灰融聚流化床粉煤氣化裝置備煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)

畢可軍

(陜西秦晉煤氣化科技有限公司,陜西西安 710075)

伴隨著我國采煤機(jī)械化程度的提高,產(chǎn)生了大量粉煤,如2008年我國無煙煤原煤產(chǎn)量達(dá)到4.4×108t,平均出塊率17.6%,市場上塊煤供不應(yīng)求,而粉煤卻嚴(yán)重積壓。因此,我國急需合理、高效利用粉煤。

灰融聚流化床粉煤氣化技術(shù)可以直接用0～6 mm粉煤作為氣化原料,是合理、高效利用機(jī)械化采煤產(chǎn)生大量粉煤的好途徑。在灰融聚流化床粉煤氣化技術(shù)產(chǎn)業(yè)化過程中,往往因?qū)υ戏勖褐苽湎到y(tǒng)的重視不夠,而影響灰融聚流化床粉煤氣化裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 灰融聚流化床粉煤氣化裝置對備煤系統(tǒng)的要求

灰融聚流化床粉煤氣化技術(shù)對煤種適應(yīng)范圍較寬,應(yīng)用煤種確定后,對備煤系統(tǒng)的要求主要是原料粉煤粒度分布和外在水分含量。

1.1 原料煤粒度

灰融聚流化床粉煤氣化裝置要求原料煤的粒度在0～6 mm,顆粒平均粒度為1.2 mm,粒度≤1 mm的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不應(yīng)超過30%,最大粒度不超過8 mm。原料粉煤粒度過小,易造成煤氣夾帶粉塵量過大,從而造成后續(xù)熱回收系統(tǒng)熱負(fù)荷增加和廢熱回收器磨損等問題;原料煤粒度過大,導(dǎo)致不易流化而聚集在氣化爐底部,從而形成局部結(jié)焦。如果原料煤粒度過小或過大,在實(shí)際操作中一般采取減小或增大氣量操作,從而使氣化運(yùn)行指標(biāo)偏離正常值;如果原料粉煤既含過多小顆粒又含過多大顆粒,導(dǎo)致操作難度增加,床層不易建立,整個氣化系統(tǒng)處于不穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。因此,合理的原料粉煤顆粒粒度分布是保證灰融聚流化床粉煤氣化爐正常流態(tài)化及整個氣化系統(tǒng)正常運(yùn)行的首要條件。

1.2 外在水分

灰融聚流化床粉煤氣化裝置要求原料粉煤外在水分≤5%,最大含量不超過8%。原料粉煤含外在水分過高,易導(dǎo)致原料粉煤在給料斗處形成掛壁粘結(jié)或架橋,螺旋給料機(jī)堵塞不給料,從而直接影響氣化裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。另外,原料粉煤含外在水分過高,將導(dǎo)致煤耗和氧耗增加。

1.3 異 物

灰融聚流化床粉煤氣化裝置要求原料粉煤中不存在異物,如鐵絲、木條、繩頭等異物,此類異物易導(dǎo)致加煤系統(tǒng)下料不暢,更嚴(yán)重的是將導(dǎo)致螺旋給料機(jī)堵塞,不給料。

2 備煤系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)

2.1 備煤系統(tǒng)布置形式

根據(jù)灰融聚流化床粉煤氣化裝置對備煤系統(tǒng)的要求以及原料粉煤含水量等因素,其備煤系統(tǒng)流程可簡單概括為如下兩種。

(1)篩分—干燥

篩分—干燥布置形式要求原料粉煤外在水分≤14%,采用先篩分后干燥的工藝,工藝流程見圖1。

(2)干燥—篩分

干燥—篩分布置形式應(yīng)用于原料粉煤外在水分>14%,如褐煤等,采用先干燥后篩分的工藝,工藝流程見圖2。

圖1 灰融聚流化床粉煤氣化裝置備煤系統(tǒng)布置形式一

圖2 灰融聚流化床粉煤氣化裝置備煤系統(tǒng)布置形式二

2.2 備煤工藝流程

灰融聚流化床粉煤氣化裝置備煤工藝流程如圖3所示。帶防雨棚的貯煤庫內(nèi)貯存的原料粉煤,經(jīng)鏟車推向受煤斗,由1#皮帶輸送機(jī)送入振動篩進(jìn)行篩分,其中6 mm以下的粉煤直接進(jìn)入烘干系統(tǒng),6 mm以上的粉煤進(jìn)入細(xì)破碎機(jī)破碎后進(jìn)入烘干系統(tǒng)。烘干系統(tǒng)采用立式烘干機(jī)進(jìn)行烘干,使破碎篩分后的原料粉煤外在水分烘干至5%以下,然后進(jìn)入2#斗提機(jī),提升到氣化爐加煤系統(tǒng)的煤倉。

圖3 灰融聚流化床粉煤氣化裝置備煤工藝流程圖

3 立式烘干機(jī)

立式烘干機(jī)是水泥廠最常用的烘干設(shè)備,主要用于建材、化工生產(chǎn)中的粘土、礦渣、煤炭和礦石等原輔材的烘干。

3.1 立式烘干機(jī)工作原理

在立式烘干機(jī)底部溫度達(dá)400～450℃條件下,首先根據(jù)智能料位儀的指示控制斗式提升機(jī),將≤6 mm的原料粉煤提升進(jìn)入預(yù)熱帶,經(jīng)電動截流器計(jì)量送入數(shù)組相互重疊的散料錐、滑料盆,反復(fù)均勻滑落,再經(jīng)數(shù)組電動截流配重秤逐步進(jìn)入烘干帶,預(yù)熱烘干后的原料粉煤自由沉落,進(jìn)入干燥帶。原料粉煤經(jīng)過預(yù)熱帶、烘干帶、干燥帶不斷同上升的熱氣流反復(fù)迂回?fù)Q熱,其中的金屬物體等又可通過熱傳導(dǎo)和熱輻射的方式傳熱給原料粉煤,最后在自動測濕儀的控制下將含水分≤5%的干燥原料粉煤用電振機(jī)自動輸出,再由皮帶輸送機(jī)和斗式提升機(jī)送入氣化爐加煤系統(tǒng)。立式烘干機(jī)底部熱風(fēng)爐有溫度檢測儀,根據(jù)原料粉煤所需溫度提供相應(yīng)的熱量。

3.2 立式烘干機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

立式烘干機(jī)采用多組箅盆,其箅錐采取一定的角度及間距設(shè)計(jì),適應(yīng)粉煤的干燥,常用φ2000 mm立式烘干機(jī)烘干粉煤的主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 φ2000 mm立式烘干機(jī)烘干粉煤的主要技術(shù)參數(shù)

3.3 立式烘干機(jī)運(yùn)行

3.3.1 投料

當(dāng)熱風(fēng)爐出口溫度達(dá)到450℃,同時立式烘干機(jī)中部溫度在200℃以內(nèi)(這樣可確保烘干機(jī)內(nèi)殘留原煤不自燃),立式烘干機(jī)便可投料。確定原料粉煤出立式烘干機(jī)后,便可全部打開閘門向烘干機(jī)內(nèi)送熱風(fēng),隨后再打開引風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口蝶閥,進(jìn)行正常烘干操作。

3.3.2 烘干

原料粉煤在烘干時,要根據(jù)出料水分高低調(diào)整喂料量和引風(fēng)機(jī)風(fēng)門的開度,但不能隨意提高熱風(fēng)溫度,一般不超過450℃,以防止烘干機(jī)內(nèi)的原料粉煤自燃。出料水分大,要減少喂料量或開大引風(fēng)機(jī)風(fēng)門;出料水分小,可增大喂料量。原料粉煤提前進(jìn)行篩分破碎,有利于在立式烘干機(jī)均勻分布和勻速向下運(yùn)動,與熱風(fēng)充分進(jìn)行換熱。冬季操作要適當(dāng)提高袋式除塵器入口溫度(80℃),避免布袋結(jié)露,影響通風(fēng)和除塵效果。

3.3.3 正常停機(jī)

正常停機(jī),首先關(guān)閉熱風(fēng)閘門,其次讓濕粉煤繼續(xù)通過烘干機(jī),利用烘干機(jī)的余熱繼續(xù)換熱,待烘干機(jī)內(nèi)溫度降到150℃時,停止喂料。確定烘干機(jī)內(nèi)粉煤出空后,關(guān)停引風(fēng)機(jī)。立式烘干機(jī)停止工作,熱風(fēng)爐在保溫期間,嚴(yán)禁打開熱風(fēng)閘門,以防烘干機(jī)內(nèi)溫度突然升高造成機(jī)內(nèi)殘留燃煤自燃。停機(jī)超過1 h,必須將卸料管口鎖風(fēng)閥用手動關(guān)閉(使其集料再多也不能自動打開),防止停風(fēng)后自然沉積在出料管內(nèi)的煤粉自燃并排出機(jī)外,引起局部火災(zāi)。

3.3.4 故障停機(jī)

當(dāng)發(fā)生入料裝置跳?；虺隽涎b置堵塞,使烘干機(jī)內(nèi)出現(xiàn)無料或堵料等問題時,都會直接造成烘干機(jī)內(nèi)溫度急劇波動,給烘干機(jī)帶來安全隱患。遇到上述問題,首先是關(guān)閉熱風(fēng)管道閘門,打開冷風(fēng)門,然后再做其他方面的處理。

4 結(jié) 語

山西豐喜肥業(yè)(集團(tuán))股份有限公司臨猗分公司建設(shè)的1.0 MPa灰融聚流化床粉煤氣化裝置于2007年1月份投入運(yùn)行。該裝置投煤量20 t/h,采用山西當(dāng)?shù)睾咏驘熋鹤鳛闅饣?備煤工藝采用篩分—干燥布置形式,烘干設(shè)備采用立式烘干機(jī)。整套備煤系統(tǒng)運(yùn)行基本穩(wěn)定,為1.0 MPa灰融聚流化床粉煤氣化裝置的穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠的保障。