清洁生产专项资金应用示范项目资金申请报告(编辑修改稿)

清洁生产专项资金应用示范项目资金申请报告(编辑修改稿)内容摘要：

5％ ，且成分稳定。 技术人员设想将该气体返回用作气化炉的部分气化剂。 10 重油氧化造气是指重油和气化剂氧气进行部分燃烧，由于反应放出热量，使部分碳氢化 合物发生热裂化以及裂化产物的重组反应，最终获得以H2和 CO 为主体的合成气。 在氧气中加入 CO 2后，增加了 C 元素和 O 元素。 由于 c 元素的增加，可节省重油消耗；由于 O 元素的增加，进料的氧气量会下降。 技术人员通过计算得出：在生产同样合成气的情况下，加人 CO2后，可提高产气量约 8％，节省氧气量约 6％。 整个回收工艺每年可节省重油约 3000t，仅原料费用每年可降低 450 万元。 新型高纯度 CO 气体生产技术 在气化炉中用纯 O2和纯 CO2作气化剂与焦炭反应，可以生产高纯度的CO。 最近几年此项研究在国内比较活跃。 在此项技术中， CO2 除参加反应外，还起到热载体的作用和调节温度的作用，它可以控制燃烧层最高温度在原料焦炭的灰软化温度以下，防止灰渣结块。 所使用的氧气纯度大于99％ ， CO2 的纯度大于 98． 5％。 2 种气体经比例调节进人混合器，通过炉篦均匀分布到炉内，与焦炭发生反应。 煤气中 CO 达 70％左右，经提纯后获得 94％～ 96％的高纯 CO 产品气。 该技术是全国煤化工设计技术中心协同济南石化集团有限公司共同开发的。 据介绍，该工艺也可采用水蒸气、 O2和 CO2作气化剂，以煤为原料生产富含 CO 的煤气，满足各种工艺需要。 该技术已在浙 江江山化工股份有限公司、赤天化、四川维尼纶厂、新沂农药厂等十余家单位应用，涉及医药、农药甲醇、 DMF、醋酸及醋酐等羰基合成领域。 用 CO2或替代部分水蒸气作气化剂或作输送气，国内的研究有一定进 11 展。 煤炭科学研究总院青年科学基金已批准立项开展对此项技术进行研究从煤炭气化技术的发展趋势看，使用加压气化技术是必然的。 对加压固定床 Lurgi 气化技术，使用水蒸气和纯 氧作气化剂，如果借鉴前面介绍的技术与经验，用 CO2替代部分水蒸气作气 化剂，可减少水蒸气用量，增加煤气中 CO 含量，这对于羰基合成有利。 如所产富含 CO 的煤气与富 含 H2的焦炉煤气、或与氯碱工业产生的大量含氢气体反应，生产其他化工产品。 而对于 Shell 和 GSP 这样的干煤粉气流床气化技术，目前采用高压氮气将煤粉输送至气化炉，这样增加了煤气中 氮气 含量，降低了有效气成分 H2+CO的含量，也降低了煤气热值，无论是化工合成 (除合成氨外 )，还是作燃料气均不利。 若采用 CO2作为输送煤粉的介质，则可以大大减少煤气中的氮气含量，并改善煤气的组成。 由于利用了 CO2，减少了温室气体的排放，对改善大气环境有利；同时，符合循环经济资源再利用 及清洁生产 原则。 、成熟情况及先进性 的评价 本技术属于 股份公司消化吸收并创新开发 ， 2020 年 1 月 25 日授权公告的《一种流化床 CO 气化炉的气化工艺方法及其装置》专利公开了一种用 O2+CO2或空气 +CO2为气化剂的流化床 CO 气化炉的气化工艺方法及其装置。 整个制气过程分供空气燃烧和供 CO2气化两个阶段，两阶段循环交替，燃烧阶段与气化阶段的时间分配为 4： 6，以水分和挥发份高的煤种为原料时，采取在燃烧阶段加煤，使煤在燃烧阶段除掉水分、挥发分而成为焦炭。 该方法只是简要介绍了空气和 CO2两个阶段相互转换操作的方法，并未提供如何供 CO2。 12 结合以上所 述，此技术在理论上已经得到证明可行，但在实际运用中却很少见到。 目前全国各地化工厂制气技术均有所不同，而二氧化碳的气化剂利用却必须与自身的造气工艺技术相结合。 针对 YH 型粉煤成型连续气化炉生产特点， 技术人员使用 CO2做为气化剂进行一系列中小规模的工业化试验，基本达到了预期效果，并掌握了大量运行数据。 有较好的经济、社会效益， 为了使该技术得到工业化推广， 拟在现有生产装置上进行运用。 一方面，从人类自身生存、发展的需求以及受国际大环境的影响，国家对节 能减排、循环经济项目十分支持，国家发改委、财政部等各部委均有相关推进措施，依托各类工业企业、省市纷纷建立起多元化的循环经济生态工业园及循环经济生态城市。 另一方面，国际社会对二氧化碳等温室气体的减排工作早已付之于行动，实行 CDM 项目，在发展中国家购买二氧化碳减排指标；国家对此类CDM 项目持鼓励、支持态度。 因此本项目即可解决本公司生产系统对 CO 气体的需求，又可以对废气 CO2回收再利用，响应国家和国际社会对环境保护提出的倡议，为人类和社会的可持续发展承担企业应有的责任。 该技术的具有较好的推广应用前景。 13 在二氧化碳做气化剂清洁生产示范工程基础上，我公司项目的改造对煤化工业清洁生产技术体系，进一步优化，实现了原料替代 /源头减量 /资源深度利用和二氧化碳零排放，大幅度提高了资源和能源利用率，为煤化工行业大规模产业化建设提供了科学与工程支撑 ,该项目的投入示范运行，成为我国 氮肥 行业标志性的清洁生产技术平台之一。 该 项目建成后， 化工股份公司的工艺废气 CO2将全部回收利用；可 综合利用 CO2废气 5000 万 m3/年 ,为工业园区空气质量改善做出贡献，同时也可为企业自身的可持续发展 创造有利条件，对宜昌市的企业乃至全国同行业，在环保治污和废弃资源综合利用方面起到示范和带动作用。 合成氨系统 清洁生产改造 也 分为两子项目，分别为三废混然炉技术改造及 脱碳闪蒸气提氢改造 ，现将两个子项目示范技术来源及示范效果分析如下： 国内技术现状 三废混燃炉技术改造 吹风气回收利用是合成氨、甲醇生产节能降耗的主要手段之一。 国内大多数合成氨生产企业、部分甲醇企业以及部分化工企业均是以无烟块煤为原料，采用固定层煤气发生炉生产原料气。 固定层煤气发生炉 14 是采 用空气为气化剂，在生产原料气的同时有大量吹 风 气的产生，其气量约为原料气量的 ～ 倍，吹风气的成分如下： CO2： 1315%、 CO： 69%、H2： 13%、 H2O： 13%、 CH4： %、 N2： 7078%。 造气吹风气不仅含有大量的可燃气体，排放温度也较高，并且含有少量的污染物 H2S 或 SOX。 造气工段不仅产生大量的吹风气，同时还有大量的具有一定热值的废灰、废渣产生。 如直接排放不仅是能源的浪费，同时也造成严重的环境污染。 三废流化混燃炉是将合成氨、甲醇企业在固定床造气生产过程产生的吹风气 、造气炉渣、除尘器细灰等，掺入部分煤矸石、烟煤和无烟煤末，在三废流化混燃炉内燃烧而制取高位热能蒸汽的装置。 产出的中温中压蒸汽经抽背式蒸汽汽轮机发电机组，抽出 一定压力等级 的蒸汽供 系统 使用，背压后的低压蒸汽供造气，实现合成氨、尿素生产企业“两煤变一煤”和“两炉变一炉”的目标。 第一、第二代吹风气回收利用装置的缺点，第三代吹风气回收利用装置 —— 三废混燃炉的诞生。 从上世纪八、九十年代起，合成氨、甲醇生产企业便开始了吹风气的回收利用，随即产生了第一代和第二代吹风气燃烧炉。 第一代造气吹风气回收装置，其燃烧形式是上 燃蓄热式，炉内排列了大量的西门子格子砖，利用高热值合成气燃烧蓄热后，来燃烧低热值的造气吹风气，回收热量、副产蒸汽，保护环境。 第二代造气吹风气回收装置，其燃烧形式是上燃改进式或中燃式，在第一代的基础上，增加了燃烧喷头，减少了炉内格子砖，或者采用折流式烟气拱型墙体蓄热，使炉内的阻力大为减小，减小了造气炉送吹风阶段的 15 阻力，烟气燃烧更为完全，使造气系统蒸汽达到了自给。 第一、第二代造气吹风气的回收是在高热值点火气（合成放空气）足够的前提下进行，因而其回收率在 95%左右。 这对于吹风气的回收利用起到了很大的作用，也暴露 出很多问题。 无论是第一代和第二代吹风气燃烧炉均需要点火气源（合成放空气），炉温低于 650℃时吹风气就不能维持燃烧而灭火，送入的吹风气极易发生爆炸。 同时造气吹风气座板阀开关频繁，关闭不严。 点火气进入燃烧炉在配风阀来不及调节时，发生爆炸的现象也时有发生。 第三代造气吹风气回收装置，也就是造气三废流化混燃炉，其燃烧形式是混燃式，它的最大特点是改变了已往以气为点火源蓄热后来燃烧回收造气吹风气的方式，采用造气炉渣或煤为点火源来点燃造气吹风气，其回收过程更安全、更经济。 和前两代相比有了突破性的发展，设计更加合理，使用更 加可靠安全。 它的设计，运用了沸腾床的燃烧特性，借用循环流化床锅炉的部分技术，采用了吹风气余热锅炉的模式，对造气产生的废气、废渣、废灰能够达到同时混燃，故又可称做“双能源吹风气余热锅炉”，或第三代吹风气余热锅炉。 其造气吹风气回收率可达 100%。 三废混燃炉的基本原理、主要优点。 （ 1） 基本原理 三废流化混燃炉运用沸腾床的燃烧特性，借用循环流化床锅炉的部分技术，采用了吹风气余热锅炉热量回收的模式，使造气产生的废气、废渣、废灰能够达到同时混燃，解决了低热值气体单独燃烧需大量点火气和易灭火、易爆炸等问题。 三废 混燃炉下部为燃渣燃煤区，中部为造气吹风气燃烧区，烟气从混 16 燃炉顶部进入组合式除尘器，经旋风除尘后，烟气自下部进入遂道窑式余热锅炉，烟尘经落灰管落入下部水封。 遂道式余热锅炉自前向后的依次为：水冷屏、喷水式蒸汽过热器、锅炉对流排管、省煤器、空气预热器、电除尘器、脱硫装置、引风机、烟囱。 三废流化混燃炉主要由三废混燃炉和组合除尘器构成。 均采用钢制外壳，内部用高铝砖、硅酸铝制品、黏土轻质砖、高强耐磨浇注料等砌筑。 炉体下部为沸腾燃烧室，配有风室、布风板、风帽、二次风管等。 风室除和来自空气预热器的风管相连外，还装有点火 装置。 破碎掺合后的混合料（造气炉渣： 60%；造气除尘器细灰 10%；烟煤或无烟煤沫 30%），由料仓进入螺旋给煤机，再由螺旋给煤机将炉渣等混合料送混燃炉下部的燃烧室流化燃烧。 三废炉中上部为吹风气的燃烧空间。 吹风气经预混器与空气充分混合后进入炉内，在高温作用下充分燃烧。 为达到三废混燃炉的综合利用，生产系统的各种废气均可送入三废流化混燃炉内回收处理。 为有效控制炉膛温度，在炉内布置了一定的受热面，与余热锅炉汽水系统相连，避免了炉壁结焦。 燃烧后的高温烟气进入组合除尘器，旋风筒是用 1Cr25Ni20Si2耐热钢制作。 在旋 风筒和中心筒作用下，进行“烟”“尘”分离。 （ 2） 三废混燃炉的主要优点 经济性 ： 第一，三废流化混燃炉回收造气吹风气，在起始阶段，是以煤为点火源，可少用或不用合成点火气，即造气吹风气回收不受合成放空气量的影响，节约氢气和半水煤气，可使合成氨产量提高 35%，甲醇提高产量 1720%。 第二，中小型尿素厂，吨合成氨（或吨甲醇）需外供蒸汽 13t/h。 17 一台三废流化混燃炉不仅能够达到全厂蒸汽自给，实现“两炉变一炉”和“两煤变一煤”的目标，而且一炉多用，实现热电联产。 发电后的乏汽，通过“抽”、“背 ”等方式，把送到生产岗位，由此停掉了能耗高的锅炉，节约了能源，提高了效率，减少了操作人员。 使新建和扩建的企业能够节约投资约 50%。 安全性 ： 吹风气是低热值气体，低于 650℃时就不能燃烧，如炉温不稳定，就会发生爆炸。 另外吹风气座板阀开关频繁，关闭不严煤气进入燃烧炉在配风阀来不及调节时，发生爆炸的现象也时 有发生。 如山东某企业一套 45t/h 的吹风气燃烧炉，在点火开车时发生爆炸，造成人员伤亡，炉体坍塌。 蓄热式吹风气回收，在点火时也容易发生爆炸事故。 如山东某化肥厂一套 30t/h 的蓄热式吹风气燃烧炉，在点火烘炉时操作不当产生爆炸，整套系统除锅炉本体外全部损坏，重新投资近 100 万元，两个月的时间才修复。 三废流化混燃炉以煤为点火源，始终是长明火，进入的气体及时燃烧，不存在可燃气体在炉内的积聚，不会发生爆炸。 也不存在第二代造气吹风气回收装置，在开车点火时送合成气的爆炸条件。 另外三废流化混燃炉在煤的燃烧过程中，温度高且有 氧气过剩，若有多余的煤气送入时只能继续燃烧，也不会发生任何爆炸。 设置重力式防爆门和薄膜式防爆装置，也避免了吹风气回收过程中的爆炸事故，完全实现了安全生产。 环保性 ： 化工企业历来被视为污染大户，吨氨产生吹风气40004500Nm炉渣 、炉煤灰 t；吨甲醇产生吹风气 3200Nm炉渣 、炉煤灰 t；这些低热值废渣废气如不回收利用，既造 18 成环境污染又浪费能源。 脱碳闪蒸气提氢改造 氢气是一种用途广泛的工业气体，近 20 年来，工业。