超高温热解气化熔融还原炉介绍

同煤朔州煤电宏力再生工业股份有限公司1X 120t/d煤矸石综合利用

项目建议书

北京东方投财务顾问有限公司

2016年07月

1项目概述与项目技术经济指标

1.1工程概述

1.1.1建设地点

宏力再生工业股份有限公司现有建设地块。

位于山西省怀仁县王坪电厂南侧。

1.1.1建设规模

额定日处理能力：120t/d ;

生产线数量：1条，单线生产能力羽20t/d。

主要设备及技术选择：本项目煤矸石处理技术设备采用日本已经运行近20 年、占领市场近三分之一的迷你小高炉一一超高温热解气化熔融炉及其二次燃烧室技术。

1.2煤矸石原料

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。

通常煤矸石的无机成分主要是硅、铝、钙、镁、铁的氧化物和某些稀有金属（镓、钒、钛、钻）。

煤矸石弃置不用，占用大片土地。煤矸石中的硫化物逸出或浸出会污染大气、农田和水体。矸石山还会自燃发生火灾，或在雨季崩塌，淤塞河流造成灾害。同煤集团宏力再生公司拟利用的当地丰富的煤矸石在怀仁县立项建设煤矸石加工综合利用项目，主要原料是煤矸石并配一部分焦炭，混合物料达到热值3000大卡/kg以上进行熔融炉处理。宏力公司提供的煤矸石分析报告如下：

1.3项目技术指标

项目包括的主体装置和应配套工程见下表。

2工艺技术

2.1技术简介

热解气化熔融技术属第三代固体废弃物处理技术。

日本20世纪70年代开发，德国90年代开发，中国是本世纪初开发。

固体废弃物在超高温热解气化熔融反应器中处于还原性气氛，有机成分转变成可

燃的气体、无机成分转变成可回收的固体物质。

2009年日本经济产业省将其定位：创新的低碳技术。日本国经济产业省对该设备

海外出口给予鼓励推荐，原文详见附件。

高温熔融的液态渣经水淬冷却而形成玻璃体，其活性很高，可以直接回收并

利用。

2.2 熔融炉工艺说明

超高温热解气化熔融反应器是一种常压下的固定床直立反应炉。按照移动床的

原理工作，在气化熔融炉的内部自上而下依次呈层状分成干燥、氧化分解、还原熔融

阶段。

固体废弃物从炉上部加入并与从炉下部上升的气体一边进行热交换一边下降。从气化熔

融炉上部排出的合成气体出装置。热分解段固废与焦炭、石灰石一起下降进入还原熔融段，借助从进风口供给的富氧进行可控的熔融还原反应。在超高温条件下所有无机物成

分完全熔融，并以液态聚集在反应器底部排出。

常规固废焚烧炉型主要有机械炉排焚烧炉、回转窑式焚烧炉和流化床或循环流化床焚烧炉。这些炉的飞灰中含有大量的重金属（Pb、Cd、Hg 等）和二恶英，目前国内报道的炉排炉飞灰中二恶英含量有的高达7530ng-TEQ/kg。《国家危险废物名录》已将

垃圾焚烧飞灰定性为危险废物。气化熔融炉将固废的碳氢化合物在气化炉中气化，产生的合成气体在二燃室内燃烧达到1000-1300C以上，使得飞灰中99.9%的二恶英被高温分解，而且熔融炉的注入富氧量严格控制，外界注入气体量及流速很小，所以飞灰的产生量非常少。实测数据二恶英只有

0.002ng-TEQ/kg.

出渣玻璃化炉渣

2.3工作过程

装置生产运行时，煤矸石与焦炭按照1:0.2 的质量比投入熔融炉装入装置，同时根据熔融要求投入一定数量的石灰石作为助熔剂。

煤矸石和焦炭分别通过计量漏斗计量，然后倒入一个翻斗, 再通过绞盘输送到炉顶的装料漏斗，装料漏斗分别将煤矸石和焦炭送入到装料节气阀。装料节气阀位于炉体的上端, 内部包括至少两级闸阀系统、一个物料支撑结构、一个防火和封闭机构；多级闸阀系统间充入氮气以保证炉内气体不会外泄。混合物料通过装料节气阀，依靠自身重力向下缓慢移动。在移动过程中，物料经过干燥、预热、气化、氧化、分解、熔融等过程，同时根据监测数据和反应状态适量向炉底注入富氧，产生的可燃气体和液态融渣排出炉外。出炉的可燃气体经旋风除尘器预除尘后，进入燃气余热锅炉，与空气混合后充分燃烧，排出的烟气经布袋除尘器处理和脱硫脱硝后以优于国家排放标准排入大气；液态炉渣直接送到临近的炉渣拉丝设施进行后续加工。熔融炉过程一般约需要 2 个小时完全反应，以下是自上向下各部参与反应的化学物理状态。

预热阶段：

100C ~200C :干燥；去除物理水。

250C :除氧；消除水成分；开始消除HS

气化阶段（氧化反应）:

340C： CH和脂肪族化合物开始裂变

380 r :有机物碳化。

400r〜600r： c-o和C-N化合物裂变；沥青质转换焦油。

>600C :沥青质裂变为热稳定的链状气态碳氢化合物；芳烃合成

800 r〜1200 r:气化；卤素完全处于蒸汽状态（如碱金属氯化物或HCI）。

熔融阶段（还原反应）：

1200〜2000C :芳烃和有机化合物开始完全分解，矿物熔融

2.4技术特点

1、有机成分转换为可燃气（碳转换率〉99% ;

2、微负压运行（不会排出有毒有害的任何气态物质，对环境几乎没有影响）

3、超高温导致所有矿物成分完全熔化，使炉渣玻璃化，便于综合利用。

4、物料在炉内极其缓慢的移动，含尘量极低（含尘量小于60 mg/ m3 ）

5、可间断/连续进料

6、可定时/连续排渣

7、无任何废水排放

2.5固废物料的适应性

1、本技术对于矸石及低热值煤具有良好的可操作性，物料入炉粒径不超过在5-10cm为最佳。

2、本装置还特别适用于：生活垃圾焚烧、其它工业废弃物的处理。40cm,

石灰石、焦

炭

富氧

热解气化气体去燃气余热锅炉产生蒸汽