煤气化粉煤加压输送系统优化研究

煤气化粉煤加压输送系统优化研究

万磊 于厚 刘正芝

山东润银生物化工股份有限公司 山东 泰安  271509

摘要：粉煤加压输送系统是干粉煤气化装置长周期稳定运行的基础。在实际运行过程中，粉煤加压输送系统存在粉煤袋式过滤器煤粉堵塞、煤锁斗下料困难等一系列问题。通过对布袋过滤器、煤粉锁斗、煤粉锁斗V1204泄压管线进行优化改造，运行效果良好，保障了粉煤加压输送系统的稳定运行。

关键词：煤气化粉煤；加压输送系统；优化

1粉煤加压输送系统存在的问题

1.1煤粉锁斗V1204充气锥破损、笛管脱落

煤粉锁斗V1204内部充压由4根长度2.5m的笛管组件组成，底部充气锥为原烧结金属原件。在正常运行过程中，运行时间超过100天后，频繁出现V1204下料不畅，笛管脱落导致堵住V1205下料口，气化装置出现被迫停车、充气锥破损等问题。

1.2煤粉锁斗V1204泄压管线磨损泄漏

由于煤粉锁斗V1204泄压分三步泄压，原泄压管线设计为V1204泄压出口延伸5m左右竖管，之后由三路斜管与竖管焊接分三路进行泄压。由于V1204在泄压过程中可能挟带少量煤粉，在泄压过程中对泄压管线出现冲刷，经常出现竖管与斜管连接处磨损泄漏，泄漏后需进行在线泄压补焊，导致煤粉下料不及时，气化炉负荷被迫降低。

2粉煤加压输送系统优化改造

2.1粉煤锁斗的优化改进

粉煤锁斗是一种压力变化设备，其作用是在将煤粉输送至煤粉进料仓之前，将其加压至正常工作压力。在长时间运行后，粉煤锁定杯出现了一些问题，如拖缆管磨损、掉落、锁定杯阀内破裂和泄漏、堵塞等问题，严重影响气化装置的稳定运行，导致需要停止2个烹饪喷口进行处理。用于粉煤锁桶主压力管道的拖缆软管，氮气流量高达3000m3/h，在大流量气流的扫掠和振动下，拖缆软管会出现磨损和断裂等问题。为此，将装满粉煤锁定杯的拖缆管从单件改为分段型，两个头部用卡固定，中间用舌片固定，连接，固定点直接用全焊接固定，每次检查检查是否消除缺陷。2015年7月完成翻新后，不再有长笛掉落，只需在每次大修时焊接磨损部件即可。铲斗阀内部泄漏是壳牌气化装置的常见问题。粉煤锁罐泄压设计分为三条路径和三次泄压，前两次低压泄压，最后一次在常压下泄压，正常生产过程中1小时进行1次泄压操作。由于排放气体中存在煤粉，在煤粉扫气和开关正常运行的情况下，前两个泄压锁定阀经常发生在内部泄漏的情况下，当内部泄漏较大时，会导致填充煤粉锁定杯的困难，严重影响程序的正常运行。为此，2018年11月，利用气化机组停放大修的机会，粉煤锁箱的前两个凹陷合并，减压两次更换——前两个通道的排放管线更换，孔口板更换为相同尺寸，锁箱每个阀前增加一个现场阀，两个通道都处于待机状态，也就是说，当一个通道的锁定容器的阀门存在内部泄漏等问题时，可以进行大修，尽管这可以将减压时间延长约4分钟，这不会影响系统的正常运行，并完全解决了在锁定阀出现问题时减少负载甚至停用两个串联喷嘴的问题。

2.2布袋过滤器S1201A/B工艺优化

①S1201锥体的伴热热源由0.7MPa低压蒸汽改为5.0MPa中压蒸汽，提高设备本体温度。S1201锥底至X1205直管段的伴热热源由电伴热改为中压蒸汽伴热。②取消动设备X1206旋转给料机，在S1201下料口处一处带盲板的斜三通及杂物、煤块清除手孔，便于堵塞后及时进行清堵。③在X1205至V1201的下料管线及V1201与S1201平衡管线分别加设低压氮气流化吹扫管线，防止下料管线及平衡管线堵塞。④新增低压氮气换热器，对S1201AB、S1103AB反吹气，对X1205AB吹扫气，V1201AB底部流化气进行加热，使低压氮气温度控制在80℃左右，以提高S1201内部温度。

2.3煤粉给料仓的优化改进

煤粉进料仓（V1205）是一种高压设备，为煤燃烧器提供稳定的进料，通常情况下，V1205内部的导向梭将从罐顶部下降的煤粉均匀分散在2个锥体内，而导梭和油箱主体之间的空间充满氮气，并通过平衡管与油箱顶部连通，以平衡导梭内部和外部的压力。但由于煤粉冲刷等原因，V1205在长时间运行后逐渐断裂，导致锥体内部和导梭开裂。在大修过程中，用1周时间清洁导向穿梭机底部的煤粉，之后对断裂和开裂部分进行焊接，但在1个运行循环后，发现修复焊接位置再次开裂、脱落，有明显的清洗磨损痕迹。在与多家行业公司的检修人员交谈后，同行一致认为，这种情况对于修复焊接是不必要的。起重机壁煤气化厂利用大修机会加强了V1205锥体，注意在停机期间检查缺陷。V1205内部的导向梭破裂，煤粉将进入导向梭和油箱之间的气体空间并积聚，当煤粉锁定料斗由油箱中的煤粉进料时，V1205油箱中气流的变化将对通过导向梭孔的下锥体的煤流产生更大的影响，直接影响煤燃烧器的稳定运行。2019年12月，平衡管上的附加平衡阀，当导梭破裂影响粉煤输送线的稳定运行时，关闭平衡阀，确保粉煤输送线上的稳定运行；在导向梭未发生平衡管断裂或堵塞的情况下，打开平衡阀可稳定导向梭的内部和外部压力并解锁平衡管。

2.4煤粉锁斗V1204泄压管线优化改造

将煤粉锁斗V1204原泄压管线45°斜三通改成90°等径三通，并将管道壁厚由原12mm改为16mm。

2.5煤粉贮仓防爆板起爆问题及解决

煤粉储罐筒仓作为常压储罐，防爆板的设计压力为40kPa，防爆板在正常运行过程中爆裂的问题。经过分析和研究，发现防爆板爆炸的主要原因是：煤粉含水量高，使防爆板后缘长时间出现腐蚀现象，防爆板腐蚀后的启动压力降低；从煤粉储存筒仓到煤粉筒仓装载袋的过滤器平衡管线局部堵塞，空气渗透性差，节流压力大；实验测量了煤粉储存筒仓内的煤粉密度约为550-700kg/m3，远低于理论值，主要负载控制基于煤粉重量控制，导致实际负载控制高，当煤粉锁定桶压力卸载时，大量气体无法及时排出，导致过压；下锥体流化氮气孔板磨损、气体量变大、仪表压力导管堵塞等问题导致仪表压力指示器错位，导致锁定杯减压时煤粉罐过压。为解决防爆板起动压力低的问题，煤气化行业要求及时检查防爆板的使用情况，每年更换一次检修可能性；每次大修应检查氮气孔板，及时更换问题，并联系仪表人员及时解锁导电压力管，确保仪表工作正常；原煤不同，通过研磨获得的煤粉密度不同，通常更多地检测煤粉密度，及时根据煤粉密度确定煤粉储存筒仓的适当重量控制范围，以便将煤粉储存控制在适当范围内。

3改造后运行效果

①通过将布袋过滤器S1201伴热由低压蒸汽改为中压蒸汽，增加氮气流化，提高低压氮气温度等措施，将S1201内部温度保持在80℃以上，解决了煤粉锁斗V1204泄压时造成S1201内部温度低煤粉结块堵塞问题。②对煤粉锁斗笛管和充气锥改造，有效地解决了充气锥、笛管易损坏问题，保障了煤粉加压输送系统下料的稳定运行，为煤线的稳定运行打下了较好的基础。同时，下料的顺畅减少了操作工的反复排堵，频繁的阀门动作，延长了阀门的使用寿命。③通过对煤粉锁斗V1204泄压管线改造后，解决了煤粉锁斗泄压管线频繁泄漏的问题，自改造以来已连续运行超过1000天未出现泄漏。

4结论

用于壳牌气化炉燃煤机的干粉加压输送系统提供稳定合格的煤粉，起重机壁煤对于干粉加压输送系统生产运行中出现的一系列问题，采用改进的煤粉筒仓装载袋过滤袋，改进了煤粉筒仓装料袋过滤袋，反吹管固定方法，煤粉筒仓装料袋过滤器孔添加挡板，转换过滤器下锥形空气炮氮气管线煤粉筒仓临时氮气管线至附加限流孔板，煤粉筒仓的防爆板改性为不锈钢，煤粉锁罐的填充拖缆管改性为分段，煤粉锁罐排放管线得到改善，煤粉进料罐锥得到加强，煤粉进料罐平衡管上的附加平衡阀和其他优化措施在实现干粉加压输送系统的稳定运行后，为气化装置的最佳运行奠定了基础。

参考文献：

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