粉煤密相輸送的影響因素及其處理對策分析

高靜

摘 要：密相輸送是氣流輸送固體粉狀物料的過程，如果管線中顆粒流的密度接近于臨界流化狀態(tài)下的密度，則稱為密相輸送。密相輸送所需要的氣體流量小，但氣流壓降較大，顆粒的運動速度低，而粒子與管線的磨損小，輸送完成后顆粒捕集容易。常見于石油催化裂化中的催化劑循環(huán)管、多嚼流化床的溢流管設(shè)備中。一般輸送距離比較短。煤氣化工藝是未來技術(shù)發(fā)展的主要方向，通過將煤粉和氧氣在氣化爐內(nèi)不完全燃燒產(chǎn)生氫氣和一氧化碳的合成氣，氣化爐的結(jié)構(gòu)相對簡單，對于煤種的選擇也非常靈活，自動化程度可以得到保障。粉煤密相輸送是維持氣化爐穩(wěn)定運行的重要保障，其進料過程是采用來自空分單元的高壓氮氣作為介質(zhì)，將煤粉高壓輸送至煤燒嘴內(nèi)與氧氣混合進行反應(yīng)，其輸送穩(wěn)定狀態(tài)直接關(guān)系到實際的生產(chǎn)狀況。粉煤密相輸送的影響因素有很多，針對可能出現(xiàn)的各種因素采取有效措施，是保證煤氣化穩(wěn)定、高負荷運行的前提。因而需要重點關(guān)注，尤其是對其處理對策的分析。

關(guān)鍵詞：粉煤；密相輸送；影響因素；處理對策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.077

0 引言

氣力輸送在能源、化工產(chǎn)業(yè)當(dāng)中得到了非常廣泛的應(yīng)用，并且對于粉體的密相輸送也產(chǎn)生了很多優(yōu)秀的研究成果。另外，大規(guī)模的煤氣化技術(shù)由于其清潔性，也得到了社會的發(fā)展和重視。密相輸送技術(shù)正是其關(guān)鍵技術(shù)之一，因為高壓濃相輸送的效率和穩(wěn)定性對于煤氣化技術(shù)的影響極大，因而需要重點關(guān)注。

1 粉煤密相輸送的具體流程

密相輸送分為發(fā)送罐輸送和旋轉(zhuǎn)閥輸送。發(fā)送罐輸送是通過將發(fā)送罐加壓至一定壓力，采用切換出料閥及氣刀對物料進行分配來實現(xiàn)輸送的。這種輸送氣流速度較低而固氣比較高，輸送氣壓力較高。輸送氣體常采用空氣或氮氣，動力一般由壓縮機提供，旋轉(zhuǎn)閥密相輸送是采用稀相正壓輸送方式，而動力采用壓縮機提供。系統(tǒng)具有較高壓力、較低流速但輸送能力大，對物料幾乎無影響。密相輸送時，顆粒是在少量氣體松動的流化狀態(tài)下進行集體運動，并不靠氣體使它加速，固體的移動是靠靜壓差來推動的。在高低并列式提升管催化裂化裝置中，利用斜管進行催化劑輸送，就是依靠靜壓差。催化劑流動的推動力由斜管內(nèi)料柱的靜壓頭形成，以克服催化劑在斜管中的流動阻力和兩器的壓差。其中不連續(xù)密相是常用于單點供料，較長距離輸送。管線中幾乎充滿了以柱塞流動方式向前移動的物料。管道磨蝕小、物料不易破碎。一般為正壓輸送。正壓輸送系統(tǒng)是以壓縮空氣把大量物料輸送至較遠距離的一種節(jié)能高效的輸送方式。 其氣源常采用壓縮風(fēng)機。

空分單元的氮氣經(jīng)過高壓之后，通過粉煤給料罐進行加料，然后再與粉煤相混合后，調(diào)節(jié)形成煤流。煤流在獲得相應(yīng)速度和密度的前提下會保持相應(yīng)的穩(wěn)定狀態(tài)，并且在沒有干擾因素的情況下，其速度和密度會產(chǎn)生變化，流動阻力也會在這種條件下出現(xiàn)變化。另外，如果干擾因素產(chǎn)生的影響程度比較大，煤流和氮氣的混合不夠均勻的情況下，輸煤線路也會存在著明顯的不穩(wěn)定。

2 影響輸煤線的主要條件

2.1 煤種變化

煤種變化一般指的是原料煤種出現(xiàn)的變化，最主要的一點是影響到其物化性質(zhì)。以常見的例子來看，粉煤的骨架密度就會有明顯的變化，并且其條件還會在煤循環(huán)測試中影響到校正系數(shù)，實際的流量也會出現(xiàn)過高或過低的情況。此時從粉煤的密度和速度來看，都處于非常不利的條件，也不利于粉煤和氮氣所形成混合物。除了這一方面的原因，粉煤粒度的分布情況也會影響到具體的輸送狀態(tài)。相比于傳統(tǒng)的設(shè)計條件來說，粉煤粒度分布會導(dǎo)致在輸送過程中的煤分層和沉降。比如當(dāng)煤粒度過大時，就會導(dǎo)致其在管道內(nèi)的正常流通情況受阻，然后影響速度和煤閥的調(diào)節(jié)作用，甚至產(chǎn)生卡塞情況，影響輸煤線路整體的穩(wěn)定性。

2.2 管道堵塞

管道堵塞一般是由異物堵塞所導(dǎo)致，通常情況下如果輸煤線出現(xiàn)異物，則磨損的材料和碎片會在煤閥處出現(xiàn)滯留，耐磨管等管道原件附近也會有明顯的受損。無論是異物還是磨損，這些都是改變粉煤運輸狀態(tài)的重要因素，嚴(yán)重時會導(dǎo)致煤速出現(xiàn)頻繁波動，直接影響到煤量的測量結(jié)果，與實際的數(shù)據(jù)監(jiān)測結(jié)果差距過大，最終導(dǎo)致輸煤線的變化，對于企業(yè)本身的正常生產(chǎn)也會產(chǎn)生不利的影響。

2.3 氣化爐壓差

氣化爐壓差產(chǎn)生的主要機理在于煤和氧氣在氣化爐內(nèi)產(chǎn)生氧化反應(yīng)過后，出現(xiàn)了氣相的反應(yīng)和固相反應(yīng)。這些反應(yīng)都是非常復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程，其中任何一個環(huán)節(jié)的變化都會直接影響到其它組分的變化，并且最終影響到幾個反應(yīng)的進行程度，并改變氣體成分。粉煤在加壓的過程中容易導(dǎo)致壓實，致使粉煤進料的順序出現(xiàn)明顯的問題，使得粉煤給料罐和氣化爐出現(xiàn)壓差波動，輸煤線的穩(wěn)定性受到了嚴(yán)重影響。

2.4 通氣設(shè)備受阻

通氣設(shè)備的運行程度決定于通氣錐能夠像粉煤給料罐輸入適量的氮氣，同時這也是粉煤穩(wěn)定輸送的關(guān)鍵所在。當(dāng)通氣錐的通氣量過高或過低的情況下，煤速都會有不穩(wěn)定的情況產(chǎn)生，在密度上也會脫離正常值。同理，當(dāng)通氣狀況非常差時，輸送狀態(tài)的不穩(wěn)定也會導(dǎo)致粉煤的沉積，并且對于煤量來說也不夠穩(wěn)定。此外加料器如果出現(xiàn)破損，那么氮氣分布不均勻會導(dǎo)致高壓氮氣的流動不暢，給料罐的底部受到的壓力程度會比較大，波動導(dǎo)致粉煤流量失真，輸煤線極大地出現(xiàn)不穩(wěn)定。另外工藝條件也是影響粉煤密相輸送狀態(tài)的一個因素，儀表的準(zhǔn)確性、氮氣流量、輸煤線的壓力同樣也是引起煤量波動的重要條件。

2.5 輸送壓力和固氣比

系統(tǒng)發(fā)送罐壓力即為輸送壓力，煤粉和輸送氮氣的質(zhì)量會隨著輸送壓力的變化而產(chǎn)生變化。可以了解到的一點在于，輸送壓力的提升會讓煤粉和輸送氮氣的質(zhì)量流量出現(xiàn)明顯提升。實際上煤粉質(zhì)量流量的相對增加趨勢是要低于氮氣質(zhì)量流量的相對增加含量。而固氣比則是煤粉流量和輸送氣體之間的比值，也是生產(chǎn)過程中需要重點關(guān)注的參數(shù)。由于氣體體積流量受到氣體壓力和溫度的影響程度會比較大，所以相對而言，固氣比和輸送壓力與煤粉之間會存在著流量關(guān)系。隨著輸送壓力的提升而產(chǎn)生變化。endprint

3 如何進行有效地處理

3.1 煤種校對

校對的目的在于，當(dāng)輸煤線管道阻力系數(shù)變化程度相對較大的情況下，煤循環(huán)測試的結(jié)果可能會出現(xiàn)明顯的不準(zhǔn)確，此時在開始前應(yīng)該對輸煤線進行測量和數(shù)據(jù)對比，將誤差進行記錄后，以便于及時解決。保障正常生產(chǎn)的過程中工況和事先測定好的數(shù)據(jù)能夠保持一致。因此需要特別重視校對，做好矯正工作，減少在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的誤差，切實提升生產(chǎn)效率。

3.2 阻擋異物

由于異物的產(chǎn)生多半是因為原料中本身含有雜質(zhì)或是纖維材料，而布袋和其它材料在受損的情況下會進入輸煤線路當(dāng)中，會影響到輸

煤線路整體的運行情況。因而具體的解決辦法是在試車后，在磨煤環(huán)節(jié)進行纖維分離，安裝位置在布袋過濾器之后，目的在于防止異物過分進入輸煤線路當(dāng)中。

3.3 降低壓力波動

壓力波動的調(diào)節(jié)可以從兩個方面入手，首先是在儀表的吹掃量上面，可以根據(jù)設(shè)計的要求進行調(diào)整，并且盡量降低氣量。此外粉煤給料罐在通常情況下應(yīng)該將料位保持在盡量低的水平，便可以最大程度降低除橋產(chǎn)生的壓力波動。實際上粉煤放料系統(tǒng)的功能性需要高度重視，并且在一般情況下要大于負荷的需要。因為在粉煤放料罐和給料罐聯(lián)通之后，需要保障放料時間能滿足實際的要求，并且在此基礎(chǔ)上消除兩者聯(lián)通過程中出現(xiàn)的壓力波動，防止導(dǎo)致除橋產(chǎn)生的壓力波動堆積。

3.4 防止粉煤過度壓實

防止粉煤過度壓實的目的在于保障放料系統(tǒng)設(shè)備一定的通氣能力。而要降低放料罐和給料罐的磨損情況，就需要減少放料除橋的次數(shù)，其核心工作也在于防止粉煤的過度壓實。此時應(yīng)該先尋找充壓氮氣之間的合理比例，才能保障設(shè)備的通氣能力。需要注意的一點在于放料氮氣罐的壓力應(yīng)該始終比粉煤放料罐的壓力要大，這樣做的目的在與減少粉煤逆向流動的可能性，可以有效降低在設(shè)備出現(xiàn)故障或損壞的前提下?lián)p傷其它通氣設(shè)備。

3.5 設(shè)備的維護保養(yǎng)工作

設(shè)備的維護和保養(yǎng)工作需要結(jié)合通氣設(shè)備的實際狀況，在設(shè)備不使用的期間，進行拆檢，重點是對于放料罐、給料罐、加料器等經(jīng)常使用的設(shè)備的維護和保養(yǎng)，并且及時發(fā)現(xiàn)破損或是老化的設(shè)備，以便于及時維修和更換。通常而言放料罐的通氣錐可以再生，只要通過通入氮氣的方式即可維持正常。另外在裝置停車之后，放料罐和給料罐應(yīng)該保持良好的循環(huán)，并在停車期間保證一定含量的氮氣可以進行清潔工作。

4 結(jié)語

通過研究，可以看出在消除了粉煤密相輸送的影響因素之后，煤氣化裝置的運行會變得更加平穩(wěn)，所煤燒嘴頻繁跳車的情況得到了有效緩解，粉煤氣化和設(shè)備的運行也變得更加穩(wěn)定。該項技術(shù)作為新型技術(shù)，在未來必然會有更加廣闊的發(fā)展前景。

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