流化床轻度气化褐煤提质工艺探讨

2015-12-22吕春阳中国能源建设集团黑龙江省火电第三工程有限公司黑龙江哈尔滨150000

中国新技术新产品 2015年12期

吕春阳（中国能源建设集团黑龙江省火电第三工程有限公司，黑龙江　哈尔滨　150000）

流化床轻度气化褐煤提质工艺探讨

吕春阳
（中国能源建设集团黑龙江省火电第三工程有限公司，黑龙江哈尔滨150000）

目前褐煤提质技术处于试验研究和工程化初始应用阶段，各种不同的褐煤提质技术在具有自身优势的同时，也存在明显的缺陷。大部分技术工艺系统非常复杂，褐煤提质成本高昂，系统运行可靠性低，对环境有着较大的污染等。流化床轻度气化褐煤提质技术是西安热工研究院基于流态化技术原理，在多年从事流化床发电技术研究和经验积累的基础上，提出的一种新型褐煤提质技术。该技术通过将流化床技术与褐煤干燥、气化过程紧密结合，并进行系统整体化设计，有效降低了系统的复杂性，为褐煤提质技术的大型化和工业化应用开辟了一条全新的道路。华能伊敏煤电有限责任公司拥有丰富的褐煤资源，为了合理、充分、安全利用褐煤资源，克服褐煤高水分、低热值、易风化、易自燃、难以长距离运输等问题，华能伊敏煤电有限责任公司与西安热工研究院拟先行在华能伊敏煤电有限责任公司厂区内建设5万吨流化床轻度气化褐煤提质试验项目。检验设备系统的合理性、实用性、科学性。为拟建设的5×100万吨的褐煤提质项目设计优化提供借鉴。

流化床轻度气化褐煤提质；工艺探讨；产品情况

1　5万吨流化床轻度气化褐煤提质工艺流程

原煤首先进入破碎－筛分系统，满足粒度要求的原煤（Dmax≤30mm）送入预干燥器的原煤仓。预干燥器原煤仓中的原煤经给煤机送入预干燥器，原煤经乏气焚烧炉预热的约165℃热空气流化干燥后由排煤口排出，通过刮板输送机送入半成品仓中，原煤中的水分由～40%干燥到～20%左右，热空气通过预干燥器后，温度降低到～55℃，经过尾部的布袋除尘器把大部分固体颗粒脱除后直接排空，被除尘器捕集下来的细粉通过刮板送入半成品仓与预干燥器排料口排出的预干燥煤混合。预干燥煤通过给煤机送入提质反应器进行深度提质，深度提质所用热空气是由乏气焚烧炉提供的～300℃的空气，预干燥煤在提质反应器内经热空气流化后，在反应器内发生轻度气化、燃烧、干馏反应，控制反应器内的温度在420℃左右，褐煤中的全部水分被释放到烟气中，反应器的热量由褐煤发生的化学反应所提供。提质反应器会产生两部分产品，即粗颗粒成品与细颗粒成品，其中粗颗粒成品由反应器底部的排料口排放，粗颗粒经排料管排放至移动床式水冷粗颗粒成品冷却器，温度由～420℃降低到≤75℃后送入粗颗粒成品仓。烟气携带的一部分细颗粒成品经由旋风分离器后，大部分被分离下来，由旋风分离器的下排料口排出，排出的细颗粒成品经移动床式水冷细颗粒成品冷却器冷却。温度由～400℃降低到≤75℃后送入细颗粒成品仓。由提质反应器分离器排出的烟气是一种含少量煤粉的低热值乏气，该部分乏气含有大量的有害气体，为了保护环境，同时达到资源综合利用，该部分乏气被直接送入到尾部的乏气焚烧炉焚烧利用。乏气焚烧炉为一炉膛绝热的循环流化床锅炉，通过补燃部分褐煤和添加石灰石来实现乏气的焚烧利用和降低污染物排放。乏气焚烧炉产生的热量经由布置在尾部的空气预热器换热后一部分送至预干燥器、提质反应器利用，一部分作为乏气焚烧炉的热风加以利用。乏气焚烧炉产生的含尘烟气经过静电除尘器捕集后，由气力输送至灰库。净化后的烟气则由尾部烟囱排出。

2　褐煤提质产品情况

通过主反应器提质后的伊敏褐煤全水由37.74%降到5.83%左右，提质后粗颗粒褐煤热值由3000kcal/kg左右升高到4919.5kcal/kg左右，提质后细颗粒褐煤热值由3000kcal/kg左右升高到5020.3kcal/kg左右（试验煤样取样化验结果），达到褐煤提质后发热量要求。

3　需要优化解决的问题

3.1 通过热态运行试验检验了主反应器和乏气焚烧炉系统、设备的实际运行情况，初步验证主反应器、乏气焚烧炉可以对褐煤进行提质和对乏气进行燃烧，成品煤粗、细颗粒比例为4∶6，细颗粒过多，造成储存、运输十分困难。针对成品煤粗、细颗粒比例达到约4∶6问题，专门进行了一次利用预干燥器对原煤进行风选筛分，将筛分后的块煤利用主反应器进行提质，试验结果表明，风选后的块煤提质后成品煤粗、细颗粒比例约6∶4，证明块煤经主反应器提质后同样会产生大量细粉。

3.2 在乏气焚烧炉单独运行期间，进入预干燥器风温较为稳定，但主反应器点火后，送入乏气焚烧炉的乏气本身温度较高，乏气和没有被主反应器分离器分离下的煤粉进入乏气焚烧炉继续燃烧，焚烧炉出口温度过高，由于没有较为合理的热平衡调温措施，导致进入预干燥器内空气温度较高（＞165℃），在预干燥器运行期间，尤其是预干燥器停运时，由于预干燥器流化不良致使部分物料不能全部排空，导致了预干燥器内3次褐煤着火。后期热态运行试验中预干燥器没有参与运行，而是原煤直接进入主反应器进行提质，预干燥器在整个提质工艺中是否可以运用有待进一步试验论证。

3.3 粗颗粒冷却器在满煤后粗颗粒冷却器中心给料机过载难以启动，后经将中心给料机分料锥直径增大后，粗细冷却器恢复运行，粗、细颗粒冷却器及中心给料机设计存在缺陷，粗、细颗粒冷却器和中心给料机连接部位没有水冷换热面，以及冷却器一、二级水冷换热面之间距离较大，使主反应器启动初期不能使高温成品煤（430℃左右）与换热面换热，造成成品煤在中心给料机、一、二级水冷换热面之间着火，所以对成品煤冷却需要进一步优化设计，同时粗颗粒冷却器不能达到连续排料的目的。

3.4 预干燥提质的半成品煤和主反应器深度提质的成品煤在堆放过程中存在严重的自燃倾向，露天堆放试验发现，半成品煤堆内部温度在4日内从33℃上升到72℃，在堆放23天后自燃，成品煤露天堆放2天后自燃起火。

3.5 预干燥布袋除尘器，考虑到布袋积粉而自然，本次试验没有投入运行。走的旁路排风，为保证除尘器安全运行，要进一步的设计优化。