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。 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行吸收，同時對合成氣進行冷卻。 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 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分離器出口進入顆粒物控制系統(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灰進入顆粒物控制器，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，導致灰經(jīng)冷卻后溫度過低， 夾帶的合成氣達到露點，使得灰在顆粒物控制器及細灰收集器里板結(jié)，細灰收集器架橋，導致排灰不暢，分析結(jié)果如表 1 所示。 細灰料位不斷上升，充滿整個細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 ）由于細灰收集器料位計設(shè)計不合理，波動過大，未能準確反映真實料位，導致細灰板結(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，導致細灰?guī)У暮铣蓺膺_到露點，飛灰在顆粒物控制器板結(jié)并在細灰收集器錐部黏結(jié)引起架橋，導致排灰不暢。

 

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、未反應煤粉等，且灰量很大，若沒有準確的料位指示，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)，可以準確判斷細灰收集器料位；

（ 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、壁厚等進行技改，解決排灰過程中細灰顆粒磨穿管線的問題；

（ 4 ）標定測試輸送細灰的高壓氮氣，保證輸送順暢；

（ 5 ）標定測試流化松動氮氣流量，保證細灰收集器細灰流化松動，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)的復雜程度等均較高。 經(jīng)過對裝置的改進和工藝參數(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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