東莞IGCC改造工程中TRIG氣化爐技術(shù)探討

科技前沿東莞IGCC改造工程中TRIG氣化爐技術(shù)探討李輝(東莞國能清潔能源工程技術(shù)有限公司，廣東東莞523000)摘要東莞IGCC改造項目的煤氣化裝置是TRIG煤氣化技術(shù)的首個(gè)商業(yè)應用項目。介紹了TRIG煤氣化爐的氣化反應、設備特點(diǎn);分析了TRIG氣化爐的適用性。[關(guān)鍵詞] IGCC改造項目;氣化爐;褐煤;適用性根據國家“節能減排降碳”的戰略要求，東莞天明電力有限公司在尋求潔凈煤發(fā)電技術(shù)的基礎上，出資建設了IGCC改造工程，這是TRIG煤氣化技術(shù)的首個(gè)商業(yè)應用項目。TRIG 氣化爐工藝氣化爐的氣化反應主要發(fā)生在下混合區、上混合區、 上升管(圖1)。煤氣化科學(xué)遠落后煤氣化工藝，下述氣化反應機理的探討有待發(fā)展。防育蝕品1.1下混合區下混合區的主要功能是提供足夠的氣化爐容積，讓空氣和蒸汽混合并擴散于流化床里的煤炭顆粒當中。圖2在下混合區里的主要反應是燃燒反應: C+O2=CO2 (1)。 燃燒的.TRIG 氣化爐設備反應熱用于加熱空氣水和二氧化碳，使其在到達氣化爐J形腿入口前氣化爐的殼體為碳鋼，襯里為耐火材料圖2)。內層襯里與循環(huán)就達到980°C左右。下混合區也可發(fā)生: C+1/202=CO (2) 和C+顆粒和轉化氣接觸，是耐磨防腐蝕層;隔熱層在防腐蝕層和殼體之間,COz=2CO (3)。 在氣化褐煤時(shí)，因為循環(huán)顆粒中的含碳量低，反應防止金屬殼體過(guò)熱。氣化爐結構簡(jiǎn)單，無(wú)內部件、移動(dòng)件和膨脹節，有(2)和(3) 很少發(fā)生于下混合區。效的節省了設備投資費用。TRIG煤氣化氣化爐外形結構不規則，斜接12.上混合區上混合區的主要功能是提供足夠的空間讓新鮮空氣和煤與循環(huán)顆管數量多，0徑大、壁厚大，偏心斜交，凈重達1000多噸。如果整體制造，則存在運輸、安裝等困難，因此將氣化爐分成13段組進(jìn)行制造，?；旌喜⒈患訜岬焦ぷ鳒囟?。在上混合區中，反應(1) 到(3) 均會(huì )發(fā)生。煤粒迅速加熱，煤中在安裝現場(chǎng)將13段進(jìn)行閉環(huán)焊接安裝。因為外形的特點(diǎn)，整個(gè)氣化爐的水分迅速蒸發(fā)，大部分煤粉在噴入氣化爐后立即完成揮發(fā)反應。由于共有9處支撐:其中1處為固定支撐，1處為可滑動(dòng)支撐，2處為彈簧顆粒循環(huán)通過(guò)上混合區的速率高，加熱幾乎是瞬間的。加熱各種流體的支撐，其他5處為導向支架。3 TRIG氣化爐適用性熱源是循環(huán)顆粒的顯熱和空氣與再循環(huán)至混合區的炭之間的反應放熱的氣化技術(shù)的選擇應因煤制宜。一種氣化方式只 適用某種特定的煤，總和。某-種煤也只能采用特定的氣化方式。13上升管圖3是KBR試驗裝置針對次煙煤、煙煤和褐煤等煤種進(jìn)行氣化的上升管的主要功能是提供氣化重整變換反應和滯留的時(shí)間。在上升管里進(jìn)行煤揮發(fā)物(DPS) 的熱的和化學(xué)的重整變換: DPS碳轉化率對比?？梢钥闯?，TRIG 氣化褐煤的碳轉化率可高達98% ~+H20+CO2+熱- +CO+H2+CH4 (4) 和決定轉化會(huì )氣組分的反應CO+99%，說(shuō)明TRIG氣化工藝非常適合氣化褐煤等低階煤種。圖3 TRIG 氣化碳轉化率H2O=CO2+H2 (5)。 其它反應也會(huì )出現，如蒸汽氣化反應C+H2O=CO+H2 (6)。 (6) 和(3) 大大增進(jìn)轉化氣中的CO和H2的產(chǎn)量和濃伊劉者貴用抗化3州粉河五地福爾阿克自曰喝煤度，因此這些反應能影響(5) 的反應平衡。(3) 和(6) 都隨運行溫度氣氧上升而增加，且都產(chǎn)生CO,轉化反應平衡常數也隨氣化爐溫度增加而減小，所以氣化爐溫度上升必定提高碳轉化率和轉化氣中的co濃度。褐煤，具有高水分的特點(diǎn)。采用氣流床氣化，干燥水分制成煤粉，或制成低濃度的水煤漿，經(jīng)濟成本很高。采用TRIG氣化,原料煤的加工只需進(jìn)行少量的干燥、破碎和篩分，比氣流床節省能耗。TRIG氣化的CO+H/kNm2的氧耗相對低，即可減少空分的投資，也可減少制氧能耗和冷卻水耗量。TRIG氣化有空氣、純氧兩種方式，增大了投資選擇性。4結語(yǔ)我國資源缺油少氣富煤，褐煤等低階煤種約占煤炭?jì)α康?3%。上升管TRIG氣化技術(shù)是-種特別適合褐煤的煤氣化工藝,具有廣闊的應用前景。東莞IGCC改造工程選用TRIG氣化技術(shù)，集中體現能源的潔凈利用，有望成為電力等行業(yè)走新型工業(yè)化道路的有效模式。上混合區參考文獻][1] 游偉，趙濤，夏吳KBR傳輸集成式氣化技術(shù)綜述化肥設計,2012.下禁臺區[2]林靜,姜華,郭廣中國煤化工術(shù)的設備布置特點(diǎn)及其與Shell煤氣化(3]五環(huán)設計院，東CHCNMHG程初步設計.[4]KBR專(zhuān)有技術(shù)圖1TECHNOLOGT wiND 39