灰融聚流化床粉煤氣化裝置備煤系統設計

畢可軍

(陜西秦晉煤氣化科技有限公司,陜西西安 710075)

伴隨著我國采煤機械化程度的提高,產生了大量粉煤,如2008年我國無煙煤原煤產量達到4.4×108t,平均出塊率17.6%,市場上塊煤供不應求,而粉煤卻嚴重積壓。因此,我國急需合理、高效利用粉煤。

灰融聚流化床粉煤氣化技術可以直接用0～6 mm粉煤作為氣化原料,是合理、高效利用機械化采煤產生大量粉煤的好途徑。在灰融聚流化床粉煤氣化技術產業化過程中,往往因對原料粉煤制備系統的重視不夠,而影響灰融聚流化床粉煤氣化裝置的穩定運行。

1 灰融聚流化床粉煤氣化裝置對備煤系統的要求

灰融聚流化床粉煤氣化技術對煤種適應范圍較寬,應用煤種確定后,對備煤系統的要求主要是原料粉煤粒度分布和外在水分含量。

1.1 原料煤粒度

灰融聚流化床粉煤氣化裝置要求原料煤的粒度在0～6 mm,顆粒平均粒度為1.2 mm,粒度≤1 mm的質量分數不應超過30%,最大粒度不超過8 mm。原料粉煤粒度過小,易造成煤氣夾帶粉塵量過大,從而造成后續熱回收系統熱負荷增加和廢熱回收器磨損等問題;原料煤粒度過大,導致不易流化而聚集在氣化爐底部,從而形成局部結焦。如果原料煤粒度過小或過大,在實際操作中一般采取減小或增大氣量操作,從而使氣化運行指標偏離正常值;如果原料粉煤既含過多小顆粒又含過多大顆粒,導致操作難度增加,床層不易建立,整個氣化系統處于不穩定運行狀態。因此,合理的原料粉煤顆粒粒度分布是保證灰融聚流化床粉煤氣化爐正常流態化及整個氣化系統正常運行的首要條件。

1.2 外在水分

灰融聚流化床粉煤氣化裝置要求原料粉煤外在水分≤5%,最大含量不超過8%。原料粉煤含外在水分過高,易導致原料粉煤在給料斗處形成掛壁粘結或架橋,螺旋給料機堵塞不給料,從而直接影響氣化裝置的穩定運行。另外,原料粉煤含外在水分過高,將導致煤耗和氧耗增加。

1.3 異 物

灰融聚流化床粉煤氣化裝置要求原料粉煤中不存在異物,如鐵絲、木條、繩頭等異物,此類異物易導致加煤系統下料不暢,更嚴重的是將導致螺旋給料機堵塞,不給料。

2 備煤系統工藝設計

2.1 備煤系統布置形式

根據灰融聚流化床粉煤氣化裝置對備煤系統的要求以及原料粉煤含水量等因素,其備煤系統流程可簡單概括為如下兩種。

(1)篩分—干燥

篩分—干燥布置形式要求原料粉煤外在水分≤14%,采用先篩分后干燥的工藝,工藝流程見圖1。

(2)干燥—篩分

干燥—篩分布置形式應用于原料粉煤外在水分>14%,如褐煤等,采用先干燥后篩分的工藝,工藝流程見圖2。

圖1 灰融聚流化床粉煤氣化裝置備煤系統布置形式一

圖2 灰融聚流化床粉煤氣化裝置備煤系統布置形式二

2.2 備煤工藝流程

灰融聚流化床粉煤氣化裝置備煤工藝流程如圖3所示。帶防雨棚的貯煤庫內貯存的原料粉煤,經鏟車推向受煤斗,由1#皮帶輸送機送入振動篩進行篩分,其中6 mm以下的粉煤直接進入烘干系統,6 mm以上的粉煤進入細破碎機破碎后進入烘干系統。烘干系統采用立式烘干機進行烘干,使破碎篩分后的原料粉煤外在水分烘干至5%以下,然后進入2#斗提機,提升到氣化爐加煤系統的煤倉。

圖3 灰融聚流化床粉煤氣化裝置備煤工藝流程圖

3 立式烘干機

立式烘干機是水泥廠最常用的烘干設備,主要用于建材、化工生產中的粘土、礦渣、煤炭和礦石等原輔材的烘干。

3.1 立式烘干機工作原理

在立式烘干機底部溫度達400～450℃條件下,首先根據智能料位儀的指示控制斗式提升機,將≤6 mm的原料粉煤提升進入預熱帶,經電動截流器計量送入數組相互重疊的散料錐、滑料盆,反復均勻滑落,再經數組電動截流配重秤逐步進入烘干帶,預熱烘干后的原料粉煤自由沉落,進入干燥帶。原料粉煤經過預熱帶、烘干帶、干燥帶不斷同上升的熱氣流反復迂回換熱,其中的金屬物體等又可通過熱傳導和熱輻射的方式傳熱給原料粉煤,最后在自動測濕儀的控制下將含水分≤5%的干燥原料粉煤用電振機自動輸出,再由皮帶輸送機和斗式提升機送入氣化爐加煤系統。立式烘干機底部熱風爐有溫度檢測儀,根據原料粉煤所需溫度提供相應的熱量。

3.2 立式烘干機主要技術參數

立式烘干機采用多組箅盆,其箅錐采取一定的角度及間距設計,適應粉煤的干燥,常用φ2000 mm立式烘干機烘干粉煤的主要技術參數見表1。

表1 φ2000 mm立式烘干機烘干粉煤的主要技術參數

3.3 立式烘干機運行

3.3.1 投料

當熱風爐出口溫度達到450℃,同時立式烘干機中部溫度在200℃以內(這樣可確保烘干機內殘留原煤不自燃),立式烘干機便可投料。確定原料粉煤出立式烘干機后,便可全部打開閘門向烘干機內送熱風,隨后再打開引風機進風口蝶閥,進行正常烘干操作。

3.3.2 烘干

原料粉煤在烘干時,要根據出料水分高低調整喂料量和引風機風門的開度,但不能隨意提高熱風溫度,一般不超過450℃,以防止烘干機內的原料粉煤自燃。出料水分大,要減少喂料量或開大引風機風門;出料水分小,可增大喂料量。原料粉煤提前進行篩分破碎,有利于在立式烘干機均勻分布和勻速向下運動,與熱風充分進行換熱。冬季操作要適當提高袋式除塵器入口溫度(80℃),避免布袋結露,影響通風和除塵效果。

3.3.3 正常停機

正常停機,首先關閉熱風閘門,其次讓濕粉煤繼續通過烘干機,利用烘干機的余熱繼續換熱,待烘干機內溫度降到150℃時,停止喂料。確定烘干機內粉煤出空后,關停引風機。立式烘干機停止工作,熱風爐在保溫期間,嚴禁打開熱風閘門,以防烘干機內溫度突然升高造成機內殘留燃煤自燃。停機超過1 h,必須將卸料管口鎖風閥用手動關閉(使其集料再多也不能自動打開),防止停風后自然沉積在出料管內的煤粉自燃并排出機外,引起局部火災。

3.3.4 故障停機

當發生入料裝置跳停或出料裝置堵塞,使烘干機內出現無料或堵料等問題時,都會直接造成烘干機內溫度急劇波動,給烘干機帶來安全隱患。遇到上述問題,首先是關閉熱風管道閘門,打開冷風門,然后再做其他方面的處理。

4 結 語

山西豐喜肥業(集團)股份有限公司臨猗分公司建設的1.0 MPa灰融聚流化床粉煤氣化裝置于2007年1月份投入運行。該裝置投煤量20 t/h,采用山西當地河津煙煤作為氣化原料,備煤工藝采用篩分—干燥布置形式,烘干設備采用立式烘干機。整套備煤系統運行基本穩定,為1.0 MPa灰融聚流化床粉煤氣化裝置的穩定運行提供了可靠的保障。