KBRTRIG气化灰处理技术综述

美国KBR公司研发的传输集成式气化 (TRIG) 技术是一种投资省、可靠性高、效率高、环保、适合气化褐煤等低阶煤的煤气化工艺。其灰处理工艺采用固态排灰的形式, 使用粗灰连续减压装置、颗粒控制装置、细灰连续减压装置等, 实现低耗水量、低耗能、高环保的目的。

一、灰处理工艺流程

1. 粗灰处理

煤炭原料和气化剂在气化炉中, 进行燃烧、氧化, 经过高倍率循环 (50-100:1) 后, 经由气化炉内部的一级旋风分离器、密封腿、立管旋风分离器, 逐级分离出充分反应过的煤炭大颗粒, 通过气化炉立管的底部卸料到粗灰连续减压装置, 进过连续减压和冷却, 得到固态粗煤灰。

2. 细灰处理

离开气化炉的气化气中含有少量的细灰颗粒, 在颗粒控制装置中进行分离除尘。除尘后的气化气中的固体物料含量小于1×10-6。分离的细灰通过细灰连续减压装置经过连续减压和冷却, 得到固态细灰。

二、灰处理技术特点

1. 连续排灰、连续降压

在生产过程中, 当原料煤不断进入, 气化灰也就不断的产生。

粗灰排放通过气化炉立管的固体料位来控制, 通过渣块分离器不间断的排出送往粗灰连续减压装置。粗灰连续减压装置设置有三级压力放泄设备, 在每一级设备中都设有DCS控制的出口压力放泄自动调节阀, 实现连续降压。

细灰连续减压装置包括细灰冷却器和五级压力放泄设备。通过细灰冷却器的固体料位来控制细灰的连续排出。五级压力放泄设备的前三级用预置设定值的自含背压调节阀放气, 后两级同样配备DCS控制的出口压力放泄自动调节阀, 实现连续降压。

2. 非接触式间接冷却

在连续减压装置中, 粗灰、细灰物料不和冷却水直接接触, 实现非接触式间接冷却, 避免了黑水的产生。同时回收了粗灰、细灰中的热量, 降低了装置的总能耗。

3. 颗粒控制

颗粒控制装置 (PCD) 是TRIG的一个重要工艺组件。PCD在余热锅炉的下游, 基本上将所有气化炉生成的气化气中的微粒都去除, 颗粒被障碍式过滤器元件过滤。气化气通过过滤器媒介时将颗粒留在过滤器表面。随着固体颗粒的堆积, 在过滤器元件表面形成糕状物, 增加了通过PCD管板的压差。为了使装置持续运行, 定期向过滤器干净侧注入循环的合成气来对过滤器元件进行在线清洁。从过滤器元件上掉下来的固体通过细灰连续减压装置从PCD低部移除。

三、不同气化工艺灰处理比较

目前气化工艺主要有以E-Gas和GE为代表的水煤浆加压气化, 以Shell和Prenflo为代表的煤粉加压气化, 和以TRIG为代表的传输式气化。它们的灰处理工艺比较如下:

1. 排灰系统

水煤浆和煤粉加压气化, 都是在气化过程中用水激冷煤渣, 随水流下的固态渣在气化炉底部渣池通过破渣机进入渣收集器, 再向下进入渣锁斗, 由锁斗将渣排入捞渣机, 捞渣机将渣捞出后, 送上运输皮带, 由皮带把渣送往渣场。此种工艺在激冷过程中气化设备会产生腐蚀, 也不可避免的产生大量黑水, 对用水量需求比较大, 黑水处理系统比较庞大复杂。采用锁斗减压, 间歇式操作, 对设备有较大的磨损。

TRIG气化的排灰系统采用非接触式间接冷却, 消除了灰和水分的接触, 避免了黑水的产生, 这样就减少了用水量, 避免了污水处理的高投资和环保风险。无移动件的连续排灰、降压大的特点增强了设备安全性和操作安全性。

2. 飞灰系统

水煤浆或煤粉加压气化的飞灰处理一般采用洗涤塔洗涤飞灰或陶瓷过滤器过滤飞灰。在洗涤飞灰过程中会使用大量的原水和产生大量的洗涤黑水;陶瓷过滤器在生产过程中容易出现破碎的情况。

TRIG气化的飞灰处理器颗粒控制装置采用烧结金属滤芯, 材质更加坚固;过滤原件采取烛台式组合, 分布均匀, 使压降更小;同时增强了安全保护机制, 在滤芯破损的情况下, 保证固体颗粒不进入下游单元。

结语

近年来, 国内化工生产污染和环境保护之间的冲突日益严重, 清洁能源的研究和推广蒸蒸日上。TRIG气化的灰处理工艺的低耗水量、低耗能、高环保等特点适合水资源匮乏地区和环保要求较高地区的清洁能源要求, 具有广泛的应用前景。

摘要：TRIG灰处理工艺由美国KBR公司开发, 是一种先进的低耗水量、低耗能、高环保技术。介绍了TRIG灰处理的工艺流程、技术特点;比较了不同气化工艺的灰处理工艺;结果表明, TRIG灰处理工艺特别适宜于清洁能源领域, 具有广阔的应用前景。

关键词：固态排灰,粗灰,细灰,颗粒控制

参考文献

[1] 游伟, 赵涛, 夏吴.KBR传输集成式气化技术综述化肥设计2012 50 (1) :5-7.

[2] 国蓉, 程光旭, 郑宝祥, 王毅.德士古煤气化工艺及装置的长周期安全运行分析西安交通大学学报2005 39 (9) :994-997.

[3] KBR专有技术工艺包.