粉煤氣化工藝中高壓粉煤輸送管道的優(yōu)化改造

魯承明，羅 濤

(航天長征化學(xué)工程股份有限公司 北京 101111)

粉煤氣化工藝中高壓粉煤輸送管道的優(yōu)化改造

魯承明，羅 濤

(航天長征化學(xué)工程股份有限公司 北京 101111)

通過分析航天爐粉煤氣化工藝中粉煤輸送管道的運(yùn)行工況及存在的問題，提出了高壓粉煤輸送管道的優(yōu)化布置方案。優(yōu)化改造實(shí)施后，提升了粉煤氣化裝置中粉煤輸送系統(tǒng)的互備能力，減少了裝置的維修次數(shù)。

航天爐(HT- L)；粉煤管道；粉煤氣化；優(yōu)化改造

0 前言

隨著煤化工的快速發(fā)展，粉煤氣化工藝不斷被推廣和應(yīng)用，且生產(chǎn)規(guī)模日趨大型化。為了滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求，目前多數(shù)企業(yè)建有多套氣化裝置，或在1個(gè)氣化框架內(nèi)建有多套氣化生產(chǎn)線，生產(chǎn)線相互獨(dú)立，互不影響?，F(xiàn)就航天爐粉煤氣化工藝中的粉煤輸送管道運(yùn)行工況及存在的問題進(jìn)行分析，提出高壓粉煤輸送管道的優(yōu)化布置方案并實(shí)施改造，從而改善裝置間的互備能力并提高裝置的在線率。

1 問題描述

航天長征化學(xué)工程股份有限公司的臨泉示范工程項(xiàng)目分2期進(jìn)行設(shè)計(jì)，一期項(xiàng)目配置1臺(tái)氣化爐(爐型Φ2 800 mm/3 200 mm)，預(yù)留二期氣化框架；二期項(xiàng)目同樣配置相同爐型氣化爐1臺(tái)，與一期項(xiàng)目的氣化爐布置在同一氣化框架內(nèi)。該示范工程項(xiàng)目竣工以后，最終形成的工藝流程為3臺(tái)磨煤機(jī)對(duì)應(yīng)3套磨煤系統(tǒng)、2套輸煤系統(tǒng)和2臺(tái)氣化爐。由于該項(xiàng)目分2期建設(shè)，當(dāng)二期項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，一期項(xiàng)目已投產(chǎn)且運(yùn)行正常。當(dāng)二期項(xiàng)目帶物料運(yùn)行后，需根據(jù)運(yùn)行情況進(jìn)行整改，但由于未能及時(shí)把粉煤儲(chǔ)罐、粉煤鎖斗和粉煤給料罐中的粉煤清除，導(dǎo)致粉煤在罐內(nèi)架橋，間隔數(shù)天后再次進(jìn)行粉煤循環(huán)時(shí)，出現(xiàn)輸煤管線堵塞或粉煤輸送密度不均勻或各輸煤管線的粉煤流量差別較大的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致輸煤管線被完全堵塞，被迫將其拆除并逐段進(jìn)行人工清理，給開車帶來了很大的麻煩。

此外，對(duì)于建有2套或多套粉煤氣化裝置的項(xiàng)目，若未設(shè)計(jì)輸煤管線的互倒，當(dāng)其中某臺(tái)氣化爐出現(xiàn)故障或需檢修時(shí)，輸煤系統(tǒng)的3只粉煤儲(chǔ)罐中的粉煤存放時(shí)間一旦超過2 d，在再次開車階段就會(huì)增大輸煤管線堵塞的風(fēng)險(xiǎn)，不能保證快速開車。在隨后設(shè)計(jì)的其他項(xiàng)目中，陸續(xù)出現(xiàn)了此問題，直接影響了裝置的開車時(shí)間、在線率和穩(wěn)定性。

為了避免輸煤管線的堵塞，粉煤的儲(chǔ)存時(shí)間不能過長，當(dāng)預(yù)計(jì)粉煤需要儲(chǔ)存較長時(shí)間時(shí)，必須將粉煤倒至另一系統(tǒng)中，以保證再次開車的順利進(jìn)行。

圖1 輸煤管線配置優(yōu)化后的工藝流程

2 優(yōu)化改進(jìn)措施

2.1 工藝流程的優(yōu)化改進(jìn)分析

航天爐粉煤氣化工藝的輸煤系統(tǒng)通常采用DN 50 mm和DN 65 mm規(guī)格的輸煤管線，分別對(duì)應(yīng)Φ2 800 mm/3 200 mm爐型和Φ3 200 mm/3 800 mm爐型。輸煤系統(tǒng)互備的原則是能將A套裝置中的粉煤輸送至B套裝置中，同時(shí)也能將B套裝置中的粉煤輸送至A套裝置中，以保證1臺(tái)氣化爐停車時(shí)對(duì)應(yīng)的輸煤系統(tǒng)處于空料狀態(tài)。根據(jù)輸煤系統(tǒng)互備的原則，在回煤管線段設(shè)計(jì)相互連接的2條管線并配置相應(yīng)的手閥，通過手閥的開關(guān)達(dá)到切換的目的。輸煤管線配置優(yōu)化后的工藝流程見圖1。

從圖1可看出，輸煤管線在粉煤三通換向閥之后回到粉煤儲(chǔ)罐；在粉煤的流向方向設(shè)置1只45°特殊三通閥并配置手動(dòng)切斷球閥，用以調(diào)整粉煤的流向，將其輸送至另一套輸煤系統(tǒng)中。

2.2 2套輸煤系統(tǒng)優(yōu)化改造方案

在航天爐粉煤氣化工藝中，粉煤給料罐至氣化爐燒嘴有3條輸煤管線，2套輸煤系統(tǒng)的配管優(yōu)化改造方案是將2條輸煤管線在回煤管線段彼此連接，形成粉煤管線輸送回路。具體方法：在鄰近的2條輸煤管線設(shè)置2條順流向的粉煤管道，在管道的根部設(shè)置根部切斷閥，以防止正常運(yùn)行時(shí)粉煤的竄氣、盲段堵塞等問題。2套回煤管線配管優(yōu)化方案三維管道模型見圖2。

圖2 2套回煤管線配管優(yōu)化方案三維管道模型

從圖2可看出，輸煤管線的配置與物料的流向一致，輸煤管線的互倒是2條相互獨(dú)立的管線，互不影響，在整個(gè)輸煤管線中沒有出現(xiàn)三通閥等需要耐磨的管件以及盲端，粉煤能夠順利地從一個(gè)系統(tǒng)流入另一個(gè)系統(tǒng)中。

2.3 3套或多套輸煤系統(tǒng)優(yōu)化改造方案

3套或多套輸煤系統(tǒng)輸煤管線的優(yōu)化改造方案是設(shè)置1根公用的粉煤連通管道，并將每條輸煤管線連接至公用管道，從而實(shí)現(xiàn)輸煤管線的互倒。每條輸煤管線的回煤管線必須順向并入公用的粉煤連通管道，同樣在管道的連接根部設(shè)置根部切斷閥，以防止正常運(yùn)行時(shí)粉煤的竄氣、盲段堵塞等問題。3套或多套系統(tǒng)粉煤管道配管優(yōu)化方案三維管道模型見圖3。

圖3 3套或多套系統(tǒng)粉煤管道配管優(yōu)化方案三維管道模型

從圖3可看出，輸煤管線的配置與物料的流向一致，輸煤管線的互倒采用公用的粉煤連通管道，在整個(gè)粉煤管線中通過三通閥接入公用的粉煤連通管道，基本滿足粉煤管線的互倒原則。三通閥采用耐磨管件，整個(gè)系統(tǒng)中沒有出現(xiàn)盲段，可順利實(shí)現(xiàn)粉煤互倒。

3 結(jié)語

粉煤管線在開車前、開車過程中、檢修等各階段都具有十分重要的作用，設(shè)計(jì)的合理性和安全性對(duì)減少現(xiàn)場的拆裝次數(shù)、改善現(xiàn)場的操作環(huán)境以及氣化裝置的長周期運(yùn)行具有非常重要的意義。在粉煤管線互倒設(shè)計(jì)中，必須注意在特殊三通閥和連通管線的根部增設(shè)手動(dòng)球閥，避免因粉煤積存而引起堵塞問題。另外，每次粉煤管線互倒后都需啟動(dòng)管線吹掃程序清理管道，或者在互倒管線頭部獨(dú)立設(shè)置吹掃管道，以保證將管道吹掃干凈。

高壓粉煤輸送管道優(yōu)化改造方案的實(shí)施徹底改善了粉煤輸送系統(tǒng)的互備性，提高了裝置的在線率，有助于提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

OptimizationImprovementofHighPressurePulverizedCoalPipelineofPulverizedCoalGasificationProcess

LU Chengming, LUO Tao

(Changzheng Engineering Co., Ltd., Beijing 101111, China)

Through analyzing operation conditions and existing problems of pulverized coal pipeline of HT- L pulverized coal gasification process, the optimized layout scheme of high pressure pulverized coal pipeline is proposed. After implementation of the optimization improvement, the mutual standby ability of pulverized coal conveying system of pulverized coal gasification unit is promoted, and frequency of maintenance of the unit is reduced.

HT- L; pulverized coal pipeline; pulverized coal gasification; optimization improvement

TQ545

A

1006- 7779(2017)04- 0049- 03

2015- 06- 15)

魯承明(1983—)，男，副高級(jí)工程師，碩士研究生，從事石油化工管道設(shè)計(jì)工作；cmlwy@126.com