五環(huán)爐煤粉加壓輸送穩(wěn)定性的分析與研究

(河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 476600)

五環(huán)爐煤粉加壓輸送穩(wěn)定性的分析與研究

馮海平

(河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 476600)

介紹了五環(huán)爐煤加壓輸送系統(tǒng)的工藝原理，闡述了五環(huán)爐給料罐特有的中下部側(cè)出料的特點，并與殼牌底部通氣錐流化下出料在不用工況下進行了對比，更好地體現(xiàn)了底部流化板流化、側(cè)出料的優(yōu)勢，分析了影響五環(huán)爐煤加壓輸送穩(wěn)定運行的因素，提出了改造措施。

五環(huán)爐；側(cè)出料；改造措施

隨著干煤粉氣化工藝的發(fā)展和應用，煤粉輸送的方式和方法受到越來越多專業(yè)人員的關(guān)注，干煤粉加壓輸送是煤氣化工藝的核心技術(shù)之一，煤粉系統(tǒng)的穩(wěn)定是氣化爐長周期運行的先決條件。筆者通過日常生產(chǎn)實踐，列舉了五環(huán)爐煤粉系統(tǒng)的優(yōu)勢和制約其穩(wěn)定運行的主要因素，通過不斷地分析研究和改造，逐步解決問題，滿足了裝置長周期、安全、穩(wěn)定運行的生產(chǎn)需求。

1 五環(huán)爐煤加壓輸送工作原理

1.1 煤加壓輸送工藝說明

原料煤通過皮帶運輸機輸送到磨煤機和熱風爐分別進行碾磨和干燥后，合格的煤粉(煤粉粒徑滿足< 90 μm約占90%；<5 μm約占10%，ω(水)<2%)，高壓CO2(或氮氣)作為載氣，經(jīng)常壓倉、煤鎖斗送入給料倉，一路由給料倉罐體側(cè)壁輸送至設在氣化爐本體上的4個煤燒嘴；另一路經(jīng)循環(huán)管線減壓后返回至常壓倉，循環(huán)管線上安裝有減壓管。

1.2 粉煤給料罐工作原理

單臺五環(huán)爐煤加壓與輸送系統(tǒng)由一套單獨的給料系統(tǒng)組成，正常運行時，粉煤給料罐設定壓力4.5 MPa(a)，通過032PV0128A/B進行壓力調(diào)節(jié)，給料罐的作用是將加壓后的煤粉采用高壓氮氣/二氧化碳進行底部流化，通過底部流化出料的方式，由罐體側(cè)壁出料，為氣化爐的4個煤燒嘴提供煤粉，并分別配套有4套煤粉循環(huán)回路。

2 五環(huán)爐粉煤給料罐輸送特性

五環(huán)爐采用特有的給料罐底部流化、側(cè)壁出料的方式，其具有在不同負荷下煤線輸送較為穩(wěn)定、煤粉中雜質(zhì)對煤流量影響小等優(yōu)勢，有別于殼牌煤氣化粉煤給料罐底錐設置充氣錐流化輸送的方式。

2.1 側(cè)壁出料輸送方式

底部流化側(cè)壁出料輸送主要采用高壓氮氣/二氧化碳通過底部流化板垂直向上對罐內(nèi)煤粉進行流化的方式，煤線取煤口與流化板保持一定距離，煤線由底部向罐體中下部側(cè)壁伸出，在罐體內(nèi)采用筋板固定。側(cè)壁出料輸送流程見圖1。

2.2 底錐流化輸送方式

底錐流化輸送是在給料罐的底部設置充氣錐，通過高壓氮氣/二氧化碳流化給料罐的錐部，使罐內(nèi)部煤粉達到很好的流化狀態(tài)，便于煤粉穩(wěn)定的輸送，煤線通過錐底部出料[1]。底錐流化輸送流程見圖2。

圖1 側(cè)壁出料輸送流程

圖2 底錐流化輸運流程

2.3 側(cè)壁出料輸送與底錐流化輸送工藝的比較

近年來，筆者通過操作實踐，將兩種輸送方式的數(shù)據(jù)進行了對比。

2.3.1 兩種輸送方式在低壓低負荷下的對比

在給料罐與氣化爐壓差穩(wěn)定的情況下，兩種輸送方式的主要數(shù)據(jù)見表1，低負荷下中下部側(cè)壁上出料見圖3，低負荷下底錐流化下出料見圖4。通過圖3和圖4可看出，在低壓、低負荷下，中下部側(cè)壁出料向上輸送煤流量較為穩(wěn)定，優(yōu)于底錐流化下部輸送出料。

表1 兩種輸送方式的數(shù)據(jù)對比

圖3 低負荷下中下部側(cè)壁上出料

圖4 低負荷下底錐流化下出料

2.3.2 兩種輸送方式在高壓高負荷下的對比

高壓高負荷運行是整個氣化裝置運行的關(guān)鍵，高負荷下中下部側(cè)壁上出料見圖5，高負荷下底錐流化出料見圖6。通過圖5和圖6可看出，在高負荷下，兩者都較為穩(wěn)定。

圖5 高負荷下中下部側(cè)壁上出料

圖6 高負荷下底錐流化出料

2.3.3 兩種輸送方式在煤粉含雜質(zhì)時的對比

隨著氣化爐的長時間運行，煤粉中難免會含有雜質(zhì)，如鐵屑、螺絲、石塊等。當煤粉中含有雜質(zhì)時，這兩種輸送方式都會出現(xiàn)煤流量波動較大、煤角閥全開的狀態(tài)。通過實踐可知，在底錐流化出料處，雜質(zhì)由于受重力作用，進入煤角閥取煤口處，導致煤角閥全開，煤流量都無法保證，只能被迫單獨停此燒嘴，進行隔離和吹掃，將雜質(zhì)吹出；然而，當中下部側(cè)壁出料時，雜質(zhì)在流化板處處于懸浮狀態(tài)，短時間內(nèi)不會進入煤角閥，受影響較小。

3 影響煤加壓輸送的主要因素及改造措施

3.1 充壓鎖斗、充氣錐、管道充氣器破損

(1)原因及后果。由于充氣鎖斗操作時頻繁充泄壓和排堵，且可能返壓，易導致充氣錐和管道充氣器燒結(jié)金屬破損，破損后的充氣錐碎片會導致煤粉下料不暢，引發(fā)更多的排堵操作。充氣錐及管道充氣器碎片掉落至給料罐，則會極大地影響上出料的穩(wěn)定性，造成煤粉管道頻繁波動，威脅氣化爐的穩(wěn)定運行。嚴重時甚至會堵塞煤粉管道收集口，導致煤線堵塞，完全不能出料，必須停煤燒嘴。

(2)改造措施。通過將充氣錐及充氣器改造為多孔板結(jié)構(gòu)，增加了透氣率。

3.2 給料罐的煤線固定筋板變形脫落

(1)原因及后果。洛陽永龍項目在做煤循環(huán)時出現(xiàn)了煤線與給料罐內(nèi)部接口處發(fā)生斷裂和內(nèi)部煤線變形扭曲的情況。由于五環(huán)爐設計中給料罐為中下部出料方式，因此在給料罐底部設置流化板，4條煤線取煤口距流化板60mm。在流化板底部通高壓N2/CO2使煤粉流化，通過給料罐與氣化爐壓差來輸送煤粉。給料罐內(nèi)部煤線有6 m左右，煤線中部較長一段無加固措施，由于工況不穩(wěn)，在輸送煤粉過程中氣流及煤粉波動就會引起給料罐內(nèi)部煤線劇烈振動，最終引起煤線彎曲變形或脫落。

(2)改造措施。在給料罐內(nèi)部煤線的上部，左右對稱增加2條20mm(厚)×200mm(寬)不銹鋼拉筋固定，對煤線中間一段增加2條拉板。

3.3 煤線取煤口距離不合適

由于設計采用上出料方式輸送，流化板位于底部，煤粉管道距流化板間距僅60mm，因此，若煤粉中有大塊或較硬的固體雜質(zhì)，在運行中易被吹入煤粉管道中，堵塞管道，嚴重時會造成停車事故。根據(jù)現(xiàn)場試驗結(jié)果，結(jié)合其他廠的運行經(jīng)驗，決定將取煤口提高至距離流化板80mm處，并配合流化氣量的調(diào)整，最大程度降低大部分雜物進入煤粉管道的概率。

4 結(jié)語

通過試車驗證，以上改造對裝置穩(wěn)定運行起到關(guān)鍵作用，為裝置長周期運轉(zhuǎn)提供了保障。目前，經(jīng)過半年的連續(xù)運行，在五環(huán)爐煤粉管道運行過程中未出現(xiàn)卡塞雜物的情況，整個煤加壓輸送系統(tǒng)運行穩(wěn)定。停車檢查設備內(nèi)部，煤粉管道牢固，未出現(xiàn)變形現(xiàn)象。

[1]安英保，商聚粉.淺析干煤粉加壓氣化輸送方式及其對煤線穩(wěn)定性的影響[J].化肥設計，2013，51(2)：46-48.

修改稿日期：2017-06-05

AnalysisandStudyontheStabilityofPulverizedCoalPressureConveyinginFive-RingFurnace

FENG Hai-ping

(HenanLongyuCoalChemicalCo.Ltd.，YongchenHenan476600，China)

This paper introduces the process principle of the WHG coal pressurized conveying system，expounds the characteristics of the middle and lower part of the WHG feeder，and also compares with the bottom vent cone of shell under the different conditions，which can better reflect the advantages of the fluidization on the bottom fluidized plate and side discharging furnace. Moreover，this paper analyzes the factors affecting the stable operation of the WHG coal pressure conveying and puts forward the improvement measures.

WHG；side discharging furnace；improvement measures

10.3969/j.issn.1004-8901.2017.05.013

TQ545

B

1004-8901(2017)05-0048-03

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2017.05.013

馮海平(1983年—)，男，山西孝義人，2007年畢業(yè)于山西煤炭職業(yè)技術(shù)學院煤炭深加工與利用專業(yè)，工程師，現(xiàn)主要從事煤氣化生產(chǎn)技術(shù)管理工作。