Shell爐 煤粉鎖斗充壓程序改進

張韶潔, 段 磊, 孔 嚴

(1.河南煤業(yè)化工集團中原大化公司,河南 濮陽 457004; 2.河南煤業(yè)化工集團鶴煤煤化工籌建處,河南 鶴壁 458000)

Shell爐 煤粉鎖斗充壓程序改進

張韶潔1, 段 磊2, 孔 嚴1

(1.河南煤業(yè)化工集團中原大化公司,河南 濮陽 457004; 2.河南煤業(yè)化工集團鶴煤煤化工籌建處,河南 鶴壁 458000)

介紹了Shell爐煤粉鎖斗充壓程序,分析了V1204加壓程序在運行過程中存在的不足,并針對性地提出了一些改進措施。

Shell爐;鎖斗;充壓;煤氣化;改進

引言

Shell煤氣化技術(shù)(SCGP)是目前世界上較為先進的、屬于氣流床氣化的第2代煤氣化技術(shù),固體粉料的輸送是其核心技術(shù)之一,其煤粉輸送主要依據(jù)重力流的原理進行,煤粉加料設備自上而下布置在一個框架之內(nèi),形象稱之為“冰糖葫蘆”。

1 Shell爐煤粉給料系統(tǒng)

為了給煤粉加壓,Shell爐的煤粉給料選擇鎖斗系統(tǒng)。通過給料鎖斗(見圖1)實現(xiàn)了常壓煤粉倉和高壓給料倉的連接,煤粉從煤粉給料倉被輸送到煤燒嘴。為了給煤粉輸送提供動力及保證系統(tǒng)安全,煤粉給料倉壓力要較氣化爐高0.5 MPa～1.0 MPa。Shell爐給料過程如下:

1)煤粉靠自身重力由常壓煤粉倉(V1201)進入給料鎖斗(V1204),達到高料位后,切斷進料閥門A,對所有低壓設備進行隔離;

2)打開12Xv0125,對V1204加壓(加壓氣體為CO2或N2,由高壓氣體管網(wǎng)提供),待達到一定壓力后,打開12Xv0129和12Xv0130,繼續(xù)加壓。與高壓給料倉(V1205)壓力相同后,關閉12Xv0125、12Xv0129和12Xv0130,然后打開兩容器之間的平衡閥。氣體是通過燒結(jié)金屬進入V1204的;

3)一旦V1205料位低到需要加入另一批煤時,打開V1204底部,切斷閥門B,向V1205放料。待煤粉全部進入V1205(即V1204為低料位)后,關閉閥門B;

4)將V1204與V1205隔離,打開切斷閥門C,對V1204進行泄壓。V1204為常壓后,將閥門C關閉,然后打開閥門A,進行V1204的再一次進料。

由此可見,V1204是煤粉給料系統(tǒng)中極為關鍵的環(huán)節(jié),其工作方式為:進料→加壓→放料→泄壓→進料的循環(huán)過程。

圖1 Shell爐煤粉鎖斗

2 V1204加壓程序

在Shell爐的設計中,煤粉給料過程是通過程序控制而自動實現(xiàn)的。其中,V1204的加壓是該程序的核心部分。V1204加壓程序中,12Xv0125先于12Xv0128、12Xv129、12Xv0130打開,主要作用是對V1204頂部的煤粉鎖斗過濾器(S1202)進行反吹:一方面,將泄壓過程中吸附在S1202中的煤粉反吹回V1204中;另一方面,可以防止V1204底部先加壓,揚起煤粉,如此則會有更多的煤粉進入S1202。因此,Shell爐設計初衷是合理的,但實際運行中V1204向V1205的下料過程卻極為不順暢,需經(jīng)多次破橋才能完成,延長了下料時間,增加了操作人員的勞動負荷,影響了氣化爐高負荷穩(wěn)定運行的實現(xiàn)。

2.1 V1204加壓程序的不足

1)V1204升壓過程中先通過12Xv0125,從V1204頂部加入的氣體量太大,而且12Xv0128、12Xv129、12Xv0130在12Xv0125開啟后很長時間才打開,煤粉從上向下受壓時間比較長,而不是在一個流化的狀態(tài)下加壓。其后果是,煤粉被壓實壓緊,容易堵塞設備通氣錐(X1204),再打開12Xv0128從底部對設備加壓時,X1204單向受壓過大,容易造成X1204的破損。程序中若縮短從12Xv0125充入氣體的時間,又會造成該階段內(nèi)V1204壓力達不到要求。而當從下部加入氣體時,將引起V1204內(nèi)煤粉的上揚,進而進入S1202,待下次S1202反吹時,又容易造成S1202內(nèi)件的折斷。

2)剛打開12Xv0128、12Xv0130時,加壓氣體管網(wǎng)和V1204間的壓差過大,容易造成管道充氣錐(X1203)和設備通氣錐(X1204)的擊毀。

2.2 V1204加壓程序的改進

1)將12Xv0125、12Xv0128、12Xv0130由兩位閥調(diào)整為流量調(diào)節(jié)閥,即12Fv0125、12Fv0128、12Fv0130,并將12Xv0129下游的12Pv0102變更為12Fv0102。在12Fv0125、12Fv0128、12Fv0130上游管線上各增加1個旋渦流量計,即由12FIC0125、12FI C0128、12FIC0130分別控制12Fv0125、12Fv0128、12Fv0130。同時,12FIC0102和原壓差控制器12PD I C0102經(jīng)過邏輯選擇實現(xiàn)12Fv0102的控制(一般情況下,12Fv0102由12FIC0102調(diào)節(jié),而當V1204壓力和充壓管網(wǎng)壓差達到一定程度后, 12Pd0102就將接受12Fv0102的控制)。

2)減小12Fv0125初始開度,并縮短12Fv0128、12Fv129、12Fv0130與12Fv0125開啟的間隔時間。這樣,在V1204壓力還比較低的情況下,就可打開12Fv0128、12Fv129和12Fv0130,保證煤粉能處在流化形態(tài)下加壓。

3)12Fv0128、12Fv129和12Fv0130初始開度不能太大。充壓過程中,其開度隨V1204壓力的增加而逐步增大。

4)燒結(jié)金屬均為疲勞設備,V1204充壓過程中承受的內(nèi)外壓差變化可能很大。為了實現(xiàn)它的安全運行,我們在程序中引入壓差保護,即在12Fv0128、12Fv0130后引入1個壓力變送器,接入DCS系統(tǒng),實現(xiàn)壓差聯(lián)鎖。即,其與V1204內(nèi)壓力的差值過大或過小,都會將聯(lián)鎖12Fv0128、12Fv0130關閉,停止V1204的加壓或破橋操作。

5)S1202的濾棒出現(xiàn)斷裂的情況,除設備自身質(zhì)量、安裝情況及充壓用N2含油外,也和V1204充壓過程中對其反吹不力有關。所以,在V1204充壓后期(即V1204壓力達到3.0 MPa后),應開大12Fv0125,盡可能地將S1202內(nèi)的煤粉吹除。

2.3 其他改進事項

為了保證燒結(jié)金屬的良好通氣性,對其孔隙率有如下要求:

1)煤粉粒徑過細,可能會滲透進燒結(jié)金屬,造成局部通氣性能的下降;

2)煤粉濕度較大,會出現(xiàn)煤粉結(jié)塊的情況,如此也可能造成燒結(jié)金屬局部壓差過大;

3)V1204充裝煤粉過多時,在充壓過程中,可能會有較多的煤粉進入S1202,這對S1202的濾棒是極為不利的;

4)若所用的壓縮機為往復式,不可避免地在V1204充壓用的氣體中會有一定量的潤滑油脂。油脂可能通過充壓氣體黏附在燒結(jié)金屬上,造成充壓微孔的堵塞。

總之,應嚴格控制煤粉的粒度和濕度及V1204的裝料質(zhì)量。同時,每天都應該將氣體緩沖罐打開導淋1次,以檢查潤滑油脂的累積情況,保證充壓用氣的品質(zhì)。

3 結(jié)語

經(jīng)過改造,V1204加壓時間基本沒有改變。由于V1204升壓基本是在煤粉呈流化狀態(tài)下完成的,因此經(jīng)過程序的2次自動破橋后,煤粉即能下料完全,免除了氣化爐提升負荷原料供應不上的后顧之憂。同時,在嚴格控制進入V1204的物料品質(zhì)和投用燒結(jié)金屬的壓差聯(lián)鎖保護后,燒結(jié)金屬基本上都保證了設計使用壽命。通過采取上述一系列措施,解決了煤粉下料試車過程中出現(xiàn)的問題,保證了煤粉輸送系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

Abstract:Author introduces the coal feeding sequence of Shell gasifier and analyses its deficiency.For solving thisproblem,author has advanced some improvementmeasures.

Key words:Shell gasifier;lock hooper;pressurization;improvements

The improvements of coal feeding sequence of Shell gasifier

ZHANG Shao-jie1,DUAN Lei2,KONG Yan1
(1.Zhongyuan Dahua Co.,L td.,Henan Coal Chem ical I ndustry Group,Puyang Henan 457004,China; 2.HebiCoal Industry Co.,L td.,Henan Coal Chem ical I ndustry Group,Hebi Henan 458000,China)

TQ545

A

1004-7050(2010)06-0047-02

2010-09-15

張韶潔,男,1982年出生,2007年畢業(yè)于鄭州大學,主要從事Shell煤氣化爐的工藝操作。