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煤气化工艺煤粉气力输送系统

文章出处:admin 人气: 发表时间:2016-04-18

  煤化工产业近几年发展迅猛,煤气化技术是煤化工的关键和基础技术,也是煤化工的龙头和核心,在很大程度上影响着煤化工的效率、成本和发展。宁煤集团煤基聚丙烯(MTP)项目采用世界首套大规模工业化的GSP干煤粉气化工艺,在试车阶段暴露出了一些工程化扩容问题及配套技术不稳定等问题。其中,煤粉输送系统存在给料不稳定、输送量波动较大等问题,是制约装置满负荷连续稳定运行的因素之一。

  一般来说,粉体的主要流动性参数如粒度及其分布、湿含量、休止角、内摩擦角、堆积密度等是影响粉体输送的主要内因;输送装置的工艺设计及操作条件控制则是影响粉体输送的外因。本研究主要针对上述工程问题,分析可能的内在原因,并提出工业装置改进方法,最终为GSP气化工艺煤粉气力输送工业装置的正常运行提供解决办法。GSP气化采用干粉煤密相气力输送工艺,煤粉输送系统的主要设备包括煤仓、煤仓过滤器、锁斗、泄压过滤器、煤粉气力输送仓、给料容器和送组合烧嘴的煤粉输送管线。

  备煤装置的煤粉,通过气力输送系统的2根输煤管线,以切线的角度进入气化装置煤粉仓顶部中央的圆形进口。煤粉在圆形进口与载气分离后,在重力作用下,均匀分配下降到煤粉仓4个锥形隔室。煤粉仓位于气化装置煤粉输送系统的最高处,其4个隔室出口,分别对应4个锁斗。从煤粉仓4个隔室下来的煤粉,分别进入相对应的锁斗后,进行加压,把煤粉仓下来的常压煤粉加压到给料容器生产所要求的操作压力(约4.35MPa)。4个锁斗的煤粉,分别通过与给料容器相连的4根卸料管线,进入给料容器。通过跟气化炉燃烧室之间的压差控制,给料容器内呈流化状态的煤粉,通过煤粉输送管线密相输送至气化炉的组合烧嘴,进行气化反应。

  一般而言,分体的休止角小于30°时,其流动性较好;30°-45°则有一定粘附性;45°-55°粘附性较大;休止角大于55°则粉体几乎不流动。对试车煤粉的多次料斗下料流率测试发现,其下料过程不稳定,用时较长,偶尔还会出现架桥结拱,总体上无法稳定快速下料。对于同一种粉体,粒度及其分布、水分是影响粉体流动性的主要因素,粒度越小、分布越宽、水分越高,其流动性越差。考虑到试车煤样水分达6.95%,故采取烘干措施来降低水分(100℃下,2h)。对比发现,100℃烘干2h后,煤粉水分显著降低,松装密度、振实密度略有增加,同时HR和休止角明显减小,料斗下料流率大且稳定,流动性得到显著改善。

  在开车过程中,煤粉输送系统出现的问题较多,如料位指示失真、锁斗进料程序混乱、锁斗下料不畅、煤粉的返料系统堵塞等,其中最主要的问题是煤粉输送流量不稳定,尤其是在开车阶段,很难保持稳定的煤粉输送量。究其原因,除上述煤粉本身物性导致输送不稳定外,装置设计也存在一些问题。GSP气化装置原设计煤粉输送完全依靠发料罐和气化炉间的压差实现控制,即开车时通过逐渐提高发料罐和气化炉间的压差来增加煤粉输送量。但影响此压差改变的因素很多(如发料罐压力的改变等),很难稳定压差不变,无法仅通过压差的改变实现煤粉稳定输送。试车初期,调大发料罐和烧嘴间压差设置值,发现煤粉输送仍不稳定,且煤粉输送量改变不明显;后在维持输送压力、压差一定的情况下,调节煤粉输送管线上吹扫注入气体的流量,输送仍未达到稳定。在此情况下,又增加了煤粉流量控制阀,通过煤粉流量控制阀的调节最终实现基本稳定输送,输送装置的负荷得到提升;另外,为实现无扰动投料,通过增设回流管线,先将煤粉流量稳定后,再进行投料工作。原料煤方面,实验证明降低水分、适当提高煤粉平均粒度等是提高煤粉流动性的有效途径,故在布袋除尘器材质和系统安全性许可的条件下,提高磨煤干燥单元的制粉温度,从而降低水分,增大平均粒径,改善GSP气化用煤的输送流动性。

  从原料煤性质和工业装置的改进方面出发,对煤粉流动性参数进行了测量与研究,分析了出现上述工程问题可能的内在原因,并提出了工业装置改进方法,初步解决了煤粉输送流量不稳定的问题,取得了良好的工艺效果。