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KBR专栏:TRIG TM 提升管气化技术

时间:2014-02-22 14:01 来源:

KBR提升管气化技术(也称之为TRIGTM) 是一种先进的循环流化床气化技术,其机械设计和操作是基于KBR的流化催化裂化(FCC)技术,已有60多年的成功商业运行经验。TRIG与传统的的循环流化床相比,其固体循环速率和气体速度要快很多,提升管密度要高很多。因此具有较高的生产能力和碳转化率、混合均匀、传热和传质速率较高。

二十世纪九十年代中期,KBR在美国阿拉巴马州威尔逊维尔投入运行了工程规模为50吨/天的示范装置(参阅图1)。已成功使用多种煤,包括烟煤、次烟煤和褐煤进行运行。目前正在设计美国密西西比州的一个600 MWe的IGCC电厂,用于向该州发电。该项目基于褐煤气化,用两台KBR TRIG气化炉在空气工况下并行工作,单炉煤处理量将达到3750吨/天。总处理量7500吨/天。

工艺描述

气化炉 如图2所示,TRIG气化炉由混合区、提升管、旋风分离器、返料机构、立管和J形支架组成。半干煤粉、氧气和蒸汽进入TRIG气化炉的混合区附近,通过控制氧气的流量,可以有效的限制碳在气化炉内的燃烧。蒸汽作为反应物和调节剂,将反应温度控制在980℃左右。煤气化反应主要在新鲜煤进料注入点上面的提升管内进行。产生的合成气和固体共同沿提升管上升,通过一个横向弯头或弯管进入旋风分离器。合成气内的较大固体颗粒在主分离器内脱除。合成气随同剩余的较小固体颗粒进入二级旋风分离器,大多数剩余颗粒被脱除并返回立管,并与先前脱除的大颗粒混合,循环回到气化炉混合区。在立管底部连续排出少量粗煤灰,以避免气化炉内积聚固体。

如表1所示为用氧气作气化剂时,气化炉出口合成气的典型成分。

余热回收 合成气离开TRIG时,其温度约980℃。该温度与传统的合成氨装置内的二段炉出口温度相当。气体通过专门设计的高压蒸汽余热锅炉和高压蒸汽过热器。高等级的热量被过热高压蒸汽回收。根据整个工厂的蒸汽系统使用情况,余热锅炉和高压蒸汽过热器之间的负荷分配可以进行优化。最终合成气冷却至约370 ℃。

颗粒物控制 余热回收后,合成气流经一个KBR专有的颗粒物控制装置(PCD),用于脱除合成气内剩余的颗粒物如细煤灰。PCD采用用硬质栅栏式滤芯,基本可消除合成气流内全部细微颗粒物。当过滤器积聚的颗粒饱和时,可以使用循环合成气进行吹扫清除。每个滤芯下游安装了一个保护装置,用以保障在滤芯故障时下游设备免受颗粒物损坏。脱除的颗粒物(细煤灰)减压至常压后通过专有的连续煤灰移除系统送出装置。

TIRGTM气化技术的优点

原料的灵活性

·TRIG适用于多种煤。尤其适用于数量巨大,价格低廉的低阶煤。

·TRIG可处理多种粒径分布的煤原料。过多的煤料细粒不会对装置产生问题。

气化炉可靠性更高

·在中温下操作,无内部或移动部件,提高了气化炉的可靠性。

·气化炉内衬耐火材料设计使用寿命可以达10年以上。

降低投资费用

·气化炉结构简单,无内部件、移动件和膨胀节。有效的节省了设备投资费用。

·无渣式气化技术,无需额外的融渣处理和清除设备。

提高能源效率

·TRIG采用中温操作,加上其干煤粉喷射系统,保持高碳转化率的同时,还降低耗氧量和空分单元能耗。

·TRIG用低阶煤即可提供很高的碳转化率,一般不低于97%。

·TRIG输出的合成气不需水冷,约为980 °C。这样蒸汽系统可以高效的回收工艺余热,产生大量过热高压蒸汽。使得工艺更加节能。

环保

·工艺产生的合成气体不含颗粒物。

·TRIG的合成气不含任何油焦,使得气体净化相对简单。

·专有颗粒物控制装置(PCD)和连续粗灰、细灰排除装置不需要水洗系统。彻底消除黑水的产生。

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