佟艳清1 吕善华2
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摘 要:概述了岫岩轻烧镁行业概况,煤气发生炉的基本原理及处理效果，并介绍了煤气发生炉余热利用的可行性、来源、原理及应用。介绍了余热利用的工艺流程、主要建筑和主要设备，重点介绍了煤气发生炉余热利用的应用效果。岫岩第一菱镁矿的试验取得了明显的成功。由于该项目实现了资源的再利用，节约了大量的煤炭和水资源，经济效益、环境效益和社会效益显著。
关键词：轻烧镁窑 能源再利用 原理 工艺 资源再利用 效益显著 循环经济
1 岫岩轻烧镁行业概述
1.1镁工业在岫岩经济发展中的地位
岫岩位于辽宁东部山区，矿产资源丰富。已探明的矿产资源有40多种，其中岫岩玉和菱镁矿闻名于世。菱镁， 岫岩，以储量丰富、品质优良而闻名，品位46%以上，居全国第一，世界仅次于土耳其，有“菱镁".之乡菱镁工业是岫岩，的支柱产业，固定资产超过10亿元”的美誉。2008年实现产值6亿元，销售收入6.8亿元，利税1.62亿元，合全县财政收入40%，出口创汇900万美元。全县， 菱镁有15000多家工业生产和经营者，轻烧镁工业是菱镁的主要产业。目前，全县有465座轻烧镁窑，这些轻烧镁窑促进了岫岩经济的快速发展，但其排放的烟尘等污染物不仅恶化了大气环境质量，危害了人民健康，而且严重污染了耕地、山地、蔬菜等农作物。多年来，岫岩环保局进行了多次调查研究，积极探索可行的处理途径，最终找到了最佳方案——，应用煤气发生炉改造轻烧镁窑。全县的镁质窑采用该技术进行综合治理，治理后环境效益显著，改写了岫岩重污染地区浓烟遮天的历史，治理后经济效益也非常明显，每座窑治理后净利润6.75万元。
1.2煤气发生炉的基本原理
固体燃料气化是指用气化剂对固体燃料进行热加工的过程，简称气化。用煤气发生炉改造轻烧镁窑的工作原理是将煤气发生炉中的煤气化，产生由一氧化碳、H2、甲烷等气体组成的水煤气，然后将水煤气送入轻烧镁窑进行二次燃烧，从而将菱镁矿煅烧成轻烧镁粉。煤在隔绝空气的条件下，在煤气发生炉中发生一系列物理化学反应，产生煤气。该工艺的关键是用煤气发生炉产生的煤气煅烧菱镁矿，避免煤不完全燃烧产生的一氧化碳、二氧化碳、水蒸气等随炭黑和氧化镁粉尘一起排放，保证达标排放。煤气发生炉经过两年的运行，经过不断的探索、试验和检测，发现煤气发生炉不仅可以处理轻烧镁窑，还可以回收利用余热，其规模大、投资少、见效快、经济效益和环境效益显著，对促进清洁生产、发展循环经济将起到非常重要的作用。
2 .煤气发生炉余热可以利用
2.1能量再利用的原则
用于轻烧镁窑处理的煤气发生炉是全水套结构的煤气发生炉，所以热源的第一部分是水套冷却水，温度升至近80，流量为30 m3/h，这些热水以前大部分都是排放的，浪费了大量的水资源和余热；热源的第二部分是炉子本身产生的0.07MPa的蒸汽，汽化后剩余的蒸汽约为0.1t/h。
2.2能源再利用
煤气发生炉产生的废热蒸汽可用于食堂做饭，废热水可用于办公楼、宿舍、餐厅、车库等取暖。
2.3能量再利用过程
在加热期：由于煤气发生炉以水和煤气为前提，在烧结过程中会产生大量的气体。镁矿石煅烧时，大量过量气体为尚月，之前排出的过量气体全部收集在集气罐中，集气罐通过排气管与集气罐相连。当集气罐难以容纳时，通过排气管输送到热交换器。被煤气发生炉夹套加热的冷却水进入换热器，被剩余蒸汽进一步加热，为全厂加热设备供热。用余热供暖完全可以满足供暖要求，有时会有富余，所以在管道初期安装一台循环泵，控制燃气流量，调节室内温度；经加热设备冷却后的水送回煤气发生炉进行夹套冷却，形成冷却加热水循环，煤气发生炉集汽罐剩余的蒸汽经过热交换器后进入食堂烹饪。食堂可以安装一个控制阀，晚饭后可以关闭控制阀，节约能源，减少污染，使食堂环境干净卫生。
在非采暖期，煤气发生炉的夹套冷却水不进入换热站(装置)，而是进入循环的冷水池进行冷却，然后在循环使用。
2.4 能源再利用工程主要建筑物及设备
2.4.1主要建筑物
换热站房90m2,砖混结构。
凉水池有效容积360m2,钢砼结构。
2.4.2主要设备
此技术需要的主要设备有换热器、循环水泵和集气罐。
主要设备详见表1。
煤气发生炉的余热利用工程工艺较简单,投资较少,每座窑仅需投资1.6万元。
3 煤气发生炉能源再利用的应用效果
煤气发生炉中被无端浪费的余热,在岫岩县第一镁砂矿(现更名为岫岩满族自治县益镁有限责任公司)首先试验成功,该矿共有13座轻烧镁窑,全部进行了试验,经过两年多的应用实践,取得了显著的经济效益、环境效益和社会效益。
3.1 经济效益十分显著,
每座窑每年可节约煤炭20t,每座窑每年节水1万吨,全县共有轻烧镁窑465座,每年可节约煤9300吨,按每吨煤1000元计算,年可创效益930万元,每年可节约水465万吨,每吨水按0.2元计算,年可创效益93万元;全省共有轻烧镁窑1500座,每年可节煤30000t,共可创经济效益3000万元,每年共可节水1500万t,可创效益300万元,经济效益十分可观,而且对岫岩乃至辽宁省发展循环经济,推行清洁生产具有十分重要的意义。
3.2 环境效益十分明显
目前,岫岩的轻烧镁企业冬季全部采用原煤散烧方式供暖,既浪费了煤炭资源,又产生了环境污染,因此,煤气发生炉的余热利用技术,可以供暖、洗浴、蒸煮等,环境效益十显著,由此每座窑每年可减少废渣排放6t,烟尘排放1.2t,SO2排放0.258t,全县共有轻烧镁窑465座,每年共可减少废渣排放2790t,减少烟尘排放558t,减少SO2排放119.97t,全省共有1500座轻烧镁窑,每年可减少废渣排放9000t,减少烟尘排放1800t,减少SO2排放387t。
3.3 社会效益突出
轻烧镁窑排放的大量污染物严重地污染大气、耕地、山林,尤其是对耕地造成严重破坏,群众怨声载道,上访不断,造成了社会的不稳定,通过煤气发生炉改造轻烧镁窑及余热利用,使企业达排放,节约资源,保护了环境,改善了厂区周围的大气环境质量,从而使周围群众生活在清洁的居住环境中,社会稳定,同时在企业内部,很好地改善了工人的操作环境,从而使工人身心健康。
4 结论
煤气发生炉的能源再利用是节能降耗、发展循环经济的最佳选择,即用较小的投资就可获得最佳的经济、环境和社会效益。采用此技术,环境效益十分显著,岫岩每年将可减少废渣排放2790t,减少烟尘排放558t,减少SO2排放119.97t;由于此技术采用中水回用及能源再利用,节约了大量的原料煤和水,仅节煤年可创效益930万元,仅节水年可创效益93万元。这一研究成果,在当前资源紧缺、倡导资源再利用、节能减排的新形势下,这将是辽宁乃至国内同行业的最佳选择,具有十分必要的推广价值。同时,将会对我县乃至我省实施可持续发展战略、倡行低碳经济、节能减排起到十分重要的推进作用。