[發明專利]加壓灰渣處理工藝及系統

有效

• 申請號: 201310513537.3
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103528055A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 李大振
• 申請（專利權）人: 湖北華慶石化設備有限公司
• 主分類號: F23C10/24
• 分類號: F23C10/24;F23C10/18
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 涂潔

技術領域

本發明涉及一種灰渣處理工藝及系統，具體說一種加壓灰渣處理工藝及系統。

背景技術

目前，循環流化床由于較高的原料循環倍率，較高的傳熱、傳質速率，已廣泛應用于煤氣化和鍋爐領域，特別適合于我國劣質煤的利用。但目前大型加壓循環流化床工藝并不成熟，技術問題之一是如何實現循環流化床的連續穩定排渣。連續穩定排渣是控制床層厚度，保證流化質量進而保障爐膛穩定反應的重要手段，排渣系統不穩定會導致流化床床層高度波動，直接影響流化床操作。而且煤氣化及鍋爐的爐渣溫度達到800—1000℃，灰渣需冷卻降溫后才能進行后續處理。因此，灰渣熱量回收系統對流化床排渣及床層穩定操作十分重要。

目前較為常用的冷渣器有流化床式冷渣器和滾筒式冷渣器。風水聯合式的流化床冷渣器采用流化床原理用冷風和水冷埋管與爐渣進行換熱，如重慶大學申請的專利號為ZL200710092413.7的復合式流化床冷渣器，其單臺處理量大，在大容量循環流化床鍋爐上應用較多，但它存在以下不足:（1）對流化床進料粒徑分布要求較高，一般要求徑粒控制在1mm以下，若大顆粒或瞬時大流量灰渣進入流化床冷渣器，當流化風不足時易在冷渣器內沉積，造成結焦，堵塞；（2）冷渣器水冷埋管在水冷器的下段，極易磨損；（3）風冷比例偏高，風冷換熱后的氣體熱量幾乎不能有效回收，直接外排后對環境易造成影響，若回用則又存在需要對其降溫處理，增加能耗的問題；（4）灰渣由上級系統排出時，均為帶壓狀態，而進入冷渣系統降溫時，由于需要同步進行風冷，因此操作壓力又為常壓，這種壓力變換下，存在難以維持上級系統操作壓力的問題；（5）換熱的管束集中在冷渣器的下段，灰渣在換熱管束間的停留時間短，灰渣在重力的作用下易停留在冷卻器內的管束間堵塞系統；（6）冷渣器內有多個隔墻，影響流化及換熱效果，可能存在部分隔墻間的換熱室內結焦的問題。這都影響了流化床式冷渣器連續安全經濟運行。目前，主要運用的流化床式冷渣器形式為多倉式選擇性排灰冷渣器。

滾筒式冷渣器對進料粒徑要求不高，但是隨著循環流化床鍋爐等設備大型化的推進，滾筒式冷渣器處理灰渣能力有限，運行易受煤種灰分波動影響，難以放大的缺陷也愈顯突出。相對于流化床式冷渣器，滾筒式冷渣器主要運行問題在于：（1）灰渣磨損嚴重，特別是渣的入口部位更是需要經常修理，且旋轉水接頭易漏水；（2）電耗高；（3）高溫加壓操作密封困難。同時，滾筒冷渣器通常采用工業水或電廠冷凝水作為灰渣的冷卻介質，灰渣從爐膛帶走的顯量不能被有效利用。

綜上所述，加壓流化床由于冷渣機密封問題，更適合采用流化床式冷渣器。而流化床式冷渣器目前存在埋管磨損，風冷比例過大，易結焦、堵渣等問題，因此有必要開發性能更好的流化床式冷渣器，降低冷渣器運行風量，提高其對進料粒徑分布的適應性及其水冷比例，提高冷渣器的運行安全性和可靠性。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述技術問題，提供一種工藝簡單、系統運行成本和投資成本低、熱量回收效率高、水冷管不易磨蝕的、灰渣粒徑適用范圍廣、可適用于帶壓降溫的加壓灰渣處理工藝。

本發明還提供一種用于上述工藝的灰渣處理系統。

本發明工藝包括：將壓力為3-4Mpag、溫度為900-1000℃、粒徑為30-2000微米的高溫灰渣以氣力式輸送的方式由底部的灰渣入口進入一級流化床冷卻器中，在流化氣的作用下以流化的方式與頂部的刺刀式水冷管中的冷卻水間接換熱降溫至300-330℃，然后由一級流化床冷卻器上段的灰渣出口經水冷夾套管進入二級冷卻器中，通過灰渣入口處的旋風分離器沉降后與下段的冷卻盤管中的冷卻水換熱降溫至80-170℃，降溫后的灰渣及小部分氣體由底部排出，經降壓后送入下游系統，其余經旋風分離器分離的大部分氣體經頂部的過濾器過濾后，再經壓力調節閥排出作為循環氣回用；所述刺刀式水冷管及水冷夾套內換熱后的汽液混合物送入汽包分離出低壓蒸汽和水，分離出的水與新鮮的冷卻水一起回送入刺刀式水冷管及水冷夾套內與高溫帶壓灰渣進行換熱。

進一步的，控制二級冷卻器灰渣出口的背壓小于一級流化床冷卻器灰渣入口的壓力1-3bar，控制一級流化床冷卻器內灰渣的輸送速度為3-5m/s。

所述流化氣和灰渣重量比為0.8-1.5，所述刺刀式水冷管的管束間距100mm-200mm。

所述高溫帶壓灰渣經J型料腿送入一級流化床冷卻器的底部進口，同時向J型料腿及一級流化床冷卻器下段補入松動氣以保證高溫帶壓灰渣輸送入一級流化床冷卻器。