Shell煤氣化磨煤及粉煤輸送系統(tǒng)的改造

武志峰，張鴻儒，劉保平

(河南龍宇煤化工有限公司，河南 商丘 476600)

河南龍宇煤化工有限公司一期裝置為年產(chǎn)50萬(wàn)t甲醇和年產(chǎn)20萬(wàn)t二甲醚項(xiàng)目，其配套煤氣化裝置采用單系列配置的殼牌煤氣化技術(shù)，氣化爐煤處理量約2 100 t/d。磨煤系統(tǒng)有兩臺(tái)磨煤機(jī)，正常工況為一開一備，煤粉輸送系統(tǒng)利用粉煤加壓輸送。裝置自開車以來(lái)，磨煤系統(tǒng)和煤粉加壓輸送系統(tǒng)存在一些影響裝置穩(wěn)定運(yùn)行的因素，通過(guò)不斷的技術(shù)改造，保障了裝置長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 工藝流程

原料煤從煤廠通過(guò)膠帶輸送機(jī)分別送入碎煤倉(cāng)。碎煤倉(cāng)中的原煤通過(guò)稱重給煤機(jī)送入磨煤機(jī)，石灰石按一定比例加入磨煤機(jī)。在磨煤機(jī)中，原煤與石灰石由磨輥在磨盤上碾磨，然后經(jīng)熱風(fēng)爐加熱后的熱惰性氣體干燥。碾磨后的煤粉由熱惰性氣體輸送經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)分離器，粗顆粒被分離，重新返回磨煤機(jī)碾磨。合格的煤粉則通過(guò)旋轉(zhuǎn)分離器由熱惰性氣體送入粉煤袋式過(guò)濾器進(jìn)行氣、粉分離，分離出的煤粉經(jīng)旋轉(zhuǎn)給料器、螺旋輸送機(jī)送入煤粉貯倉(cāng)儲(chǔ)存。分離后的尾氣經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)加壓后，大部分循環(huán)至熱風(fēng)爐循環(huán)使用，部分排入大氣。

在煤粉貯倉(cāng)中的煤粉，通過(guò)重力作用進(jìn)入煤粉鎖斗，煤粉鎖斗充滿后，將上部?jī)傻篱_關(guān)閥關(guān)閉，壓力平衡閥門關(guān)閉。其與所有的低壓設(shè)備隔離，高壓氮?dú)鈱⑵鋲毫ι僚c煤進(jìn)料罐平衡，再打開煤鎖斗與煤進(jìn)料罐之間平衡管線的連通閥；一旦煤進(jìn)料罐達(dá)到低料位，打開粉煤鎖斗排料閥卸料。卸料完畢后將粉煤鎖斗與粉煤給料罐隔離，將壓力分3次泄至接近常壓；然后打開鎖斗上部的進(jìn)料閥，接受粉倉(cāng)的煤粉；鎖斗充裝完畢后，再次充壓，等待下一次的卸料信號(hào)，如此循環(huán)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)煤粉的輸送。

2 磨煤系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題及相關(guān)改造

2.1 低壓氮?dú)庀到y(tǒng)增加換熱器改造

磨煤系統(tǒng)在正常運(yùn)行過(guò)程中，由于弛放氣燃燒，煤粉中水分存在，使磨煤系統(tǒng)及煤粉輸送系統(tǒng)中露點(diǎn)較高，影響磨煤及煤粉輸送系統(tǒng)的正常運(yùn)行，導(dǎo)致煤粉掛壁、粉煤貯罐壓力上漲、煤粉下料困難等問(wèn)題。對(duì)低壓氮?dú)庀到y(tǒng)增加換熱器改造，在框架78 m增加低壓氮?dú)鈸Q熱器。對(duì)各低壓氮?dú)庥脩?，粉煤貯罐過(guò)濾器反吹氣、粉煤袋式過(guò)濾器反吹氣、旋轉(zhuǎn)卸料閥吹掃氣、旋轉(zhuǎn)給料機(jī)密封氣、粉煤貯罐流化氣進(jìn)行加熱。改造后，低壓氮?dú)鉁囟瓤刂圃?0 ℃，較改造前提高約40 ℃。

通過(guò)此次改造，可降低磨煤系統(tǒng)及煤粉輸送系統(tǒng)中的漏點(diǎn)，減少S-1103、S-1201龍骨腐蝕，確保V-1201、S-1103及S-1201防爆板正常，同時(shí)也能保證磨煤系統(tǒng)及煤粉加壓輸送系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 V-1101B碎煤倉(cāng)增加煤倉(cāng)疏松機(jī)

V-1101B碎煤倉(cāng)在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)堵煤現(xiàn)象，每次疏通時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，大大增加了員工的工作量，并且影響磨煤機(jī)的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。一旦出現(xiàn)備用磨煤系統(tǒng)啟動(dòng)不及時(shí)情況，氣化爐將面臨被迫降負(fù)荷的風(fēng)險(xiǎn)。

碎煤倉(cāng)原設(shè)計(jì)并無(wú)振動(dòng)料斗，目前新項(xiàng)目多采用振動(dòng)料斗進(jìn)行下料。結(jié)合公司實(shí)際情況：正常運(yùn)行時(shí)未曾出現(xiàn)堵煤，在啟動(dòng)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)堵煤?jiǎn)栴}，考慮運(yùn)行成本及相關(guān)改造周期，決定增加一套煤倉(cāng)疏松機(jī)。煤倉(cāng)疏松機(jī)不論堵煤與否，可以每間隔一定時(shí)間動(dòng)作一次，定時(shí)的間隔周期可任意設(shè)定，防止機(jī)械器件銹腐及煤倉(cāng)積煤，有積極的預(yù)防作用。當(dāng)煤倉(cāng)長(zhǎng)期不堵煤時(shí)，刮板和倉(cāng)壁之間的板結(jié)而成為一體，當(dāng)有斷煤情況發(fā)生時(shí)，疏松機(jī)不能正常動(dòng)作，所以需提前設(shè)定動(dòng)作周期解決此問(wèn)題。

2.3 V-1101碎煤倉(cāng)新增插板閥改造

碎煤倉(cāng)底錐插板閥原始設(shè)計(jì)為電動(dòng)單向插板閥，正常生產(chǎn)期間，給煤機(jī)若出現(xiàn)問(wèn)題需要檢修，該插板閥無(wú)法正常關(guān)閉，只能利用千斤頂與導(dǎo)鏈進(jìn)行開關(guān)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，對(duì)裝置設(shè)備日常維修帶來(lái)不利影響。

在現(xiàn)有的碎煤倉(cāng)底錐的基礎(chǔ)之上，將目前采用的電動(dòng)單向插板閥更換為液壓雙插板閥。改造后碎煤倉(cāng)底錐液壓插板閥能夠很好地將碎煤倉(cāng)與給煤機(jī)隔離，給煤機(jī)檢修可以安全有效隔離，提高檢修安全質(zhì)量效率。

2.4 V-1101碎煤倉(cāng)內(nèi)襯更換為304鋼

磨煤系統(tǒng)V-1101碎煤倉(cāng)目前采用的是四氟內(nèi)襯，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行煤塊磨損，四氟襯板與固定螺絲都出現(xiàn)不同損傷，最終導(dǎo)致四氟襯板頻繁出現(xiàn)脫落，經(jīng)常性出現(xiàn)脫落的襯板卡澀落煤口，影響給煤機(jī)皮帶的正常運(yùn)行。為了解決該難題，將碎煤倉(cāng)V-1101目前采用四氟內(nèi)襯更換為304鋼內(nèi)襯，改造后304鋼內(nèi)襯板可以提高設(shè)備本身的抗磨強(qiáng)度，減少內(nèi)襯磨損脫落對(duì)給煤機(jī)帶來(lái)的影響，提高磨煤系統(tǒng)運(yùn)行周期率，目前可延遲磨煤系統(tǒng)的機(jī)率為每月一次。

2.5 磨煤機(jī)出口方管改造

磨煤機(jī)的出口方管處最容易受到出口風(fēng)量和煤粉的磨損，在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常因磨穿而漏粉，嚴(yán)重時(shí)造成環(huán)保事故的發(fā)生。為此，不得不停下磨煤機(jī)檢修，影響磨煤機(jī)的長(zhǎng)周期運(yùn)行。

為了克服這種情況，結(jié)合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在磨煤機(jī)的出口方管外部焊接金屬骨架，骨架外焊接金屬外層，大幅度地延長(zhǎng)磨煤機(jī)出口方管磨穿的周期。每個(gè)運(yùn)行周期結(jié)束后，對(duì)磨煤機(jī)出口方管進(jìn)行測(cè)量壁厚，建立壁厚數(shù)據(jù)存檔，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)管壁磨薄情況，第一時(shí)間完成貼補(bǔ)，降低磨煤機(jī)檢修頻次。

2.6 磨煤機(jī)密封空氣系統(tǒng)改造

氣化廠磨煤機(jī)的密封空氣在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，密封空氣風(fēng)機(jī)老是出現(xiàn)振動(dòng)和噪音，無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期運(yùn)行，進(jìn)而制約磨煤機(jī)的運(yùn)行，間接制約了氣化爐的穩(wěn)定運(yùn)行。

通過(guò)公司內(nèi)部討論，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際布局，在氣化框架一樓的工廠空氣備用口處，接一條DN100的管子，經(jīng)過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥減壓到12.5 kPa后，分別進(jìn)入兩套磨煤機(jī)密封空氣系統(tǒng)，作為備用。在密封風(fēng)機(jī)的出口加一道手閥，可以在密封風(fēng)機(jī)出問(wèn)題時(shí)，不影響磨煤機(jī)運(yùn)行的情況下切換為工廠空氣，檢修密封空氣風(fēng)機(jī)。

3 粉煤輸送系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題及處理措施

3.1 粉煤貯罐過(guò)濾器S-1201改造

S-1201A/B粉煤貯罐過(guò)濾器在運(yùn)行期間一直存在內(nèi)部煤粉結(jié)塊，以致下料不暢，需要進(jìn)行人工清堵，造成氣化框架86 m環(huán)境衛(wèi)生差，并且因煤粉具有自然性，給氣化裝置形成極大的安全隱患。為此，若清堵時(shí)處理不善，將造成極大的安全環(huán)保事故。

對(duì)粉煤貯罐過(guò)濾器S-1201內(nèi)部不銹鋼襯里修復(fù)，將原錐底下料口變徑，由原直徑DN200改為DN300，并加裝插板閥，閥下制作短接，加吹掃氮?dú)饧扒謇硎挚?。拆除X-1206A/B，更換下料管，直徑DN300，并增加低壓蒸汽伴熱管線。

3.2 旋轉(zhuǎn)卸料閥X-1205出口增加插板閥

目前X-1205A/B出口沒(méi)有閥門，在設(shè)備檢修時(shí)，無(wú)法與V-1201A/B隔離，易造成煤粉泄漏、人員窒息等問(wèn)題。在其出口新增DN250插板閥，X-1205A/B進(jìn)行檢修時(shí)關(guān)閉插板閥，與V-1201AB進(jìn)行徹底隔離，便于及時(shí)檢修。

3.3 泄壓管線更換為耐磨管線

正常生產(chǎn)期間，氣化U-1200系統(tǒng)鎖斗泄壓期間挾帶的煤粉對(duì)泄壓管線沖刷比較嚴(yán)重，特別是96 m泄壓閥后管線已經(jīng)出現(xiàn)不同程度的磨損點(diǎn)，造成泄壓期間漏煤粉。

利用裝置大修的時(shí)間，將煤鎖斗96 m一次/二次泄壓管線閥門后管線更換為耐磨管線。改造完成后提高了U-1200系統(tǒng)煤鎖斗泄壓管線96 m一次/二次泄壓管線閥門后管段的抗磨強(qiáng)度，降低管線泄漏的概率，提高裝置安全環(huán)保運(yùn)行穩(wěn)定性。

3.4 增加高壓二氧化碳過(guò)濾器S-1204過(guò)濾器

粉煤鎖斗V-1204充氣錐、管道充氣器和充氣笛管為燒結(jié)金屬設(shè)備，對(duì)油和水的要求非常嚴(yán)格，但粉煤加壓輸送系統(tǒng)中CO2/N2氣體中的油含量偏高，有時(shí)會(huì)超過(guò)50×10-6，導(dǎo)致V-1204的燒結(jié)金屬設(shè)備多次發(fā)生損壞，影響U1200單元正常下料，間接影響氣化爐負(fù)荷的提升，并且給檢修帶來(lái)了很大的困難，嚴(yán)重時(shí)，被迫緊急停爐檢修。

在V-1204A/B的充氣總管上各加一個(gè)25 000 Nm3/h的過(guò)濾器S-1204A/B，過(guò)濾器前后各加一道手閥和旁路閥。V-1204A/B的充氣總管根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工區(qū)域做出相應(yīng)的改變。項(xiàng)目完成后，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾后氣體中的油含量大大降低到0.05×10-6以下，杜絕因油的含量高對(duì)設(shè)備的損壞。

3.5 螺旋輸送機(jī)自動(dòng)加油潤(rùn)滑脂改造

為了確保螺旋輸送機(jī)的正常運(yùn)行，需要每3天加一次二硫化鉬，加油頻繁，耗費(fèi)人力和物力。為改變這種情況，結(jié)合各專業(yè)與加油器的廠家聯(lián)合，改用自動(dòng)加油器，每隔1個(gè)月向加油器內(nèi)加油1次，加油器每天根據(jù)時(shí)間設(shè)定，自動(dòng)向設(shè)備加油，該加油機(jī)運(yùn)行至今，效果較好。

4 結(jié)語(yǔ)

煤氣化技術(shù)是煤炭潔凈、高效和綜合利用的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)，其應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛。Shell煤氣化裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行，有助于降低產(chǎn)品單耗，提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。磨煤干燥及粉煤輸送系統(tǒng)的長(zhǎng)周期對(duì)Shell煤氣化裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行至關(guān)重要，其長(zhǎng)周期運(yùn)行受諸多因素影響，根據(jù)影響裝置穩(wěn)定運(yùn)行的問(wèn)題作出相應(yīng)處理，是裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的關(guān)鍵。