煤粉加壓系統(tǒng)中煤粉結(jié)塊問題的分析及改進

王彥濤

(河南煤業(yè)化工集團中原大化公司，河南濮陽 457000)

河南煤業(yè)化工集團中原大化公司甲醇裝置是年產(chǎn)50萬t的甲醇項目，其煤氣化裝置采用殼牌干煤粉氣化技術(shù)。該裝置于2008年5月開始試車投產(chǎn)，至今已4年。其中12單元為干煤粉的加壓輸送單元，S1201是整個單元放空過濾器，采用袋式過濾器。整個12單元放空過程中夾帶的煤粉經(jīng)袋式過濾器S1201過濾后，重新返回該單元系統(tǒng)中。但是在實際生產(chǎn)過程中，袋式過濾器S1201中出現(xiàn)煤粉結(jié)塊，堵塞現(xiàn)象。大量的煤粉聚集在袋式過濾器S1201中，嚴重的影響了正常生產(chǎn)，同時存在較大的安全隱患。針對以上問題，結(jié)合實際情況和工藝需要進行改進，并取得了成功。

1 工藝描述

由磨煤機磨制的合格煤粉存儲在煤粉儲倉V1021中，由袋式過濾器S1201過濾下來的煤粉也將通過旋轉(zhuǎn)給料機X1206及螺旋輸送機X1205進入煤粉儲倉V1021中。煤粉儲倉V1201和袋式過濾器S1201的操作壓力是常壓。

煤粉儲倉V1201中的煤粉依靠重力流入煤粉鎖斗V1204中，煤粉鎖斗達到要求后，關(guān)閉低壓設(shè)備相聯(lián)的管線，然后按程序從不同管線充入高壓氮氣，直到和煤粉給料倉V1205壓力相同(煤粉給料倉V1205的正常壓力為4.4 MPa)，然后打開平衡管線閥門12XV0126/0127。當(dāng)煤粉給料倉V1205需要加入煤粉時，打開12XV0131/0132，依靠重力讓煤粉進入煤粉給料倉V1205中。

當(dāng)煤粉鎖斗V1204中的煤粉完全進入煤粉給料倉V1205中后，隔斷與煤粉給料倉V1205相聯(lián)的管線。煤粉鎖斗 V1204開始依次由12XV0122，12XV0128和12XV0121/0122 3條不同管線泄壓，直至常壓狀態(tài)，然后再次與煤粉儲倉V1021相連接。如此循環(huán)，將煤粉不斷的送入煤粉給料倉V1205中，供氣化爐使用。

2 問題描述

在正常開車生產(chǎn)一段時間后，發(fā)現(xiàn)袋式過濾器S1201的壓差12PDI0110有原來的2～5 kPa，逐漸的上升至500～600 kPa。現(xiàn)場打開袋式過濾器S1201底部的人孔后，發(fā)現(xiàn)在袋式過濾器S1201中有大量的煤粉，并且在袋式過濾器S1201底錐下部有較大的煤塊，數(shù)量也較多。它們聚集在袋式過濾器S1201底錐下部，堵塞了底錐，使上部的煤粉不能正常的下落。同時堵在袋式過濾器S1201底錐上部的煤粉也比較潮濕。由于不能正常的下落，這些煤粉由重力作用壓實后，連成一片，架在袋式過濾器S1201底錐頂部。即使把袋式過濾器S1201底部的煤塊清理后，也不能正常的下落，不得不人工清理。

3 原因分析

3.1 煤粉的原因

原煤中水分含量較高，氣化使用的原煤中，水分含量一般都在12%左右，有時候會達到15%，而磨煤系統(tǒng)溫度一般恒定103℃。在更換煤種時，特別是水分含量較高的煤種時，這個控制溫度顯得相對較低，這樣就使煤粉中水分含量較高。進入12單元后，由于該單元溫度較低(70～80℃)，會有水汽生產(chǎn)，造成煤粉潮濕。

3.2 二氧化碳制冷原因

正常生產(chǎn)過程中，煤粉鎖斗V1204沖壓使用的是單純的二氧化碳氣體。煤粉鎖斗V1204在高壓狀態(tài)時，壓力為4.4 MPa。在泄壓至常壓狀態(tài)過程中，二氧化碳氣體易制冷，使空氣中的水汽凝結(jié)，與泄壓過程中帶出的煤粉混合，致使煤粉變的潮濕，黏結(jié)成塊。

3.3 伴熱問題

袋式過濾器S1201原設(shè)計沒有伴熱，整個設(shè)備保持常溫。煤粉鎖斗V1204泄壓時，空氣中的水汽容易因制冷而凝結(jié)。

4 改進措施

4.1 工藝方面

4.1.1 控制調(diào)節(jié)好磨煤機出口溫度

在換新的煤種時，根據(jù)原煤分析中的水分含量多少，控制好磨煤系統(tǒng)溫度。若水分含量較高，可以適當(dāng)提高系統(tǒng)溫度。同時，適當(dāng)?shù)脑黾酉到y(tǒng)惰性循環(huán)氣體的排放量，這樣可以將惰性循環(huán)氣中的水汽有效的排出系統(tǒng)，避免水汽在整個磨煤系統(tǒng)中積累，使煤粉中的水汽含量較高。

4.1.2 改變煤粉鎖斗V1204沖壓氣體組分

為了降低煤粉鎖斗V1204泄壓過程中的制冷效果，將煤粉鎖斗V1204的沖壓氣體由單純的二氧化碳改為氮氣和二氧化碳的混合氣體。氮氣的制冷效果比二氧化碳的要低，加入氮氣后有效地降低了氣體減壓時水汽的凝結(jié)，減少煤粉的潮濕程度，降低結(jié)塊的可能性。

同時由于二氧化碳溫度達不到設(shè)計的80℃(目前只能達到60℃左右)，因此對為煤粉鎖斗V1204沖壓的氣體進行加熱，使其保證在設(shè)計溫度以上。這樣就使沖壓氣體本身含有較多的熱量，在泄壓體積變化時，能夠減少對外部環(huán)境熱量的吸收，減少外部環(huán)境中空氣水分的凝結(jié)，從而達到減少煤粉的潮濕程度的目的。

4.1.3 減少進入袋式過濾器S1201中的煤粉量

在煤粉鎖斗V1204泄壓過程中，會有一定量的煤粉隨氣體一起進入袋式過濾器S1201中。為減少泄壓過程時氣體中夾帶的煤粉量，煤粉鎖斗V1204在下料過程中，盡可能的保證下料完全。并且在下料完全后，打開煤粉鎖斗V1204上部的反吹掃管線進行吹掃，使煤粉鎖斗V1204中的煤粉盡可能的進入到煤粉給料倉V1205中，從而減少進入袋式過濾器S1201中的煤粉量，降低結(jié)塊的機率。

4.1.4 保證袋式過濾器S1201底部吹掃氣正常

袋式過濾器S1201底錐底部設(shè)計有空氣炮，按照一定的頻率對袋式過濾器S1201底錐進行吹掃，防止有煤粉滯留在底錐壁上?？諝馀跉庠磥碜苑创禋饩彌_罐，正常壓力在0.4 MPa左右。正常生產(chǎn)時要保證空氣炮氣源的正常壓力，防止空氣炮氣源壓力過低，空氣炮不能正常吹掃，使大量煤粉滯留在袋式過濾器S1201底錐處。

4.2 設(shè)備方面

4.2.1 袋式過濾器S1201加伴熱

在袋式過濾器S1201箱體外壁加伴熱管，特別是在袋式過濾器S1201底錐部分，加大量伴熱管，引低壓蒸汽對其進行伴熱，使整個袋式過濾器S1201的溫度能保持在80℃左右。這樣由煤粉鎖斗V1204減壓過來的冷氣體進入袋式過濾器S1201后，不會使袋式過濾器S1201的溫度降低太多，避免大量的水汽凝結(jié)而使煤粉潮濕結(jié)塊。

4.2.2 煤粉鎖斗V1204放空管線加伴熱

煤粉鎖斗V1204泄壓時分三級泄壓。第一級由閥門12XV0122處泄壓，使煤粉鎖斗V1204的壓力由 4.4 MPa降至 2.4 MPa。第二級由閥門12XV0118處泄壓，使煤粉鎖斗V1204的壓力由2.4 MPa降至0.8 MPa。第三級由閥門12XV0121/120處泄壓，使煤粉鎖斗V1204由0.8 MPa降至常壓，然后與煤粉儲倉V1201對接下料。由于前兩級泄壓，壓力狀態(tài)較高，經(jīng)閥門和限流孔板減壓后制冷效果較強，故在其閥門后的管道上加伴熱管，并引低壓蒸汽進行伴熱。這樣降低其減壓制冷效果，減少水汽凝結(jié)。

5 改進效果

以上的改進，在投入運行后，發(fā)現(xiàn)袋式過濾器S1201中煤粉結(jié)塊現(xiàn)象幾乎沒有，煤粉能順利的進入煤粉儲倉V1201中，改造達到了改進的預(yù)期目標，滿足工藝的要求，降低了清理的勞動強度，節(jié)省了大量的人力和材料，同時排除了設(shè)備的安全隱患。