烧镁窑经济效益增加明显。见表2(改造前为一台简易发生炉拖带一座轻烧镁竖窑,改造后为一台两段式煤气发生炉拖带8座轻烧镁竖窑,表中改造后的一些参数为平均值)。
两段式煤气发生炉在轻烧镁竖窑上的应用
由表可以计算:
每座窑每年的纯利润=1704x365=621960元
8座窑的每年纯利润=8x621960=4975680元
每台两段式煤气发生炉及附属设备的平均一次总投资为195万元。一般情況下对于全年连续生产的企业来说,需要建设两台煤气发生炉,实现一备一用,其总投资为390万元。
可以计算出改造投产后连续生产10个月即可收回投资。
3.2环境效益
轻烧镁窑的粉尘污染非常大,企业要想长远发展,必须升展节能減排,改造落后的生产工艺和设备,企业才能实现环境效益最大化。
两段式煤气发生炉经过旋风除尘器、旋风除焦油器、电捕焦油器、电捕轻油器等环保设备处理后,其煤气成分要比简易发生炉洁净得多,就煤气发生炉本身来说,每年烟尘排放减少120t,SO2排放减少310t。而且输送的煤气量及压力都是可控的,给窑配风的鼓风机采用变频调节,如此就可以调节轻烧镁竖窑的正压在合理范围,降低了窑内顆粒物及粉尘的排放,监测表明,降尘较治理前下降50%,总悬浮颗粒物下降38%。
4 结论
(1)两段式煤气发生炉应用于轻烧镁竖窑是一种比较先进的治理轻烧镁行业的有效途径和理想方案,通过在轻烧镁竖窑上的实践应用获得了较佳的经济、环境、社会效益。
(2)两段式煤气发生炉具有运行比较稳定、使用寿命长、自动化程度高、一拖多窑、煤气质量好、节省燃料、烧成料层高等优点。
(3)两段式煤气发生炉还具有一次性投资较高,回报周期相对较长等缺点。即便如此,从长远的经济、环境、社会效益来看,其推广价值还是相当高的。


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