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深度了解|國家重點推廣的石灰生產(chǎn)低碳技術(shù)
2023-08-08 11:02:48 來源:石灰窯生態(tài)圈深度了解|國家重點推廣的石灰生產(chǎn)低碳技術(shù) - 編者導(dǎo)語
自唐山金泉冶化科技產(chǎn)業(yè)集團旗下“唐山金泉冶化科技產(chǎn)業(yè)有限公司”及“唐山金泉成套設(shè)備有限公司”等企業(yè)在國內(nèi)率先開展探索可再生能源生產(chǎn)石灰+氫能生產(chǎn)石灰技術(shù)研發(fā)和示范項目以來,適時開展了以生物質(zhì)燃料為主的“以氣代煤”和“以氫代煤”石灰煅燒技術(shù)示范項目,推動石灰行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型。尤其是推出的“生物質(zhì)燃氣中心燒嘴式石灰豎窯”和“生物質(zhì)燃料ZGS型外支撐式混噴雙燃雙膛石灰窯”等系列技術(shù),為生物質(zhì)燃料生產(chǎn)石灰的應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。
生物質(zhì)資源具有清潔性和可再生性,不但能夠彌補我國化石燃料的短缺,并且可以降低SO2、NO2及煙塵的排放,減輕溫室效應(yīng)。因此,在石灰產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域發(fā)展生物質(zhì)燃氣生產(chǎn)石灰應(yīng)用技術(shù)是很有必要的。
生物質(zhì)燃氣生產(chǎn)石灰技術(shù)所用燃料能源是利用當?shù)貜U棄回收的可再生能源,用當?shù)氐氖腺Y源制成高檔工業(yè)石灰,符合國家的產(chǎn)業(yè)政策,可有效降低當?shù)孛禾抠Y源的利用,大氣環(huán)境和生態(tài)環(huán)境受到得影響很小,而且具有很明顯的經(jīng)濟效益。
對上述唐山金泉公司的生物質(zhì)燃料生產(chǎn)石灰技術(shù),“中國石灰產(chǎn)業(yè)學(xué)會”和“石灰窯生態(tài)圈”微信公眾平臺及時進行了跟蹤報道,發(fā)布了多篇實時文章和采訪。近期,很多讀者希望能夠進一步深度了解生物質(zhì)燃料在制氣方面的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用情況,編者整理了近期發(fā)布的《國家重點推廣的低碳技術(shù)目錄》里面相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策和部分技術(shù)發(fā)展進程,供大家參考。
二、產(chǎn)業(yè)政策及技術(shù)現(xiàn)狀
《國家重點推廣的低碳技術(shù)目錄》 (第二批)里非化廠能源類技術(shù),生物質(zhì)氣化燃氣技術(shù)列為零碳技術(shù)支持加大發(fā)展。
生物質(zhì)氣化燃氣替代窯爐燃料技術(shù)
一、技術(shù)名稱:生物質(zhì)氣化燃氣替代窯爐燃料技術(shù)
二、技術(shù)類別:零碳技術(shù)
三、所屬領(lǐng)域及適用范圍:可再生能源生物質(zhì)能源化利用
四、該技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及產(chǎn)業(yè)化情況
我國生物質(zhì)資源豐富,其利用方式主要有成型燃料、直燃發(fā)電、 厭氧制沼氣等,但各類技術(shù)發(fā)展均存在一定的瓶頸。該技術(shù)以工業(yè)領(lǐng) 域熱需求為目標市場,通常單一熱需求用戶需要消耗生物質(zhì)原料在6 萬噸左右,燃料選擇廣泛,受周邊燃料市場的制約相對較小。目前, 該技術(shù)已在廣東汕頭、深圳、佛山、肇慶等地建立了示范工程,涉及 行業(yè)包括鋼鐵、有色金屬熔煉等。生物質(zhì)氣化燃氣替代傳統(tǒng)的煤、重 油和天然氣等化石能源,清潔低碳,具有良好的經(jīng)濟和社會效益。
五、技術(shù)內(nèi)容
1、技術(shù)原理
該技術(shù)的核心設(shè)備是混流式固定床氣化爐。原料從設(shè)備頂部進入 氣化爐后,在高溫和氣化劑作用下轉(zhuǎn)化為含有一氧化碳、氫氣和甲烷 等成分的可燃氣。氣化劑可從氣化爐的上部和下部同時進入,產(chǎn)生可 燃氣體經(jīng)爐體中部排出,而爐渣由爐底爐排輸送到灰渣池。由爐體中 部排出的可燃氣經(jīng)過凈化除塵后送往工業(yè)燃燒設(shè)備。該氣化氣可用于 不銹鋼退火爐、熔銅爐、熔鋁爐等工業(yè)窯爐,可實現(xiàn)對燃煤、重油、 天然氣等傳統(tǒng)化石燃料的替代。
2、關(guān)鍵技術(shù)
(1)生物質(zhì)混流式固定床氣化技術(shù) 通過將上吸式固定床與下吸式固定床優(yōu)化組合,解決生物質(zhì)固定 床氣化過程中燃氣溫度低和生產(chǎn)規(guī)模小的常見問題;
(2)高溫生物質(zhì)燃氣除灰及輸送技術(shù) 通過燃氣高溫除塵器和燃氣高溫輸送風(fēng)機,實現(xiàn)高溫除塵高溫輸 送的一體化設(shè)計,既滿足工業(yè)窯爐對生物質(zhì)燃氣潔凈度的要求,又可 避免生物質(zhì)燃氣的顯熱損失、過度除焦油的能量損失以及焦油冷凝帶 來的管道堵塞問題;
(3)低熱值燃氣高效燃燒及污染控制技術(shù) 通過低熱值燃氣連續(xù)式蓄熱燃燒器,在高效燃燒的同時降低NOx 和SO2等污染物的含量,實現(xiàn)中低熱值燃氣燃燒工況的有效調(diào)節(jié),滿足 工業(yè)窯爐對火焰長度、燃燒溫度、環(huán)境氣氛和污染物控制等方面的要 求;
(4)生物質(zhì)氣化系統(tǒng)與工業(yè)窯爐耦合調(diào)控技術(shù) 根據(jù)窯爐生產(chǎn)需求可快速調(diào)節(jié)產(chǎn)氣負荷,避免浪費和燃氣不足的 情況發(fā)生。
3、工藝流程
該技術(shù)是一項由生物質(zhì)原料氣化到用氣設(shè)備端的完整工藝。以熔 鋁爐為例,工藝系統(tǒng)由原料儲存、上料設(shè)備、固定床氣化爐、灰渣處 理裝置、燃氣輸送、熔鋁爐蓄熱燃燒系統(tǒng)、熔鋁爐煙風(fēng)系統(tǒng)及主輔設(shè) 備控制系統(tǒng)構(gòu)成,詳見圖1所示。
圖 1 生物質(zhì)燃氣替代化石燃料工藝流程圖(熔鋁爐為例)
六、主要技術(shù)指標
1.氣化爐生物質(zhì)原料處理量3t/h;
2.燃氣熱值:1350kcal/Nm3;
3.燃氣雜質(zhì)含量:≤50mg/Nm3;
4.生物質(zhì)燃氣產(chǎn)率:1.8~2Nm3 /kg;
5.氣化效率(熱燃氣):≥85%。
七、技術(shù)鑒定情況
該技術(shù)已獲得 5 項國家發(fā)明專利,5 項實用新型專利。
八、典型用戶及投資效益
典型用戶:佛山金蘭鋁廠有限公司、肇慶市弘達實業(yè)有限公司、 深圳市華美鋼鐵有限公司等。
典型案例 1 案例名稱:佛山金蘭鋁廠有限公司生物質(zhì)燃氣熔鋁爐供熱技改項目 。
建設(shè)規(guī)模:年耗生物質(zhì)原料 5.4 萬噸,替代燃油折合標準煤 2.1 萬噸/年,若折合替代天然氣相當于 2835 萬立方米。
建設(shè)條件:項目 周邊資源豐富,熱用戶用熱需求穩(wěn)定。主要建設(shè)內(nèi)容:4 套生物質(zhì)氣 化設(shè)備,以生物質(zhì)燃氣替代燃油,供熱于數(shù)臺鋁熔煉爐及保溫爐。
項目建成后,年減排量約5萬tCO2,碳減排成本約 150 元 /tCO2。
典型案例2案例名稱:肇慶弘達公司生物質(zhì)燃氣有色金屬熔煉爐供熱技改項目
建設(shè)規(guī)模:年耗生物質(zhì)原料5000噸,替代燃油折合標準煤 1900 噸/年,若折合替代天然氣相當于 262 萬立方米。
建設(shè)條件:項目周邊資源豐富,用戶用熱需求穩(wěn)定。
主要建設(shè)內(nèi)容:生物質(zhì)氣化設(shè)備及輔助工程的施工。
項目建成后,年減排量約4600tCO2,碳減排成本約 150元/tCO2。
九、推廣前景和減排潛力 預(yù)計未來 5 年,按照耗用生物質(zhì)量25萬噸/年計算,可替代標準煤 9.5 萬噸/年,可形成年減排能力約 25 萬 tCO2。
基于二次燃燒的高效生物質(zhì)氣化燃燒技術(shù)
一、技術(shù)名稱:基于二次燃燒的高效生物質(zhì)氣化燃燒技術(shù)
二、技術(shù)類別:零碳技術(shù)
三、所屬領(lǐng)域及適用范圍:可再生能源生物質(zhì)能源化利用。
四、該技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及產(chǎn)業(yè)化情況在我國,生物質(zhì)能能源化利用比例逐年加大。截至目前,已開展 生物質(zhì)供熱項目超過200個,項目規(guī)模*大達到了80t/h,應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋 鋼鐵、醫(yī)療、化工等十幾個行業(yè)。其中,生物質(zhì)氣化燃燒技術(shù)也有少 量應(yīng)用,但存在規(guī)模小、氣化效率低、合成氣熱值低、焦油含量高和 經(jīng)濟效率低等問題。基于二次燃燒的高效生物質(zhì)氣化燃燒技術(shù)可實現(xiàn) 單臺生物質(zhì)鍋爐容量達到1200萬千卡,同時高溫燃燒使焦油裂解焚燒 徹底,保證設(shè)備的工作穩(wěn)定性;另一方面,因該技術(shù)利用生物質(zhì)熱能 產(chǎn)生高溫火焰和氣體用于鍋爐和工業(yè)爐窯加熱,目前已在我國廣東省 和浙江省得到應(yīng)用,具有廣泛的適用性和較大的推廣潛力。
五、技術(shù)內(nèi)容
1. 技術(shù)原理
該技術(shù)可視作生物質(zhì)燃燒器,將生物質(zhì)成型燃料在第.一燃燒室內(nèi) 進行懸浮式半氣化半燃燒,產(chǎn)生800~1000℃的高溫火焰及少量的顆粒 煙塵。經(jīng)一次燃燒后的氣體噴射到蓄熱燃燒室(二次升溫燃燒室)二次補氧升溫,進一步充分燃燒,產(chǎn)生1200~1300℃的高溫清潔火焰, 為鍋爐或熔煉爐、烘干爐、導(dǎo)熱油爐等工業(yè)窯爐供熱。
2. 關(guān)鍵技術(shù)
(1)懸浮氣化技術(shù) 采用雙層結(jié)構(gòu)燃燒器,爐膛上層對生物質(zhì)成型燃料進行鼓風(fēng)懸浮 半氣化半燃燒,熱效率達到 90%以上;
(2)自動化分級控溫技術(shù) 通過溫度、風(fēng)量分級控制,避免焦油等物質(zhì)對設(shè)備的堵塞和腐蝕, 提高鍋爐燃燒效率,同時減少氮氧化物的排放;
(3)煙氣余熱回收技術(shù) 采用熱交換裝置回收尾氣熱能,可降低單位產(chǎn)出能耗達10%以上;
(4)耐高溫蓄熱裝置 在二次燃燒室外包裹蓄熱耐火材料,使二次燃燒室內(nèi)恒定高溫,避 免局部冷卻產(chǎn)生結(jié)焦問題。其耐火材料抗酸性能好,使用壽命長,性 能穩(wěn)定。3. 工藝流程 生物質(zhì)氣化燃燒技術(shù)原理圖見圖1。
圖 1 基于二次燃燒的高效生物質(zhì)氣化燃燒技術(shù)原理圖
六、主要技術(shù)指標
1.燃燒器點火啟動時間:≤8min;2.燃燒器熱效率:>90%;3.燃料燃燒排放濃度:煙塵≤20mg/m3,SO2≤20mg/m3, NOx≤200mg/m3。
七、技術(shù)鑒定情況 該技術(shù)已獲得國家實用新型專利 12 項,并通過中國特種設(shè)備檢測 研究院試驗,浙江省特種設(shè)備檢測研究院和浙江省特種設(shè)備節(jié)能檢測中心的鍋爐運行工況能效測試。
八、典型用戶及投資效益
典型用戶:浙江正華紙業(yè)有限公司、湖州長盛化工有限公司、杭州千島湖漁具制造有限公司、湖州吉昌化工有限公司、湖州市道場電 鍍廠等。
典型案例 1 案例名稱:浙江正華紙業(yè)有限公司生物質(zhì)氣化供熱項目
建設(shè)規(guī)模:鍋爐容量為 10t/h,年利用生物質(zhì)成型燃料 1 萬噸。
建設(shè)條件:能提供鍋爐安裝的場地,具備連續(xù)運行的生產(chǎn)用能需求。
主要建設(shè)內(nèi)容:對 10t/h 燃煤鍋爐進行改造,增加一臺生物質(zhì)成型燃料氣化燃燒設(shè)備。主要設(shè)備為生物質(zhì)氣化燃燒器、蓄熱器、熱交換器和自動裝置。
項目建成后,年減排量約1.3萬 tCO2,碳減排成本約 40 元/tCO2。
典型案例案例名稱:湖州長盛化工有限公司生物質(zhì)氣化供熱項目 建設(shè)規(guī)模:鍋爐容量為 6t/h,年利用生物質(zhì)成型燃料 6000 噸。建設(shè)條件:能提供鍋爐安裝的場地,具備連續(xù)運行的生產(chǎn)用能需求。
主要建設(shè)內(nèi)容:增加一臺生物質(zhì)成型燃料氣化燃燒設(shè)備和 1 臺 6t/h 鍋爐。主要設(shè)備為生物質(zhì)氣化燃燒器 1 臺、蓄熱器、自動裝置 1 套、6 噸蒸汽鍋爐。
項目建成后,年減排量約 0.79萬 tCO2,碳減排成本約 94 元/tCO2。
九、推廣前景和減排潛力該技術(shù)的推廣有助于提高我國生物質(zhì)燃料能源化利用比例,對于工業(yè)及民用供熱、加熱系統(tǒng)具有較強的適用性。預(yù)計未來 5 年,全國生物質(zhì)鍋爐將達到 1萬座,該技術(shù)的預(yù)期市場占有率可達 15%,可形成年碳減排能力980萬 tCO2。
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