[发明专利]加压灰渣处理工艺及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种灰渣处理工艺及系统，具体说一种加压灰渣处理工艺及系统。

背景技术

目前，循环流化床由于较高的原料循环倍率，较高的传热、传质速率，已广泛应用于煤气化和锅炉领域，特别适合于我国劣质煤的利用。但目前大型加压循环流化床工艺并不成熟，技术问题之一是如何实现循环流化床的连续稳定排渣。连续稳定排渣是控制床层厚度，保证流化质量进而保障炉膛稳定反应的重要手段，排渣系统不稳定会导致流化床床层高度波动，直接影响流化床操作。而且煤气化及锅炉的炉渣温度达到800—1000℃，灰渣需冷却降温后才能进行后续处理。因此，灰渣热量回收系统对流化床排渣及床层稳定操作十分重要。

目前较为常用的冷渣器有流化床式冷渣器和滚筒式冷渣器。风水联合式的流化床冷渣器采用流化床原理用冷风和水冷埋管与炉渣进行换热，如重庆大学申请的专利号为ZL200710092413.7的复合式流化床冷渣器，其单台处理量大，在大容量循环流化床锅炉上应用较多，但它存在以下不足:（1）对流化床进料粒径分布要求较高，一般要求径粒控制在1mm以下，若大颗粒或瞬时大流量灰渣进入流化床冷渣器，当流化风不足时易在冷渣器内沉积，造成结焦，堵塞；（2）冷渣器水冷埋管在水冷器的下段，极易磨损；（3）风冷比例偏高，风冷换热后的气体热量几乎不能有效回收，直接外排后对环境易造成影响，若回用则又存在需要对其降温处理，增加能耗的问题；（4）灰渣由上级系统排出时，均为带压状态，而进入冷渣系统降温时，由于需要同步进行风冷，因此操作压力又为常压，这种压力变换下，存在难以维持上级系统操作压力的问题；（5）换热的管束集中在冷渣器的下段，灰渣在换热管束间的停留时间短，灰渣在重力的作用下易停留在冷却器内的管束间堵塞系统；（6）冷渣器内有多个隔墙，影响流化及换热效果，可能存在部分隔墙间的换热室内结焦的问题。这都影响了流化床式冷渣器连续安全经济运行。目前，主要运用的流化床式冷渣器形式为多仓式选择性排灰冷渣器。

滚筒式冷渣器对进料粒径要求不高，但是随着循环流化床锅炉等设备大型化的推进，滚筒式冷渣器处理灰渣能力有限，运行易受煤种灰分波动影响，难以放大的缺陷也愈显突出。相对于流化床式冷渣器，滚筒式冷渣器主要运行问题在于：（1）灰渣磨损严重，特别是渣的入口部位更是需要经常修理，且旋转水接头易漏水；（2）电耗高；（3）高温加压操作密封困难。同时，滚筒冷渣器通常采用工业水或电厂冷凝水作为灰渣的冷却介质，灰渣从炉膛带走的显量不能被有效利用。

综上所述，加压流化床由于冷渣机密封问题，更适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损，风冷比例过大，易结焦、堵渣等问题，因此有必要开发性能更好的流化床式冷渣器，降低冷渣器运行风量，提高其对进料粒径分布的适应性及其水冷比例，提高冷渣器的运行安全性和可靠性。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、系统运行成本和投资成本低、热量回收效率高、水冷管不易磨蚀的、灰渣粒径适用范围广、可适用于带压降温的加压灰渣处理工艺。

本发明还提供一种用于上述工艺的灰渣处理系统。

本发明工艺包括：将压力为3-4Mpag、温度为900-1000℃、粒径为30-2000微米的高温灰渣以气力式输送的方式由底部的灰渣入口进入一级流化床冷却器中，在流化气的作用下以流化的方式与顶部的刺刀式水冷管中的冷却水间接换热降温至300-330℃，然后由一级流化床冷却器上段的灰渣出口经水冷夹套管进入二级冷却器中，通过灰渣入口处的旋风分离器沉降后与下段的冷却盘管中的冷却水换热降温至80-170℃，降温后的灰渣及小部分气体由底部排出，经降压后送入下游系统，其余经旋风分离器分离的大部分气体经顶部的过滤器过滤后，再经压力调节阀排出作为循环气回用；所述刺刀式水冷管及水冷夹套内换热后的汽液混合物送入汽包分离出低压蒸汽和水，分离出的水与新鲜的冷却水一起回送入刺刀式水冷管及水冷夹套内与高温带压灰渣进行换热。

进一步的，控制二级冷却器灰渣出口的背压小于一级流化床冷却器灰渣入口的压力1-3bar，控制一级流化床冷却器内灰渣的输送速度为3-5m/s。

所述流化气和灰渣重量比为0.8-1.5，所述刺刀式水冷管的管束间距100mm-200mm。

所述高温带压灰渣经J型料腿送入一级流化床冷却器的底部进口，同时向J型料腿及一级流化床冷却器下段补入松动气以保证高温带压灰渣输送入一级流化床冷却器。