磨煤干燥裝置煤粉收集器設(shè)備選型的優(yōu)化

光　輝，彌　勇

（1.北京航天石化技術(shù)裝備工程公司，北京100076；2.中國寰球工程公司，北京100029）

磨煤干燥裝置煤粉收集器設(shè)備選型的優(yōu)化

光輝1，彌勇2

（1.北京航天石化技術(shù)裝備工程公司，北京100076；2.中國寰球工程公司，北京100029）

對磨煤干燥裝置中的關(guān)鍵設(shè)備煤粉收集器設(shè)備選型的優(yōu)化進行初步的闡述，對其影響煤粉收集器的運行參數(shù)進行了分析，為煤粉收集器設(shè)備的選型以及優(yōu)化提供理論參考。

煤粉收集器；過濾面積；風(fēng)速

目前我國煤化工發(fā)展較為迅速，在眾多煤氣化工藝中，加壓氣流床粉煤氣化技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，而煤粉制備與干燥系統(tǒng)是該技術(shù)所必需的一個工藝過程。

煤粉的制造和輸送屬于粉體工藝中的重要組成部分，而煤粉分離在這個工藝段中又處于一個重要環(huán)節(jié)，煤粉袋式過濾器是這個環(huán)節(jié)的重要工藝設(shè)備[1]。

煤粉收集器作為煤粉制備與干燥系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，對于裝置的運行和長期穩(wěn)定操作起著至關(guān)重要的作用。因此，有必要對本設(shè)備進行優(yōu)化，以利于裝置的安全穩(wěn)定運行。

1　煤粉收集器工作原理

煤粉收集器一般布置在磨煤干燥裝置的最頂部，用于過濾分離來自于磨煤機的熱惰性氣體以及干燥煤粉。分離之后的合格煤粉經(jīng)由煤粉收集器底部的旋轉(zhuǎn)給料閥輸送至下游裝置，分離的循環(huán)氣體經(jīng)循環(huán)風(fēng)機返回裝置循環(huán)利用，部分放空。

混合一定粒度煤粉的惰性氣體由中箱體下部進入，經(jīng)過煤粉收集器內(nèi)部緩沖區(qū)使混合煤粉的氣流擴散，減速后到達濾袋。煤粉阻留在濾袋外表面，干凈氣體穿入濾袋內(nèi)，經(jīng)袋口進入上箱體，再由出風(fēng)口排出，經(jīng)過循環(huán)風(fēng)機再次進入磨煤機。隨著濾袋上的煤粉層不斷增厚，設(shè)備阻力逐漸上升，達到設(shè)定值后，控制系統(tǒng)發(fā)出信號，對濾袋進行清灰。

清灰方式為在線脈沖噴吹。噴吹裝置上的脈沖閥得到信號后，瞬間將壓縮氮氣釋放，經(jīng)噴吹管上的噴嘴進入濾袋，濾袋外壁的積粉受到強烈沖擊而脫離濾袋并落入灰斗，從而保證濾袋良好的透氣性。由于脈沖噴吹過程非常短暫，不會影響設(shè)備整體的正常過濾作用。

2　煤粉收集器選型優(yōu)化

2.1設(shè)計輸入條件

①進入煤粉收集器的熱煙氣流量為150000m3/h，溫度100℃；②進入煤粉收集器的煤粉流量為35t/h，溫度100℃；③煤粉收集器入口含塵濃度≤200g/Nm3；④煤粉收集器出口含塵濃度≤10mg/L。

2.2過濾面積

式中：Q-處理煙氣量，m3/h；V-過濾速度，m/min。

根據(jù)規(guī)范，袋式除塵器的過濾速度根據(jù)清灰方式、煙氣和粉塵性質(zhì)以及濾料考慮，無脫硫設(shè)施時小于1.2m/min，有脫硫設(shè)施時宜小于0.95m/min。

過濾速度（橫軸m/min）與過濾面積（縱軸m2）的線性關(guān)系見圖1。

圖1　過濾速度與過濾面積的關(guān)系

由圖1可以看出，隨著過濾速度的增大，所需過濾面積隨之減小。

2.3漏風(fēng)率

漏風(fēng)率是按照設(shè)備的大小以及設(shè)備尺寸詳細(xì)數(shù)據(jù)考慮的。在整個磨煤干燥系統(tǒng)過程中，煤粉收集器漏風(fēng)量的大小決定著整個磨煤干燥系統(tǒng)的循環(huán)風(fēng)量。因此，煤粉收集器的漏風(fēng)率可以按照經(jīng)驗值并結(jié)合設(shè)備大小考慮，一般選擇在循環(huán)風(fēng)量的2%～3%左右。

2.4過濾風(fēng)速

煤粉收集器進口的風(fēng)速，按照設(shè)計規(guī)范一般維持在16～18m/s左右。風(fēng)速過低，則選擇的管徑過大且輸送困難；風(fēng)速過大，則對于煤粉收集器的沖刷磨蝕較為嚴(yán)重，降低煤粉收集器壽命。

因此，煤粉收集器入口處有必要設(shè)置風(fēng)速減速設(shè)施，考慮設(shè)置彎頭、方便圓等擴徑處理，擴大熱煙氣進入煤粉收集器的通徑，達到一定的減速效果，防止過高的風(fēng)速沖刷濾袋。

2.5煤粉收集器旁側(cè)的循環(huán)風(fēng)機放空管線

磨煤干燥裝置中，循環(huán)風(fēng)機放空管線一般設(shè)置為高點排空，設(shè)置在煤粉收集器旁，由于循環(huán)氣中含有約30%～40%的水蒸氣，在放空點處，經(jīng)常導(dǎo)致蒸汽冷凝，嚴(yán)重覆蓋煤粉收集器設(shè)備區(qū)域，且循環(huán)氣中還含有部分氮氣，對煤粉收集器檢修巡檢人員會造成較大的人員傷害，不利于設(shè)備檢修以及人員操作。

因此，循環(huán)氣放空管線有必要抬高放空點的高度，且考慮現(xiàn)場裝置的全場風(fēng)向，使得在煤粉收集器頂部檢修或者操作人員始終處于較為安全的環(huán)境中。循環(huán)氣放空處需設(shè)置防雨罩以及防鳥罩，由于此處水量較多、氧氣較少，設(shè)置防鳥罩可以避免鳥類動物誤入裝置區(qū)，對設(shè)備的運行造成影響。

2.6煤粉收集器出口煙氣含塵量

煤粉收集器內(nèi)部進行過濾分離之后，合格的煤粉輸送至下游，過濾分離之后的氣體經(jīng)循環(huán)風(fēng)機返回利用，部分放空，因此，煤粉收集器出口的粉塵含量需要進行合理的設(shè)計，使其滿足國內(nèi)日益嚴(yán)峻的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。在箱體過濾室內(nèi)設(shè)置氣流分布室，對含塵氣流進行有序地組織，嚴(yán)格控制每個段落的氣流速度，煤粉直接進入灰斗內(nèi)，減少濾袋的過濾負(fù)荷。

另外，煤粉收集器一般設(shè)置有定壓和定時兩種電磁閥脈沖反吹方式。定壓方式在初期使用，一般待裝置運行穩(wěn)定之后，可以設(shè)置為定時脈沖反吹方式。

濾袋的壽命也直接決定著煤粉收集器的過濾效果。在濾袋的合理使用期間，需嚴(yán)格控制進入煤粉收集器的熱煙氣溫度在水露點以上，但是也不能過高，否則會導(dǎo)致煤粉收集器濾袋燜燃損壞。濾袋如果破損嚴(yán)重，會有大量的粉塵排放至大氣中，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。除了控制溫度之外，合理地調(diào)整磨煤機的磨輥加載力以及旋轉(zhuǎn)分離器轉(zhuǎn)速也是必要的，必須保證合格粒度的煤粉進入煤粉收集器。如果粒度過大，會刮損煤粉收集器濾袋，也會造成粉塵含量超標(biāo)，嚴(yán)重時會導(dǎo)致系統(tǒng)緊急跳車。

2.7煤粉收集器卸爆

煤粉收集器必須設(shè)置可靠有效的卸爆閥，用于煤粉收集器內(nèi)部超壓所致的壓力卸爆，卸爆閥必須考慮壓力靈敏且完全卸爆；同時，在煤粉收集器卸爆閥周圍必須預(yù)留有效的卸爆空間，不可設(shè)置影響卸爆閥卸爆面積的建構(gòu)筑物以及設(shè)備。

3　結(jié)論

本文針對煤粉收集器的部分參數(shù)以及安全操作進行了初步闡述，可為磨煤干燥裝置中煤粉收集器的選型以及安全操作提供一定的參考依據(jù)。

[1]韓延陽，王瀟宇，王建軍.煤粉袋式過濾器內(nèi)煤粉結(jié)塊、積煤的分析及安全總結(jié)[J].化工技術(shù)與開發(fā)，2013（3）：63-64.

Optimization of Coal Dust Collector Equipment for Coal Milling and Drying Unit

GUANG Hui1，MI Yong2
（1.BeijingAerospace Petrochemical Technologyand Equipment EngineeringCompany，Beijing100076，China；2.China Huanqiu Contracting&EngineeringCorp.（HQCEC），Beijing100029，China）

This paper made preliminary analysis for coal dust collector of coal milling and drying unit.We considered operation parameters of the coal dust collector in the coal milling and drying unit.This parameter could provide reference and theoretical guidance for the equipment chooses.

coal dust collector；filter area；wind speed

10.3969/j.issn.1008-553X.2016.04.038

TQ051.8+92

A

1008-553X（2016）04-0103-02

2016-01-21

光輝（1980-），男，畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)，工程師，從事煤化工研發(fā)工作，13811706815，engineermiyong@163.com。