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輸運(yùn)床氣化裝置飛灰收集及輸送操作研究

作時(shí)間:2018-11-26  來源:  作者:
   

 摘 要: 介紹了輸運(yùn)床氣化裝置的工藝流程, 著重分析了輸運(yùn)床氣化裝置開車初期飛灰捕集及排灰存在的問題,通過對(duì)裝置優(yōu)化改進(jìn)及工藝參數(shù)的調(diào)整:提高反吹氣至 200 ℃ 以上,調(diào)整反吹頻率;增加三點(diǎn)式熱電偶及中部料位開關(guān);保持飛灰收集器流化;改變輸灰管線尺寸及彎頭等措施。 通過試驗(yàn)測(cè)試基本解決了開車初期階段飛灰量大、含水高、輸送困難等問題。JEP壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

 
背景
輸運(yùn)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(jī)械設(shè)計(jì)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(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。 輸運(yùn)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(shí)現(xiàn)煤炭潔凈高效綜合利用的重要技術(shù)。 輸運(yùn)床煤氣化技術(shù)的#大特點(diǎn)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(yùn)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(zhǎng)石油已經(jīng)建成 100 t/d 的中試試驗(yàn)裝置, 在試車過程中發(fā)現(xiàn)對(duì)飛灰的處理直接關(guān)系到整個(gè)氣化裝置的運(yùn)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(diǎn),造成飛灰處理不及時(shí)、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(yùn)床氣化裝置
1.1 裝置簡(jiǎn)介
輸運(yùn)床氣化試驗(yàn)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(duì)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(duì)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(shí)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(dòng)力蒸汽,驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)透平和聯(lián)合發(fā)電。 顆粒物控制系統(tǒng)是一個(gè)專門設(shè)計(jì)的飛灰過濾器,由多個(gè)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(shí)對(duì)合成氣進(jìn)行冷卻。 循環(huán)氣系統(tǒng)主要是對(duì)冷卻后的循環(huán)氣,經(jīng)過循環(huán)氣壓縮機(jī)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(dòng)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。
工藝流程示意圖
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(jí)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(yùn)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。
飛灰系統(tǒng)工藝流程圖
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(jì)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(diǎn),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(gè)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。
技改前顆粒物控制器飛灰工業(yè)分析
2.2 原因及現(xiàn)象分析
( 1 )由于細(xì)灰收集器料位計(jì)設(shè)計(jì)不合理,波動(dòng)過大,未能準(zhǔn)確反映真實(shí)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(diǎn),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(duì)細(xì)灰收集器增加三點(diǎn)一體式溫度計(jì)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(duì)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(cè)試輸送細(xì)灰的高壓氮?dú)猓WC輸送順暢;
( 5 )標(biāo)定測(cè)試流化松動(dòng)氮?dú)饬髁浚WC細(xì)灰收集器細(xì)灰流化松動(dòng),防止飛灰架橋。
技改后顆粒物控制器飛灰工業(yè)分析
4 結(jié)語
飛灰的收集排灰對(duì)于整個(gè)輸運(yùn)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(duì)裝置的改進(jìn)和工藝參數(shù)的調(diào)整以及測(cè)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(yùn)行。
 
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