IGCC改造项目中TRIG煤气化技术的设备布置特点及其与Shell煤气化技术的比较

第51卷第1期化肥设计Feb. 20132013年2月Chemical Ferilizer Design设计技术IGCC改造项目中TRIG煤气化技术的设备布置特点及其与Shell煤气化技术的比较林静,姜华,郭广军(中国五环工程有限公司.湖北武汉430223)摘要:国内某ICCC改造项目的煤气化装置采用TRIG谋气化技术,这是TRIG煤气化技术在全球的首个工业应用项目。介绍了TRIC煤气化技术的工艺流程和工艺特点;从设备布置的角度对比分析了TRIG 煤气化技术在煤粉加压给料系统、煤气化系统、废锅系统、颗粒控制系统、粗灰和细灰连续减压装置及配套装置等方面与壳牌煤气化技术的异同点,以期优化TRIC煤气化装置的工程设计。关键词: TRIC煤气化技术;Shell煤气化技术;IGCC改造项目;煤气化装置;布置设计doi:10. 3969/j. issn. 1004 - 8901.2013.01. 003中图分类号: TQ564. 4文献标识码:A文章编号:1004 - 8901(2013)01 - 0009 -03Equipment Layout Feature for TRIG Coal Gasification Technology inIGCC Reformation Project and Its Comparison with Shell Coal Gasification TechnologyLIN Jing ,JIANG Hua ,CUO Guang-jun( China Wuhuan Engineering Company Ld.，Wuhan Hubei 430223 China)Abstract: TRIG coal gasification technology was used in the coal gasification plant of an IGCC refomation project in China; it was the first applica-tion prjet in industry in the word for the TRIC coal gasification technology. Author has intoduced the process flow and process features for the TRICcoal gasification technology; has compared and analyzed the identical and diferenet points in aspects of pesurized feed system for pulverized coal, coalgasification system, waste heal boilr system, granule control sytem, continuous pressure decreasing units for both coarse ash and fine ash as well as itscorollary unit ele. from point of view of equipment layout, in order to optimize engineering design of the TRIC coal gasifcation plant.Key words :TRIC coal gasification technology ; Shell coal gasification lchnology; IGCC refomation project; coal gasification plamt; layout designdoi:10. 3969/j. issn. 1004 - 8901.2013. 01. 003根据国家关于加大力度实施“节能减排降碳”了处理煤量50V/d的中试装置。的战略要求,为寻求符合可持续发展战略的洁净煤TRIG煤气化技术的主要特点是循环比(循环发电技术,广东省东莞天明电力有限公司出资建设煤灰量与加入的新鲜煤粉的比值)高达50 ~ 100:1东莞市中科煤气化有限公司煤气化及配套工程,该的固体灰渣在循环气的输送下在床内不断进行循工程煤气化装置采用了美国KBR公司的“TRIC煤环,在较长时间内与加人的气化剂(空气或氧气以气化技术”,笔者以下重点阐述在IGCC改造项目中及蒸汽)进行反应并生成粗合成气,粗合成气在旋.TRIG煤气化技术的设备布置特点及其与Shell 煤气风分离器的作用下实现气固分离,气体送出气化化技术的比较。炉,固体循环回气化炉。TRIC提升管气化反应器(气化炉)与传统的的1 TRIG煤气化技术工艺循环流化床相比,其固体循环速率和气体速度要快TRIG煤气化技术基于KBR的流化催化裂化很多,提升管密度要高很多、因此具有较高的生产(FCC)技术,已有70多年的成功商业运行经验，能力和碳转化中国煤化工。1994年KBR公司在美国休斯顿建成了处理煤量1HCNM HG,作者简介:林静( 1soc年-),义,何用制夕八,cww年毕业于中国矿2 Vd的小试装置, 1996年在PSDF实验装置上建成业大学,工程师.从事化工工I程项目工艺管道布置专业的设计工作。化肥设计2013年第51卷1.1 TRIG煤气化技术工艺流程表1 TRIG 煤气化技术与Shell煤气化技术的比较TRIG煤气化技术与Shell煤气化技术很相似，项目TRIGShellTRIC煤气化工艺由磨煤及干燥、煤粉加压及给1气化炉特点循环流化床,固态气流床，液态料、煤气化、粗灰脱除、细灰脱除等单元构成。总排查。体流程为:原料煤(水分30%以下)经过磨煤及干2气化煤种褐煤、次烟煤等低褐煤、烟煤、 石油焦。燥单元生产粒度300μm左右,水分20%以下的煤3气化压力/MPa~4.02.0-4.0粉经过锁斗给料系统送人煤气化炉,与气化剂反气化温度/ C900~1 0s01 400~1 600应产生的900~1000 C左右的粗合成气经过废锅气化剂氧气/空气+蒸汽氧冷却副产中压蒸汽回收热量后,降温到340 C左进料方式干煤粉右经过过滤器除灰后送出煤气化装置。从气化炉氧气消耗330 ~400330~360.排出的粗灰以及过滤下来的细灰均通过带有内部/km'(CO + H2)盘管的冷却器和连续减压装置后约150C送到灰8 碳转化率/%对褐煤可达≥99仓存储。98以上1.2 TRIG煤气化技术工艺特点9冷煤气效率/%78 ~8378~83(1)尤其适合于高灰分和高水分的低阶煤,如)煤气中~80(干基、纯氧 ~90褐煤、次烟煤等。C0+H2/%气化时)(2)加压气化技术,温和的操作温度。操作压1 煤气中CH,/%2~4:0.1力3.4~4 MPa,操作温度- -般在 900~1 000心。2 对环境影响低(3)气化炉采用碳钢外壳加耐火材料设计,无13 气化炉备炉不需要内部件、膨胀节和煤烧嘴,无任何易损件。结构简单,制造费用低廉。作为2种先进的煤气化技术,其工艺技术都有(4)低成本、高寿命的耐火材料,设计使用寿命其独特的方面,但TRIG的独特优势是其能在空气10年以上。和氧气2种状态下工作:①空气模式适用于ICCO(5)较低的水耗量和氧耗量。发电用途;②氧气模式提供合成气,适用于多种化(6)清洁的合成气产品,不含焦油和酚类。学品和燃料的生产。另外, TRIG煤气化技术采用(7)不产生任何黑水。固态排渣,大大减少了水的用量。(8)废热锅炉副产大量高品位的过热高压2.2.2与 Shell气化炉结构及布置的比较蒸汽。Shell气化炉结构:气化炉为立式压力容器,炉内为水冷壁组成的气化室,煤气化烧嘴位于气化室2 IGCC 改造项目TRIG煤气化装置特点中下部,烧嘴2个1组对称布置。由煤气化烧嘴喷2.1磨煤与干燥及 煤粉加压给料系统人的煤粉、氧及蒸汽的混合物在1500 C高温下，瞬整个磨煤与千燥及煤粉加压给料系统的基本间完成煤的气化反应,生成CO +H2含量很高且夹原理与Shell煤气化的煤粉制备、煤粉加压给料系带飞灰的粗煤气,由下向上从气化炉顶排出。为防统相同，但也存在以下不同:①千燥煤粉的收集采止飞灰黏结在后序设备,在炉出口处喷人循环返回用一级袋式过滤器,而Shell煤气化技术采用二级的低温煤气,将其急冷至900 C,使飞灰成为固态，袋式过滤器;②煤粉加压给料系统采用4个系列,而再进人合成气冷却器回收热量,煤气温度降至Shell煤气化采用2个系列;③煤粉加压给料系统增350 C左右进入后序设备。高温粗煤气的大量显加脏氮气回收罐,对系统中氮气进行回收利用。热,在气化炉的水冷壁和合成气冷却器内得到回.整个磨煤与干燥及煤粉加压给料系统的布置收,根据蒸汽平衡,可产生高压、中压的饱和蒸汽或与Shell煤气化的布置原理基本相似。过热蒸汽。为保证上述设备的运行安全,气化炉水2.2 煤气化系统冷壁及合成气冷却器均采用循环泵强制循环操作。2.2.1与 Shell煤气化技术的比较TRIC煤TH中国煤化工某气化气化炉TRIG煤气化技术与Shell煤气化技术的比较见结构相对简CN MH G层是普通的表1。碳钢结构,正常的表面温度约为180C,中间层为保