煤氣化技術(shù)的工程機(jī)械應(yīng)用研究Research for Applying the Gasification Technology to theConstruction Machinery長沙理工大學(xué)汽車與機(jī)械工程學(xué)院何志勇/He Zhiyong李自光/Li Ziguang羅吉/Luo Ji湘潭公路機(jī)械制造有限公司李濤/Li Tao李運(yùn)華/Li Yunhua摘要: 本文闡述了瀝青混合料拌和站以柴油、重油或煤作為燃料燃燒加熱骨料存在的缺點(diǎn),分析了-段式煤氣發(fā)生裝置煤轉(zhuǎn)氣的基本原理和物化過程,介紹了干餾煤氣發(fā)生裝置的基本結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)得出了某小型瀝青混合料拌和站分別采用柴油、重油、煤或煤轉(zhuǎn)氣作為燃料的單位生產(chǎn)成本。文章的探討對煤轉(zhuǎn)氣技術(shù)的工程應(yīng)用具有-定的參考價值,在建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會中的效益會尤為特出。關(guān)鍵詞:煤氣化煤氣發(fā)生裝置 反應(yīng)機(jī)理瀝青混合料拌和站目前瀝青混合料拌和站生產(chǎn)通常都以柴油為燃料來利用煤氣發(fā)生爐使煤在高溫下進(jìn)行干餾，產(chǎn)生- -氧加熱骨料,但隨著原油價格的不斷上漲,為降低生產(chǎn)成本，化炭和氫氣等混合氣體， 熱效率高達(dá)80%以上。根據(jù)煤人們不得不尋求以煤或重渣油來取代柴油(輕油)"。但氣發(fā)生爐內(nèi)所 進(jìn)行的氣化過程特點(diǎn)，可將煤層自下而上重渣油粘性大，不易流動，燃燒效果不好，會對瀝青地分為灰渣層. 氧化層.還原層干餾層干燥層和空層P。混凝土質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，在應(yīng)用時必須在燃料器上1.1 灰渣層增加預(yù)熱裝置以增加流動性,而預(yù)熱能源仍然衢用柴灰渣層是煤粉燃燒與氣化后的混合物在發(fā)生油或燃?xì)猥@得，成本降低有限，更為重要的是重渣油爐中由 上向下移動的最后- -層，其高度約為200 ~燃燒后的產(chǎn)物二氧化硫和三氧化硫排到大氣中形成酸300 mm,其一個作用是保證除渣裝置的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，灰雨，造成空氣污染，并嚴(yán)重污染土壤以及水體，造成渣層的另 一個作用是將煤氣和空氣進(jìn)行冷熱的交換，生態(tài)的失衡，對人體產(chǎn)生危害。而煤粉作為直接燃料使以提 供給氧化層最佳的所需物質(zhì)，為氧化層的熱化學(xué)用成本低，但存在著污染大,操作環(huán)境惡劣,酸化瀝青，反 應(yīng)帶來優(yōu)越條件，以供加速燃燒。燃燒器易結(jié)渣等缺點(diǎn)。而我國煤炭資源相當(dāng)豐富，如1.2 氧化層果把相對豐富的煤炭資源轉(zhuǎn)化為無污染、清潔的氣體氧化層又稱為燃燒層或火層，其高度約為資源再用于瀝青混合料拌和設(shè)備上當(dāng)作燃料，既達(dá)到500 mm,其主要目的是使從灰渣中升上來的氣化劑中了降低生產(chǎn)成本的要求，又和國家新時期的生態(tài)文明的氧 與煤強(qiáng)烈反應(yīng)而生成二氧化碳，同時釋放大量的建設(shè)相吻合。.熱量。它是煤氣化過程中的主要區(qū)城之-，其反應(yīng)過程是:1煤轉(zhuǎn)氣的原理C+O2=CO2+393.8 MJ/kmol目前煤轉(zhuǎn)氣技術(shù)應(yīng)用于拌和設(shè)備主要是-段式煤1.3 還原層氣發(fā)生裝置，其生產(chǎn)方式有干餾煤氣和水煤氣兩種叫:還原層是生成煤氣的主要區(qū)域，其高度約為300干餾煤氣的產(chǎn)生方法是將煤在煤氣發(fā)生爐中點(diǎn)燃后，~ 400 mm,在此層中二氧化碳和水蒸氣被碳還原成一在爐底吹入適當(dāng)?shù)目諝庾鳛闅饣瘎?，對煤進(jìn)行干餾，從氧化碳和氫氣, 還原層也因此而得名，其反應(yīng)過程是:而產(chǎn)生大量的一氧化碳，氫氣，甲烷等混合氣體。水中國煤化工/kmol煤氣的產(chǎn)生方法是將煤從爐頂加人，在下落過程中，與MHCN M H GJ/kmol從爐底鼓人的氣化劑(蒸汽+空氣)逆流相遇，在高溫C+LH2 U=(U2+2H2+41 MJ/kmol作用下發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生粗煤氣(即為水煤氣)。1.4 干餾層2011.01 建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理101主起，面初王E10s SCOAICUAOGOMWOIN r0row i干餾層位于還原層的上部，由于還原層上升的氣安全控制系統(tǒng)體隨著熱量被消耗,其溫度逐漸下降,煤在這個溫度下，采用煤氣換向閥聯(lián)合自鎖動作機(jī)構(gòu)，在出現(xiàn)停電或歷經(jīng)低溫干餾的過程,煤中氣化物發(fā)生裂解，產(chǎn)生甲烷、電路故障的情況下，保證煤氣排空,拌合簡體內(nèi)不會因烯烴及焦油等物質(zhì)，它們受熱成為氣態(tài),即生成煤氣大量囤積煤 氣而引發(fā)點(diǎn)火爆噴事故,爐體內(nèi)也不會產(chǎn)生并通過_上面千燥層而逸出，其高度為200 mm?；鼗瓞F(xiàn)象。同時點(diǎn)火前采用強(qiáng)制吹掃程序,使點(diǎn)火通1.5 干燥層道不會因囤積煤氣而造成爆燃事故。干燥層位于干餾層之上，干餾層產(chǎn)生的熱煤氣在上升過程中與從爐頂加入的煤燃料在此層相遇并進(jìn)行3工 程機(jī)械使用實(shí)例熱交換，燃料中的水分受熱蒸發(fā)，所以稱之為干燥層，2009年12月，湘潭公路機(jī)械制造有限公司歷時兩其高度不固定。年，成功研發(fā)出了基于煤氣化技術(shù)加熱的成套瀝青混合1.6 空層料強(qiáng)制式攪拌設(shè)備(圖1),通過工業(yè)考核，得出該產(chǎn)空層即爐體內(nèi)燃料層上部的自由區(qū)，是煤氣在爐體品每生產(chǎn) 1t瀝青混合料使用不同燃料時的成本如表1,內(nèi)瞬間停留的空間,在爐體內(nèi)溫度較高時還有一-些副反燃煤 與煤氣化的使用效果對比如表2。從表1中的對比應(yīng)發(fā)生，如CO分解放出一些炭黑:結(jié)果可以看出，使用煤轉(zhuǎn)氣作燃料后該設(shè)備的單位生2C0→CO2+C實(shí)際生產(chǎn)中，氣化過程在煤氣發(fā)生爐內(nèi)是物化反應(yīng)復(fù)雜過程，其分層也不是很嚴(yán)格的，相鄰兩層往往相互交錯4，很難具體劃分，因此各層中氣體成份的變化就更加復(fù)雜。.2 - -段式煤氣發(fā)生裝置主要組成結(jié)構(gòu)整套煤氣發(fā)生裝置由煤氣發(fā)生爐主體、除塵及輸送系統(tǒng)、煤氣燃燒裝置和安全控制系統(tǒng)等組成。2.1煤氣發(fā)生爐主體圈1應(yīng)用煤轉(zhuǎn)氣加熱方式的瀝青混合料拌和機(jī)由爐體、調(diào)風(fēng)門、上下爐門、排渣口等部分組成。表1生產(chǎn)1t瀝青混合料使用不同燃料的成本爐體為盛料、反應(yīng)和產(chǎn)生煤氣的主體空間,煤料沿鐘罩燃料種類燃料消耗量市場參考價使用成本/元圓錐面均勻進(jìn)人爐體內(nèi)，形成厚度均勻的料層，經(jīng)上下煤轉(zhuǎn)氣10.65 kg860元/t9.16爐門鼓人的氣化劑及高溫的作用下，產(chǎn)生物化反應(yīng)，生12.5260元/t成的煤氣聚集在爐體空層，隨后進(jìn)入煤氣輸送系統(tǒng)。重油6.72 kg3 600元/t24.192.2除塵及輸送系統(tǒng)柴油6.45 kg6 600元/t42.57煤氣由爐膛內(nèi)出來后，一路通過管道輸送與鐘罩閥表2燃煤與煤氣化的使用效果對比相連，另一路通過管道輸送進(jìn)人除塵系統(tǒng)，經(jīng)除去灰塵及其他有害物質(zhì)后，進(jìn)人燃燒器燃燒產(chǎn)生熱能，對有害氣體(CO2.直接排放大氣層，符合國家環(huán)保要求一 工業(yè)爐燃料使用效果煤({煤粉)煤(煤轉(zhuǎn)氣)瀝青混合料拌和站中的冷集料進(jìn)行烘干加熱。鐘罩閥sox. NOX等) |影響生 態(tài),污染環(huán)境|煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)(GB979.88能起放散閥及安全閥作用，煤氣管路上還接有水封，用由于燃燒不充分，導(dǎo)于管道煤氣的切斷。致瀝青酸化，改變?nèi)紵势湔辰Y(jié)性等物理特|燃燒充分. 熱轉(zhuǎn)化效率高2.3煤氣燃燒裝置中國煤化工.由調(diào)節(jié)閥、風(fēng)機(jī)、燒嘴等組成。煤氣進(jìn)入燒嘴前，與鼓風(fēng)機(jī)吹入的空氣按- -定 比例混合，以達(dá)到最佳燃HCNMHG結(jié)渣,成本低，壽命長燒效果。各種調(diào)節(jié)閥分別用于煤氣量.空氣量的合理2.4操作環(huán)境環(huán)境惡劣清潔102 CMTM 2011.01砂當(dāng)量的研究之砂當(dāng)量方程的建立與討論及應(yīng)用Establishment, Discussion and Application of theSand equivalent equation In the Sand equivalent research大連公路工程集團(tuán)金州有限公司姜增順/JIANG Zengshun肖慶元/XIA0 Qingyuan門永剛/MEN Yonggang摘要:本文通過向石屑(水洗后所得，粒徑0.075~2.36 mm)中添加不同比例的同產(chǎn)地的石粉、泥土以及二者的混合物(細(xì)粉)進(jìn)行砂當(dāng)量試驗(yàn)，找出砂當(dāng)量與含泥量石粉含量以及細(xì)粉含量(含泥量+石粉含量)的關(guān)系。并在試驗(yàn)及有關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上總結(jié)并提出了理想狀態(tài)下砂當(dāng)量方程的概念，且結(jié)合試驗(yàn)對砂當(dāng)量方程進(jìn)行了相關(guān)的分析與討論。最后在總結(jié)試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上以砂當(dāng)量方程為基礎(chǔ),以實(shí)例說明了運(yùn)用砂當(dāng)量方程求解細(xì)集料中真正含泥量的方法。關(guān)鍵詞:砂當(dāng)量研究方程建立討論應(yīng)用1砂當(dāng)量與含泥量的關(guān)系，表示為SE=(Q,)它們因試樣的不同而不同。當(dāng)含泥量為0時，SE=C.通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)砂當(dāng)量與含泥量之間存在著良好的對于試驗(yàn) 1和試驗(yàn)2來說，當(dāng)Qn=0時，它們的砂當(dāng)線性關(guān)系，數(shù)學(xué)表達(dá)式為SE=f(Q,) =AQ,"+BQ,+C,裹1其中的A、B、C為方程系數(shù)，當(dāng)Qw=0時， SE=C, 試試驗(yàn)1: Qn/%試驗(yàn)1: SE/%試驗(yàn)2: Qn/% .試驗(yàn)2: SE/%驗(yàn)結(jié)果見表1及圖1。.94.5081分析總結(jié):從圖1中我們可以很清楚地可以看出砂87.6當(dāng)量隨含泥量變化的規(guī)律:砂當(dāng)量隨含泥量的增加而78.5154減小，而且砂當(dāng)量與含泥量呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，其569.91538.3相關(guān)系數(shù)分別為0.9984和0.9941。我們用數(shù)學(xué)表達(dá)式62.3表示為:A樣石屑| 0.075 ~ 2.36mmB樣石屑0.075 ~2.36mmSE=AQn'+BQn+C, A. B. C為與方程有關(guān)的系數(shù),土樣<0.075mm<0.07Smm產(chǎn)成本比使用煤直接燃燒節(jié)約15%，比使用重油節(jié)約生污 染的能源變成了清潔能源，對保護(hù)生態(tài)環(huán)境，降62%，比使用柴油節(jié)約78.5% ;從表2的使用效果可以低能源消耗等 具有現(xiàn)實(shí)意義。看出，使用煤氣化技術(shù)具有環(huán)保、經(jīng)濟(jì)及燃燒熱效率高等特點(diǎn)，因此該技術(shù)值得在施工機(jī)械相關(guān)產(chǎn)品中推參考文獻(xiàn)廣應(yīng)用。[1]董耀武，王曉東，劉公德.瀝青攪拌站燃燒器的合理選用.維修與節(jié)能.建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理, 2005, 46 (9) :107~108.4結(jié)語[2]韓啟元，許世森.大規(guī)模煤氣化技術(shù)的開發(fā)與進(jìn)展[U].熱煤氣發(fā)生裝置具有產(chǎn)氣量大、氣化完全、煤種適力發(fā)電，2008， 37(1):4~8.應(yīng)性強(qiáng)，使用成本低，燃燒充分，有害物質(zhì)排放少,符[3]駱曉玲徐坤山.煤氣發(fā)生爐工作原理的研究[].煤炭工合國家環(huán)保要求等特點(diǎn)。只要掌握好煤氣化過程中的程，2009, 53(8):98~100.關(guān)鍵控制技術(shù)，在其生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生污染，其反應(yīng)[4]陳強(qiáng)中國煤化工程能量分析計(jì)算I].產(chǎn)生的氣體資源完全是清潔、安全、環(huán)保的。因此煤工轉(zhuǎn)氣技術(shù)如果在施工機(jī)械相關(guān)設(shè)備中得到推廣和應(yīng)用，TYHCNMHG不僅可以替代石油資源、同時也把煤炭這個直接燃燒產(chǎn)收稿日期: 2010-12-10mn2011.01建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理103