KBR提升管氣化技術(也稱之為TRIGTM) 是一種先進的循環流化床氣化技術,其機械設計和操作是基于KBR的流化催化裂化(FCC)技術,已有60多年的成功商業運行經驗。TRIG與傳統的的循環流化床相比,其固體循環速率和氣體速度要快很多,提升管密度要高很多。因此具有較高的生產能力和碳轉化率、混合均勻、傳熱和傳質速率較高。
二十世紀九十年代中期,KBR在美國阿拉巴馬州威爾遜維爾投入運行了工程規模為50噸/天的示范裝置(參閱圖1)。已成功使用多種煤,包括煙煤、次煙煤和褐煤進行運行。目前正在設計美國密西西比州的一個600 MWe的IGCC電廠,用于向該州發電。該項目基于褐煤氣化,用兩臺KBR TRIG氣化爐在空氣工況下并行工作,單爐煤處理量將達到3750噸/天??偺幚砹?500噸/天。
工藝描述
氣化爐 如圖2所示,TRIG氣化爐由混合區、提升管、旋風分離器、返料機構、立管和J形支架組成。半干煤粉、氧氣和蒸汽進入TRIG氣化爐的混合區附近,通過控制氧氣的流量,可以有效的限制碳在氣化爐內的燃燒。蒸汽作為反應物和調節劑,將反應溫度控制在980℃左右。煤氣化反應主要在新鮮煤進料注入點上面的提升管內進行。產生的合成氣和固體共同沿提升管上升,通過一個橫向彎頭或彎管進入旋風分離器。合成氣內的較大固體顆粒在主分離器內脫除。合成氣隨同剩余的較小固體顆粒進入二級旋風分離器,大多數剩余顆粒被脫除并返回立管,并與先前脫除的大顆?;旌?,循環回到氣化爐混合區。在立管底部連續排出少量粗煤灰,以避免氣化爐內積聚固體。
如表1所示為用氧氣作氣化劑時,氣化爐出口合成氣的典型成分。
余熱回收 合成氣離開TRIG時,其溫度約980℃。該溫度與傳統的合成氨裝置內的二段爐出口溫度相當。氣體通過專門設計的高壓蒸汽余熱鍋爐和高壓蒸汽過熱器。高等級的熱量被過熱高壓蒸汽回收。根據整個工廠的蒸汽系統使用情況,余熱鍋爐和高壓蒸汽過熱器之間的負荷分配可以進行優化。最終合成氣冷卻至約370 ℃。
顆粒物控制 余熱回收后,合成氣流經一個KBR專有的顆粒物控制裝置(PCD),用于脫除合成氣內剩余的顆粒物如細煤灰。PCD采用用硬質柵欄式濾芯,基本可消除合成氣流內全部細微顆粒物。當過濾器積聚的顆粒飽和時,可以使用循環合成氣進行吹掃清除。每個濾芯下游安裝了一個保護裝置,用以保障在濾芯故障時下游設備免受顆粒物損壞。脫除的顆粒物(細煤灰)減壓至常壓后通過專有的連續煤灰移除系統送出裝置。
TIRGTM氣化技術的優點
原料的靈活性
·TRIG適用于多種煤。尤其適用于數量巨大,價格低廉的低階煤。
·TRIG可處理多種粒徑分布的煤原料。過多的煤料細粒不會對裝置產生問題。
氣化爐可靠性更高
·在中溫下操作,無內部或移動部件,提高了氣化爐的可靠性。
·氣化爐內襯耐火材料設計使用壽命可以達10年以上。
降低投資費用
·氣化爐結構簡單,無內部件、移動件和膨脹節。有效的節省了設備投資費用。
·無渣式氣化技術,無需額外的融渣處理和清除設備。
提高能源效率
·TRIG采用中溫操作,加上其干煤粉噴射系統,保持高碳轉化率的同時,還降低耗氧量和空分單元能耗。
·TRIG用低階煤即可提供很高的碳轉化率,一般不低于97%。
·TRIG輸出的合成氣不需水冷,約為980 °C。這樣蒸汽系統可以高效的回收工藝余熱,產生大量過熱高壓蒸汽。使得工藝更加節能。
環保
·工藝產生的合成氣體不含顆粒物。
·TRIG的合成氣不含任何油焦,使得氣體凈化相對簡單。
·專有顆粒物控制裝置(PCD)和連續粗灰、細灰排除裝置不需要水洗系統。徹底消除黑水的產生。