與循環(huán)流化床配套的干法排渣技術(shù)

肖紅 樊崇（東華工程科技股份有限公司 義馬煤業(yè)綜能新能源有限責(zé)任公司）

與循環(huán)流化床配套的干法排渣技術(shù)

肖紅 樊崇（東華工程科技股份有限公司 義馬煤業(yè)綜能新能源有限責(zé)任公司）

介紹了與循環(huán)流化床氣化技術(shù)配套的干法排渣技術(shù)，屬于新能源利用技術(shù)領(lǐng)域。為實(shí)現(xiàn)循環(huán)流化床氣化工藝的干法排渣要求，高溫高壓的灰渣，通過水夾套鎖斗、冷卻系統(tǒng)等措施來減溫減壓，最終干渣通過皮帶外排，實(shí)現(xiàn)干法排渣。

干法排渣;循環(huán)流化床氣化;鎖斗;旋轉(zhuǎn)閥;夾套

我國(guó)煤炭資源豐富，石油資源相對(duì)短缺，大力發(fā)展新一代煤化工產(chǎn)業(yè)，以煤代油是我國(guó)技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中必須采取的一項(xiàng)措施，新一代煤化工的主要特點(diǎn)就是煤的潔凈利用和劣質(zhì)煤的綜合利用。

義馬煤業(yè)綜能新能源有限責(zé)任公司煤制氣項(xiàng)目，氣化技術(shù)選擇U-gas氣化技術(shù)，氣化采用義馬長(zhǎng)焰煤，技術(shù)來自于美國(guó)綜合能源系統(tǒng)有限公司（“SES”），是美國(guó)氣化技術(shù)研究院（GTI）研究開發(fā)成功的氣化爐。氣化爐操作壓力為1.0MPaG，操作溫度1000℃，項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)為義馬馬莊工業(yè)園區(qū)，產(chǎn)品方案為甲醇。它具有煤種適應(yīng)廣（高水、高灰和高灰熔點(diǎn)的各類煤種，且不用塊煤，用≤8mm的粉煤），氣化爐溫度適中（1000℃），碳轉(zhuǎn)化率高（98%），產(chǎn)品煤氣中不含焦油和酚，污水易于處理，氣化爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作控制方便可靠，操作彈性大，干法排渣，節(jié)水環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

1 設(shè)計(jì)條件

氣化后產(chǎn)生的渣采用固態(tài)排渣技術(shù)，排渣采用干法排渣，氣化爐出口的灰渣由于高溫、高壓、磨損等特點(diǎn)，導(dǎo)致采用干法排渣技術(shù)存在較多問題需要解決，主要體現(xiàn)在：

(1)灰渣的溫度為800～1000℃，壓力為1.0Mpa，超出大多數(shù)鋼材的最高許用溫度，選材困難；

(2)灰渣為固體粉料，對(duì)設(shè)備和閥門會(huì)產(chǎn)生磨損、易堵等情況；

(3)灰渣的磨損、易堵等特性導(dǎo)致灰渣的物位測(cè)量難度大；

(4)灰渣來自氣化爐底部出口，排渣會(huì)影響氣化爐內(nèi)的料位；

由于灰渣溫度高，降溫不能采用循環(huán)水，否則會(huì)產(chǎn)生結(jié)垢；

2 設(shè)計(jì)方案選擇

干法排渣工段，需要將高溫、高壓的灰渣降壓到常壓，降溫到100℃以內(nèi)，滿足汽車外運(yùn)條件。

干法排渣技術(shù)，包括旋轉(zhuǎn)排渣閥、帶壓緩沖斗、鎖斗、渣鎖過濾器、常壓緩沖斗、冷渣機(jī)、輸送帶、渣庫等設(shè)備，具體包括如下步驟：

(1)連續(xù)排渣

為滿足連續(xù)排渣的要求，設(shè)置高溫高壓旋轉(zhuǎn)排渣閥，此排渣閥采用高溫合金鋼復(fù)合材料和主體水夾套冷卻結(jié)構(gòu)，滿足設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)行；采用多種防卡料措施，防止設(shè)備過載與自我保護(hù)；采用變頻電機(jī)，對(duì)速度、溫度、壓力、流量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，與控制系統(tǒng)聯(lián)鎖；設(shè)備進(jìn)出口的工作壓力和軸氣封的工作壓力同步升降。

(2)降壓

氣化爐出口灰渣壓力為爐內(nèi)壓力，在降溫前先降壓，通過鎖斗充卸壓進(jìn)行減壓。降壓系統(tǒng)包括帶壓緩沖斗、鎖斗、常壓緩沖斗、渣鎖過濾器。從旋轉(zhuǎn)排渣閥排出來的高溫高壓灰渣源源不斷因重力落入帶壓緩沖斗，帶壓緩沖斗與旋轉(zhuǎn)排渣閥為直連，中間沒有設(shè)置閥門，保證旋轉(zhuǎn)排渣閥排出的灰渣直接落入帶壓緩沖斗，正常操作下，帶壓緩沖斗沒有動(dòng)作要求，均為高壓收料狀態(tài)。

(3)降溫

常壓緩沖斗的灰渣依靠重力進(jìn)入冷渣機(jī)，通過脫鹽水冷卻，把灰渣的溫度降至100℃以內(nèi)。

(4)輸送

冷卻降壓后的灰渣落入帶式輸送機(jī)，通過皮帶和斗提等設(shè)備輸送到渣庫，最終汽車外運(yùn)?？紤]到灰渣的磨損，渣庫內(nèi)部襯有耐磨材料。

(5)自動(dòng)控制程序

干法排渣系統(tǒng)由自動(dòng)控制程序控制，無需操作人員進(jìn)行人為操作?？刂瞥绦虻捻樋啬Ｊ綖椋?/p>

帶壓緩沖斗充壓→常壓緩沖斗準(zhǔn)備→帶壓緩沖斗進(jìn)料→鎖斗反吹→鎖斗充壓→鎖斗收渣→鎖斗卸壓→鎖斗排渣

3 工藝流程選擇

每臺(tái)氣化爐對(duì)應(yīng)兩條排渣線，高溫聯(lián)鎖閥進(jìn)行切換。800～1000℃的高溫高壓灰渣出氣化爐后進(jìn)入旋轉(zhuǎn)排渣閥，旋轉(zhuǎn)排渣閥通過變頻電機(jī)控制，根據(jù)氣化爐的負(fù)荷調(diào)整排渣的速度，保持氣化爐內(nèi)床層料位的穩(wěn)定。旋轉(zhuǎn)排渣閥通過脫鹽水冷卻，CO2氣體密封，以緩解操作工況的惡劣。旋轉(zhuǎn)排渣閥和高溫聯(lián)鎖閥、帶壓緩沖斗之間用水夾套管道連接。帶壓緩沖斗的壓力和氣化爐壓力保持一致，旋轉(zhuǎn)排渣閥排出的灰渣靠重力不斷落入帶壓緩沖斗?；以膲毫νㄟ^鎖斗充卸壓來泄放，鎖斗進(jìn)出口設(shè)置有鎖斗閥，正常操作時(shí)用CO2進(jìn)行充壓，鎖斗和帶壓緩沖斗之間設(shè)有平衡管線，壓力平衡后，帶壓緩沖斗可排渣至鎖斗。鎖斗收渣程控時(shí)間到達(dá)后，關(guān)閉入口閥，鎖斗卸壓，泄放氣通過渣鎖過濾器過濾后排放。卸壓后，鎖斗出口閥打開，排放灰渣至常壓緩沖斗。鎖斗排渣后在鎖斗充壓前，對(duì)渣鎖過濾器進(jìn)行反吹。如此，鎖斗一個(gè)循環(huán)完成。常壓緩沖斗排出的灰渣靠重力不斷落入冷渣機(jī)，冷渣機(jī)將灰渣冷卻至100℃以內(nèi)，冷卻后的灰渣通過帶式輸送機(jī)、斗提等設(shè)備輸送至渣庫，汽車外運(yùn)。

4 現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行

在義馬該套排渣系統(tǒng)自2013年運(yùn)行以來，最大排渣量達(dá)到25噸/小時(shí)，排渣溫度自1000℃降溫到100℃以下，排渣套管、鎖斗閥、鎖斗都能夠適應(yīng)高溫高壓下的沖刷磨損，采用的射線測(cè)量料位也能夠很好地反映料層高度，但因渣中含有大塊渣，易于卡堵旋轉(zhuǎn)排渣閥，后改用耐高溫的滑板閥來調(diào)節(jié)排渣量，很好的解決了該問題。整個(gè)排渣系統(tǒng)能夠滿足生產(chǎn)運(yùn)行的需要，為高溫高壓下的固體顆粒干法排渣提供了一條新的解決方案。

5 結(jié)語

與循環(huán)流化床氣化技術(shù)配套的干法排渣技術(shù)，關(guān)鍵在于滿足長(zhǎng)周期連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的需求，合適的設(shè)備、流程配置、儀表控制等是決定運(yùn)行周期的決定因素。義馬項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)操作運(yùn)行平穩(wěn)，標(biāo)志著循環(huán)流化床干法排渣連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)。由于干法排渣的環(huán)保效應(yīng)，將會(huì)在國(guó)內(nèi)得到越來越廣泛的應(yīng)用。

肖紅：女（1979-）年出生。畢業(yè)于四川大學(xué)化工學(xué)院，高級(jí)工程師，現(xiàn)工作于東華工程科技股份有限公司工藝室。