鲁奇FBDB气化工艺的干灰处理方案 本文关键词：气化，工艺，方案，鲁奇，FBDB
鲁奇FBDB气化工艺的干灰处理方案 本文简介：鲁奇FBDBTM气化工艺的干灰处理方案液空全球工程建设中心鲁奇固定床干底排灰气化（FBDBTM）技术是领先的煤气化技术之一。目前全球大约有200多台这样的气化炉在运行。它是非熔渣，高压煤气化工艺，适合所有煤阶，尤其适合高灰熔点和/或高水分煤。对于该气化工艺，煤分批从气化炉顶部进入，向下与高压氧气和高
鲁奇FBDB气化工艺的干灰处理方案 本文内容：
鲁奇FBDBTM气化工艺的干灰处理方案
液空全球工程建设中心鲁奇固定床干底排灰气化（FBDBTM）技术是领先的煤气化技术之一。目前全球大约有200多台这样的气化炉在运行。它是非熔渣，高压煤气化工艺，适合所有煤阶，尤其适合高灰熔点和/或高水分煤。对于该气化工艺，煤分批从气化炉顶部进入，向下与高压氧气和高压蒸汽逆向接触按顺序被干燥，热解，气化和燃烧。
原料气从气化炉顶部采出，灰从底部排出。气化炉在略微低于灰熔点的温度下运行。因此所生成的灰没有熔化但有些烧结。经减压后，灰在大约350～400℃左右以热的固体颗粒从灰锁排出。
热合成气离开气化炉后经冷却净化处理以满足所需的产品规格。气体净化单元（即鲁奇低温甲醇洗Rectisol?）回收石脑油作为气化副产品。气体冷却部分产生的冷凝液经不同的步骤处理后回收可销售的副产品。这些处理步骤包括鲁奇煤气水处理和焦油/中油回收工艺（GLSTM），鲁奇酚回收Phenosolvan?工艺，鲁奇氨回收CLLTM工艺，以及废水处理工艺。经处理后，几乎可以将水100%回收后返回到工厂水循环中。
鲁奇固定床气化工艺能效高。气化和燃烧的大部分热量被回收，在气化炉夹套中产生高压蒸汽，预热从气化炉顶部进入的新鲜煤。鲁奇固定床气化工艺的效率相对于其他气化技术是最高的，这主要归功于逆流工艺和合成气中高甲烷含量。
灰处理系统
全球所有运行的鲁奇固定床气化装置均采用湿法排灰工艺。这是传统的，成熟的湿灰处理解决方案，基于湿法处理灰渣工艺，需要大量的水将灰冲至渣沟。渣沟为水泥沟渠结构，布置在气化单元正下方。气化单元排出的灰分批卸入渣沟，用高压水将灰冲至沟底。灰水浆离开渣沟后去往下游灰水分离单元。
图/湿灰水利处理工艺
在灰水分离系统单元中，灰和水通过筛滤，澄清和过滤后分离。净化的水返回至渣沟。离开该单元的灰是湿灰，意味着大量的水随灰排出系统。因此需要向渣沟补充所损失的水。湿灰处理解决方案具有工艺成熟、高可靠性和高在线率、无需压碎灰等特点，是处理鲁奇固定床气化炉产生的易磨蚀热灰的比较可靠的方法。鲁奇固定床气化装置的运行经验表明湿法排灰工艺的在线率接近100%。粒径的分布不是主要问题，在水分离系统单元的第一步筛滤可将所有大颗粒去除，只有细灰水浆必须通过之后的泵，澄清和压滤工艺进行处理。因此无需压碎机。
然而，湿灰处理方案并不是没有缺点。对于一个不具备水量和水源条件的新厂而言，湿法排灰的水耗是主要问题。湿法排灰工艺的运行成本高，一方面是因为用泵提供大量高压水以将灰冲至渣沟底部，另一方面是需要补充水。在灰水分离系统单元，需要设置大能力的澄清池，压滤机和蓄水池来处理灰和水。湿法排灰工艺需要较大的空间。湿灰用作填埋场材料通常需要复合衬彻，影响投资。此外，其湿灰应用没有得到相应开发。
因此，法液空全球工程建设中心开发了替代方案以满足目前市场和客户的如下需求：减少水足迹、省略灰浆分离单元、改善运行成本（公用工程和维护）、干灰作为副产品、从热灰中回收热量。
鲁奇固定床气化工艺产生的灰与燃煤锅炉产生的灰在粒径分布，温度，硬度和磨蚀指数都不相同。相对于鲁奇固定床的灰，燃煤锅炉的灰粒径更小，更热，磨蚀更小。下表显示了处理前灰的规格。
表/灰的典型规格
条件
值
正常温度
350～400℃
压力
1Barabs
单位热量
1.2kJ/kg℃
堆密度（干基）
860～1050kg/m3
空隙空间
Approx.50%
粒径分布
0～25mm
69.20%
25mm～100mm
30.80%
组分
干基，wt%
SiO2
30～50%
Fe2O3
20～40%
Al2O3
20～40%
CaO
0～20%
MgO
0～10%
其它
1～5%
替代方案
有多种在完全干燥条件下处理灰的方案；对于燃煤锅炉，已有底部灰的收集，运输，冷却和储存等成熟方法。法液空全球工程建设中心评估了这些方法对鲁奇固定床气化炉的灰处理的适应性，并经过市场调研后，选择了三种适合处理鲁奇固定床气化炉灰的干灰处理工艺。
方案1：在本方案中，气化灰收集在冷却螺旋输送机上并被输送。输送机上配有水冷夹套。灰与夹套冷却水间接接触被冷却。冷却的灰从螺旋输送机的另一端离开进入下一个输送机被直接送至储仓。灰定期从储仓排空作进一步处理。
方案2：在本方案中，一个特殊输送机——通常用于收集燃煤锅炉的底部灰——收集和输送气化灰。这种特殊输送机在输送过程中冷却灰。在输送机的里面，空气逆向吹过输送机板上的灰层，灰与空气直接接触被冷却。输送机的末端抬高，灰直接被送入储料槽。
方案3（马伽蒂电力集团Magaldi
Power干灰处理方案）：在本方案中，气化灰收集在用于处理高温灰的特殊不锈钢输送机上并被输送。热灰送至冷却器，与空气直接接触被冷却。一旦冷却后，灰通过斗式提升机送至储仓。
图/干灰处理方法
这3种方案各有优缺点。本文中，具体讨论方案3。因为方案3总体成本（运行成本和投资成本）最具竞争力，同时可靠性高，满足风险评估标准。
马伽蒂电力集团总部在意大利的萨勒诺，在电力，水泥，冶金和矿业行业的热散料处理方面世界领先。该集团研发了处理鲁奇固定床气化工艺排灰的独特方案，并配置专利设备：ECOBELT?抽取机，ECOBELT?输送机和接触冷却器。
首先鲁奇固定床气化炉的灰由ECOBELT?抽取机收集，抽取机是钢网带式输送机，由防尘钢壳完全包附，以防止任何灰或气泄露到大气中。抽取机的设计用于从气化炉中抽出热灰，其对粒径不敏感，磨损，电力消耗和噪音都达到最小。热灰从ECOBELT?抽取机输送至ECOBELT?输送机，ECOBELT?输送机是钢带输送机，也由防尘钢壳包附——目的与抽取机一样。ECOBELT?输送机能够长距离输送并提升物料。ECOBELT?输送机的在线率>99.6%，这要归功于马伽蒂电力集团带网盘的特殊钢带的损伤容限设计。热灰从ECOBELT?输送机输送至灰压碎机以限定粒径（通常至80mm）。压碎机的能力较小，成本低，因为原灰中粒径大于80mm的灰量小于总灰的5%（重量比），电力消耗较少。压碎后，灰输送至Contact
Cooler?接触冷却器。
图/马伽蒂电力集团灰处理工艺
为了获得最大的冷却效率，80mm是接触冷却器内所允许的最大粒径。在接触冷却器内，灰与空气直接接触后被冷却到100～150℃，然后被斗式提升机送至灰仓的顶部。灰仓定期将灰从底部排出到卡车上。灰可以利用作为填埋场材料或作为水泥/砖工业的原料。少量空气在ECOBELT?抽取机和输送机内循环以避免可燃气的累积。
抽取机和输送机内的循环空气和接触冷却器的空气送至袋式过滤器系统以脱除灰尘。不含尘的热空气或者加热锅炉给水/工艺物流等以回收热量，或者直接排到大气中。
该技术优势明显：零水耗，运行成本低，无排放水的处理，干灰可用于水泥/砖/道路建设，基于输送机的方案简单，热灰的热量可回收，与湿灰处理系统的可靠性和在线率相同，操作和维修简单，并且在燃煤锅炉装置中有业绩。
法液空全球工程建设中心针对马伽蒂电力集团方案的经济性进行了详细的评估。结论如下：（1）假设灰不能卖至砖/水泥制造企业，马伽蒂电力集团的灰的处置成本比湿灰处置成本低5%。（2）假设10%的灰可以卖至砖/水泥制造企业，马伽蒂电力集团的灰的处置成本比湿灰处置成本低11%。（3）马伽蒂电力集团方案所需占地面积比湿灰少65%。
处置成本是指灰收集，传送，储存及处理的总费用，考虑以下因素：总运行费用、总投资费用、在气化装置底部安装干灰系统增加气化装置所提高其高度造成的结构费用、尘处理系统、无热回收。
液空集团全球工程中心已经就鲁奇固定床干底排灰气化技术的灰处理替代方案研发进行大量研究。
本研究认为市场上有多种方案可以有效地处理鲁奇固定床干底排灰气化的干灰，同时保持现有的可靠性和技术风险性。凭借其技术和经济优势高于其它同类调查方案。液空集团全球工程建设中心确定马伽蒂电力集团的干灰处理技术为最佳方案。
（作者单位分别为法国液化空气集团全球工程技术鲁奇公司、意大利Magaldi
Power
GmbH公司）