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1、同煤朔州煤电宏力再生工业股份有限公司 1X l20t/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 工程概述 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。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。煤矸石原料 煤是采煤过程和过程中排放的，是一种在成煤过程中与伴生的一种含碳量较低、比 煤坚硬的黑灰色岩石。通常煤
2、矸石的无机成分主要是硅、铝、钙、镁、铁的和某些稀有金属（镓、钒、钛、钻）。煤矸石弃置不用，占用大片土地。煤矸石中的逸出或浸出会污染大气、农田和。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：项目技术指标 名称 指标 备注 全厂技术经济指标 矸石低热值煤混合处理量 120t/d 5t/h 装置满负荷运行产气量 7750Nm3/h 1100Kcal/Nm3 产生蒸汽量 13t/h 8
3、MPa饱和蒸汽 5t/h 饱和蒸汽 飞灰掺烧量 h 运行小时数 7200h 主项表 项目包括的主体装置和应配套工程见下表。主项名称 规模 备注 气化熔融装置 120t/d 熔融炉主体运行设备。控制中心 应配套主体装置和公用及系统工程 供配电 200kW 夕卜部提供用电设备的配电 消防 包括水池、管网配套 给排水 补水20t/h 配套循环水 化学水站 18t/h 配套除盐水 原料堆场 800t 含卸车 产品堆场 300t 含装车 2 工艺技术 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
4、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。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
5、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。
6、实测数据二恶英只有 kg.出渣玻璃化炉渣 工作过程 装置生产运行时，煤矸石与焦炭按照 1: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，
7、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。400r600r：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
8、；芳烃合成 800 r1200 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）：12002000C:芳烃和有机化合物开始完全分解，矿物熔融。煤矸石石灰石、焦 炭 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 60mg/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 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
9、在5-10cm为最佳。40cm,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 富氧 严丿寥分冥 H 卓 热解气化气体去燃气余热锅炉产生蒸汽 液态熔渣 3、入炉物料达不到熔融的热值要求或者水分高时需添加高热值物料，根据宏力公 司现有的资源情况，建议每吨煤矸石配比添加 200-300公斤的半焦或压型焦粉。设备结构特点 1结构简单：还原熔融段为圆筒形、进料段为方形。2、可分段加工制造、安装。安装工作量少。3、炉体向上、向下两个方向膨胀伸缩。4、熔融炉属常压炉，不带压运行。非压力反应器。5、炉体采用立式结构，占地面积小，本装置本体占地面积 30X15M。6、120t/d熔融炉装置总高度（
10、含进料机构）。其中进料段、还原熔融段 7、周期短：制造到安装试运行，610个月。8运行维护工作量小。原料及产品 项目主要处理的原料为煤矸石，添加少量的焦炭作为调整热值的控制方法，焦炭 的加入量主要通过对炉底的熔渣量进行动态调整。随主料还加入少量的石灰，用于调 整熔渣的碱性和熔化温度，确保流动性并且对耐火材料无腐蚀性。投入的物料应控制 粉体量不超过5%。1）煤矸石 热值 1500-3000大卡kcal/kg 粒度 82%硫90%粒度 甲醇 II o H2 乙二醇 烯烃 1）电 4）石灰 每吨煤矸石约消耗25kg石灰，5t/h的熔融炉约消耗104kg石灰，石灰中氧化钙含 量不低于90%，当含量变化
11、时，消耗量相应调整。5）活性炭 活性炭用于烟气脱硝 510kg/h 3公用工程 电气 厂用电系统采用照明和动力共用的 380/220V三相四线制中性点直接接地系统。鉴 于负荷的重要性，建议宏力公司配套采用双电源变配电后接入本装置，两路电源互为备 用。气化系统动力用电需外部提供约 130KVA容量。给水 根据估算，水源按压力米每秒的流速，4寸管立方/小时。每小时补水量见下表。循 环水为部分机械设备的冷却水和熔融炉部分的冷却水，总量约 50m3/h。补充水量表单位：m3/h 序号 项目 补给水量（m3/h）1 循环冷却水补水 10 2 锅炉补给水 20 合计 30 连续负荷 间断负荷 2）水 循环
12、冷却水补水 化学水处理用水 3）空气 净化空气 工厂风 氮气 400V 400/220V 80kW未计脱硫 50kW h 20t/h 50m3/h 150m3/次间断 30m3/h 需外部提供的循环冷却水补水、锅炉补给水及其它水质指标要求见下表。城市污水再生利用工业用水水质标准 GB/T19923-2005 序 号 控制项目（mg/L）冷却用水 洗涤 用水 锅炉 补给水 工艺、产 品用水 直流 冷却水 循环 冷却水 1 pH 值 9 9 2 悬浮物（SS）30 一 30 一 一 3 浊度（NTU）一 5 一 5 5 4 色度（度）30 30 30 30 30 5 生化需氧量 BOD 5 30
13、10 30 10 10 6 化学需氧量 CODCrW 一 60 一 60 60 7 铁w 一 8 锰w 一 9 氯离子w 250 250 250 250 250 10 二氧化硅 SiO2w 50 50 一 30 30 11 总硬度（以 CaCO3计）w 450 450 450 450 450 12 总碱度（以 CaCO3计）w 350 350 350 350 350 13 硫酸盐w 600 250 250 250 250 14 氨氮（以 N 计）w 一 10 一 10 10 15 总磷（以 P 计）w 一 1 一 1 1 16 溶解性总固体w 200 200 200 200 200 17 石油
14、类w 一 1 一 1 1 18 阴离子表面活性剂w 一 一 19 入 余氯 20 粪大肠菌群（个/L）w 2000 2000 2000 2000 2000 注：当敞 开式 循 环 冷却 水系 统 换 热器 为铜 质 时，循 环冷 却 系 统中 循环 水 的 氨氮 指标 应 小 于 1mg/L。加氯消毒时管末梢值。4自动化系统 本项目自动化水平是通过控制方式、控制室布置、控制系统的功能及配置、运行 监控模式以及主辅机可控性等多方面综合体现。本项目超高温热解气化熔融炉为一套单独控制系统，通过通讯方式与装置内其余 系统在一套DCS系统内控制，公共工程的其他小型控制系统一并汇入总 DSC进行控 制。通
15、过这套系统的分散控制系统，实现各设备功能控制。其自动化水平达到运行人 员在集中控制室内能够完成机组正常运行的全部监控功能，并在少量现场人员的配合 下。实现机组的启停操作和事故状态下的有关处理。通过上述功能，煤矸石处理基本达到较高的自动化水平，能在少量就地操作和巡 回检查配合下，在中央控制室由分散控制系统实现对焚烧线、热能利用及辅助系统的 集中监视、分散控制。并在焚烧的自动化控制系统中，设置独立于分散控制系统的紧 急停车系统，确保各类工艺的安全运行。5、技术参数汇总 技术参数汇总表。序号 指标 单位 数值 备注 1:规模（原料处理量）t/d 120 2 主要产品规格 液态熔渣 t/d 1800
16、C 蒸汽 t/d 432 8MPa/3 主要消耗 电 kW 130 水 M3/h 30 补充水量 4 排放 废气 t/d 10060m3/h 5 运输量 运入 t/d 煤矸石混合料 运出 t/d 熔融液态玻璃质渣 6 本装置定员 人 16 7 装置本体占地面积 m2 450 30X15M 8 装置本体设备费 万元 6.投资估算 投资估算费用的范围 针对本项目的设计标准、规模和范围，按照国家对建设项目的有关规定和现行政策 文件的要求，结合宏力公司的实际情况和特点，仅对超高温热解气化熔融炉本体装置编 制了投资估算。投资估算费用：投资估算费用仅包括超高温热解气化熔融炉单体装置设备安装工程 费用。未包
17、括全部建构筑物及地基处理、道路、厂区平整、临时设施费用等单项工程费 用、公用系统、辅助系统工程费用。投资估算年水平及费用附件：日本经济产业省审查推荐文件 中文翻译稿：日本经济产业省 日本东北经济产业局 2014 年 09 月 12 日 东京环境新能源科技有限公司 法人代表：安河内博美 东北经济产业局山田尚义 2016 年度革新的低碳产业国内推荐审查结果如下 贵公司提出的低碳超高温熔融气化高炉技术在青森的处理项目，无论是在 技术的先进性、二氧化碳的减排量非常明显、可拉动地方经济、鼓励推广 海外市场等都有积极的效果，特别是对日本东部大地震的复兴观点专家给 予了很高的肯定。经日本经济产业省审查官同意选择该技术并给予政府的 最高补助。记 项目名称：低碳超高温熔融设备 审查结果：采纳