背景

輸運床煤氣化技術(shù)， 是一種先金的循環(huán)流化床氣化技術(shù)， 其機械設(shè)計和操作基于成熟應(yīng)用的FCC 流化催化裂化技術(shù)， FCC 技術(shù)已有 70 多 a 成功的商業(yè)運行經(jīng)驗。 輸運床氣化與傳統(tǒng)的循環(huán)流化床相比，其固體循環(huán)速率和氣體速度要快很多，提升管密度要高很多。 從而具有較高的生產(chǎn)能力和碳轉(zhuǎn)化率、混合均勻、傳熱和傳質(zhì)速率較高，是實現(xiàn)煤炭潔凈高效綜合利用的重要技術(shù)。 輸運床煤氣化技術(shù)的#大特點是干粉進(jìn)料、干法排渣（非熔渣）、粗合成氣廢鍋回收顯熱。 與傳統(tǒng)的循環(huán)流化床相比，其固體循環(huán)速率和氣體流速更快，裝置處理量大，碳轉(zhuǎn)化率高，未來產(chǎn)業(yè)化裝置單套規(guī)模達(dá)到 5 000 t/d ， 可以有效減少目前同等規(guī)模煤制油、煤制氣氣化爐的數(shù)量。 運行模式分為空氣氣化和氧氣氣化：空氣氣化適用于 IGCC 發(fā)電等利用途徑；氧氣模式下提供合成氣，適用于多種化學(xué)品和燃料的生產(chǎn)。 目前延長石油已經(jīng)建成 100 t/d 的中試試驗裝置， 在試車過程中發(fā)現(xiàn)對飛灰的處理直接關(guān)系到整個氣化裝置的運行， 尤其是開車初期系統(tǒng)升溫流化階段，飛灰具有量大、含水高、性質(zhì)不穩(wěn)定等特點，造成飛灰處理不及時、排灰困難。本文著重研究開車階段的飛灰處理暴露的問題，并提出相應(yīng)解決措施。

 

1 輸運床氣化裝置

1.1 裝置簡介

輸運床氣化試驗示范裝置，裝置主要包括進(jìn)料系統(tǒng)、氣化單元、廢熱鍋爐、顆粒物控制系統(tǒng)、排灰系統(tǒng)、合成氣洗滌、循環(huán)氣系統(tǒng)、氨回收系統(tǒng)，工藝流程如圖 1 所示。 進(jìn)料系統(tǒng)對送入廠區(qū)的原料煤 ( 此處原料煤指中高階煤炭或者熱解半焦，下同 ) ，經(jīng)過粉碎、干燥（如需要）和磨煤后，送入煤粉加壓進(jìn)料系統(tǒng)。 氣化單元分為一段氣化和二段氣化，煤粉、氧氣和蒸汽在混合區(qū)通過氣化爐并充分混合，并隨氣流提升管逐漸上升至提升管，在提升管中完成主要的氣化反應(yīng)。 氣化爐的操作壓力 2.5 MPa ，通過調(diào)節(jié)氧氣和蒸汽，可以有效地控制操作溫度在 1 000 ℃～1 150 ℃ 。 廢熱鍋爐對氣化爐送出的合成氣進(jìn)行熱量回收，在廢熱鍋爐中，合成氣被冷卻，同時將產(chǎn)生過熱的中壓或者高壓蒸汽，該副產(chǎn)飽和蒸汽經(jīng)由過

熱后，過熱蒸汽可以作為良好的動力蒸汽，驅(qū)動壓縮機透平和聯(lián)合發(fā)電。 顆粒物控制系統(tǒng)是一個專門設(shè)計的飛灰過濾器，由多個過濾單元組成。 由于完全采用干法過濾，從而徹底消除了產(chǎn)生黑水的可能性。 本裝置的排灰系統(tǒng)通過間接式換熱器冷卻高溫煤灰，消除了煤灰和水接觸的可能性，避免了灰水造成的污染和環(huán)保等問題。 合成氣洗滌系統(tǒng)主要是將無灰合成氣中的鹵素通過堿液進(jìn)行吸收，同時對合成氣進(jìn)行冷卻。 循環(huán)氣系統(tǒng)主要是對冷卻后的循環(huán)氣，經(jīng)過循環(huán)氣壓縮機增壓分成 3 股送入氣化單元，一股用于煤粉 / 焦粉的輸送氣，一股用于氣化爐固體循環(huán)動力氣，還有一小股用于顆粒物控制系統(tǒng)設(shè)備返吹氣。 氨回收系統(tǒng)采用二段提氨工藝，可制得濃度達(dá) 25% 的氨水。

1.2 飛灰處理

粗合成氣經(jīng)過合成氣冷卻器后攜帶固體顆粒自第三級旋風(fēng)分離器出口進(jìn)入顆粒物控制系統(tǒng)，可以除去氣化產(chǎn)生的合成氣中幾乎所有的顆粒物質(zhì)。 飛灰通過圓柱形金屬纖維燒結(jié)濾芯過濾，固體物質(zhì)在過濾元件的表面形成濾餅使得顆粒物控制器管板的壓差增大。 為了保持連續(xù)運行，濾芯定期通過向過濾元件的清洗面注入高壓循環(huán)合成氣進(jìn)行在線反吹清掃，固體顆粒物落到底部飛灰收集器，干凈無顆粒的合成氣被送至洗滌單元，工藝流程如圖 2 所示。

2 飛灰處理存在問題及分析

2.1 粗合成氣過濾及排灰問題

開車初期，系統(tǒng)在升溫流化階段，柴油燃燒的煙氣攜帶細(xì)灰進(jìn)入顆粒物控制器，煙氣里含有一定量的水，由于顆粒物控制器反吹設(shè)計不合理，導(dǎo)致灰經(jīng)冷卻后溫度過低， 夾帶的合成氣達(dá)到露點，使得灰在顆粒物控制器及細(xì)灰收集器里板結(jié)，細(xì)灰收集器架橋，導(dǎo)致排灰不暢，分析結(jié)果如表 1 所示。 細(xì)灰料位不斷上升，充滿整個細(xì)灰收集器和顆粒物控制器，顆粒物控制器壓差不斷升高，#終造成系統(tǒng)工藝氣無法通過顆粒物控制器，裝置被迫停車。

2.2 原因及現(xiàn)象分析

（ 1 ）由于細(xì)灰收集器料位計設(shè)計不合理，波動過大，未能準(zhǔn)確反映真實料位，導(dǎo)致細(xì)灰板結(jié)且不斷堆積，影響操作人員做出正確判斷；

（ 2 ）開車初期系統(tǒng)溫度較低，經(jīng)過合成氣冷卻器冷卻后溫度降至 150 ℃ 以下，反吹氣溫度過低，導(dǎo)致細(xì)灰?guī)У暮铣蓺膺_(dá)到露點，飛灰在顆粒物控制器板結(jié)并在細(xì)灰收集器錐部黏結(jié)引起架橋，導(dǎo)致排灰不暢。

 

3 裝置技改及工藝參數(shù)優(yōu)化

（ 1 ）開車初期飛灰包含砂子、煤灰、未反應(yīng)煤粉等，且灰量很大，若沒有準(zhǔn)確的料位指示，很容易造成飛灰堆積，造成顆粒物控制器堵死。 對細(xì)灰收集器增加三點一體式溫度計及阻旋料位開關(guān)，可以準(zhǔn)確判斷細(xì)灰收集器料位；

（ 2 ）改造濾芯反吹系統(tǒng)，將反吹氣溫度調(diào)整到200 ℃ 以上，調(diào)整排灰頻次，防止飛灰板結(jié)及排灰不暢，技改后顆粒物控制器飛灰工業(yè)分析如表 2 所示；

（ 3 ）對排灰系統(tǒng)的管線材質(zhì)、管徑、壁厚等進(jìn)行技改，解決排灰過程中細(xì)灰顆粒磨穿管線的問題；

（ 4 ）標(biāo)定測試輸送細(xì)灰的高壓氮氣，保證輸送順暢；

（ 5 ）標(biāo)定測試流化松動氮氣流量，保證細(xì)灰收集器細(xì)灰流化松動，防止飛灰架橋。

4 結(jié)語

飛灰的收集排灰對于整個輸運床裝置至關(guān)重要，也是相比于氣化爐加煤過程，溫度、壓力、介質(zhì)的復(fù)雜程度等均較高。 經(jīng)過對裝置的改進(jìn)和工藝參數(shù)的調(diào)整以及測試，結(jié)果表明：飛灰收集及排灰存在的帶水、板結(jié)、架橋問題得到解決，確保了裝置平穩(wěn)可靠運行。

 

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