煤粉循環管線減壓管損壞原因剖析與處理

馮海平

(河南龍宇煤化工有限公司　河南永城　476600)

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煤粉循環管線減壓管損壞原因剖析與處理

馮海平

(河南龍宇煤化工有限公司河南永城476600)

簡述了殼牌氣化爐和五環爐的工藝特點、煤粉循環的工作原理以及減壓管的構造和作用，分析了造成減壓管內襯陶瓷脫落的原因。通過對減壓管實施改造，徹底解決了內襯陶瓷脫落的問題，為裝置的穩定運行提供了保障。

殼牌爐五環爐減壓管

河南龍宇煤化工有限公司(以下簡稱龍宇公司)現有2套煤氣化裝置共3臺氣化爐，均以煤為原料制取合格的合成氣供后系統使用，其中一期項目為1臺殼牌氣化爐，于2008年4月投產；二期項目為2臺五環爐(WHG)，采用由五環科技股份有限公司與河南能源化工集團公司合作開發、具有國內自主知識產權的新型五環爐煤氣化工藝。

1　殼牌氣化爐和五環爐工藝概況

1.1殼牌氣化爐工藝概況[1]

一期項目所采用的殼牌氣化爐的有效煤氣產能為132 000 m3/h(標態)，日處理煤量約2 200 t。原煤經磨煤機研磨成合格的煤粉(粒徑<90 μm的煤粉約占總質量分數的90%，粒徑<5 μm的煤粉約占總質量分數的10%，含水質量分數<2%)后進行干燥處理，再以高壓N2或CO2作為載氣送至氣化爐煤燒嘴，與O2和蒸汽一起經煤燒嘴噴入氣化爐。在氣化爐反應室內，噴入的煤粉、O2和蒸汽在高溫、加壓條件下反應生成的合成氣(1 400～1 600 ℃)由上至下進入氣化爐激冷段，被來自激冷氣壓縮機的激冷氣(約210 ℃)冷卻至約900 ℃后進入合成氣冷卻器，合成氣降溫至約340 ℃并副產中壓蒸汽后進入干式除塵及濕法洗滌系統，處理后含塵質量濃度<10 mg/m3(標態)的合成氣送后工序。煤中所含的灰分熔化形成高溫熔渣，自流入氣化爐下部的渣池進行激冷，形成的玻璃體可用作建筑材料或用于路基鋪設。濕洗系統排出的廢水大部分經冷卻后循環使用，小部分廢水經閃蒸、沉降及汽提處理后送污水處理裝置進行進一步處理。閃蒸氣及汽提氣可用作燃料或送火炬燃燒后放空。

1.2五環爐工藝概況[2]

2臺五環爐的單爐有效煤氣生產能力均為69 000 m3/h(標態)，主要原料為煤和氧氣，其中煤來自原料煤貯運系統，氧氣來自空分裝置。煤通過皮帶輸送機輸送至磨煤機和熱風爐，分別經碾磨和干燥后制得合格的煤粉(粒徑<90 μm的煤粉占總質量分數的90%，粒徑<5 μm的煤粉占總質量分數的10%，煤粉含水質量分數<2%)，然后經煤燒嘴送入氣化爐，與氧氣在氣化爐反應室內反應生成高溫粗合成氣(1 400～1 600 ℃)。粗合成氣在氣化爐反應室頂部被水/蒸汽激冷至900 ℃后進入激冷罐進行冷卻洗滌，降溫至215 ℃左右送后工序。大部分渣以熔融狀態從反應室錐斗底部流入渣池，經噴水淬冷形成均勻的玻璃狀細小顆粒，經由破渣機、渣鎖斗、渣收集器、撈渣機、皮帶輸送機送出界區。富含大量水汽的粗煤氣經濕洗塔再次洗滌后送往下游裝置，激冷和洗滌產生的黑水送黑水閃蒸系統處理。

2　煤粉循環的工藝原理和作用

殼牌氣化爐采用2套相同的給料系統為單臺氣化爐供煤，而2臺五環爐采用2套單獨的給料系統為氣化爐供煤。

以五環爐為例，單臺五環爐的煤加壓與輸送系統由1套單獨的給料系統組成，為氣化爐的4個煤燒嘴提供煤粉，并分別配有4條煤粉循環回路。來自磨煤系統磨制合格的煤粉通過隔離、充壓、排放、泄壓、重新給煤的程序，以高壓CO2或N2作為載氣，經常壓倉、煤鎖斗送入給料倉，一路煤粉由給料倉罐體側壁輸送至設在氣化爐本體上的4個煤燒嘴，另一路煤粉經循環管線減壓后返回至常壓倉，循環管線上安裝有減壓管。煤粉在投入煤燒嘴前都需進行嚴格的煤粉循環測試，其目的是通過煤線流量測量值和常壓倉稱重儀顯示值的對比來修正煤粉流量的偏差，同時檢查速度計和密度計經壓力和溫度修正后的煤流量穩定情況。

3　減壓管的作用和結構

減壓管位于每條煤粉循環管線三通閥之后、常壓倉頂部，其作用是在煤粉循環和煤燒嘴跳車后，煤粉可經煤燒嘴三通閥處切換至常壓倉頂部，通過減壓管減壓至常壓后返回常壓倉。

減壓管類似喇叭形狀，外部是鋼管，內部內襯陶瓷，中間縫隙用膠黏結。減壓管安裝時，應根據設計要求選擇合適的孔徑，孔徑過大會造成煤線內無法保壓，孔徑過小很容易造成減壓管堵塞，進而影響煤粉循環的正常進行。減壓管結構見圖1。

連接方式：②和③處為O形圈密封；①處為RF密封面法蘭，其內圈為陶瓷部分，外圈為法蘭金屬部分。圖1　減壓管結構

4　減壓管損壞的現象與原因剖析

4.1減壓管內陶瓷破碎對生產的影響

(1)陶瓷碎片隨著煤粉氣流進入煤粉給料倉，造成下料不暢，嚴重時必須將煤粉排至臨時煤粉貯倉。

(2)陶瓷碎片進入煤粉管線，導致煤角閥卡澀；速度計、密度計計量波動，導致煤粉循環無法正常進行。

(3)減壓管不起減壓作用，致常壓倉超壓。

4.2原因剖析

(1)圖1所示的擴大管①處為RF密封面法蘭，與下部閥門連接，選用DN200 mm的600LB墊片，一般采用D形纏繞墊片，采用其他墊片可能存在因安裝不到位而達不到密封要求的情況。該處氣密時與煤線氣密相連，須達到5.0 MPa左右的壓力。經拆檢，發現擴大管①處法蘭金屬部分密封面過小，纏繞墊片密封面的內圈約有1 mm壓至擴大管內圈陶瓷上，增大了內圈陶瓷的應力，一旦受到壓力沖擊變化，很容易引起陶瓷破碎。

(2)經現場檢查發現，擴大管內部陶瓷是用溶脂膠水黏結在金屬外殼上的，破碎部分明顯無膠水黏結，使得陶瓷與金屬外殼之間存在縫隙，一旦受到沖擊，極易破碎。

(3)減壓管安裝存在問題，存在敲擊螺栓的現象，使減壓管受力。

(4)減壓管陶瓷內襯受煤粉氣流長時間沖刷，致使陶瓷磨損、壁厚減薄，在較高壓力的沖擊下，陶瓷出現破碎。

5　處理措施

(1)經與減壓管制造企業溝通，要求對所有內部擴大管①處連接法蘭處的陶瓷進行打磨，使其低于密封面約2 mm，不再受應力影響。

(2)在制造擴大管時，應改變擴大管①處尺寸，增大金屬密封面積，使墊片不再受應力影響，同時要求制造企業在發貨時提供墊片。

(3)每次安裝時，應該認真檢查，確保安裝質量。

(4)嚴格控制煤粉粒度和水分在控制指標內。

(5)加強巡檢，并定期檢測減壓管壁厚，發現問題及時處理。

6　結語

改造后，煤粉循環管線減壓管內襯陶瓷再未出現過脫落現象，管線的穩定運行周期明顯延長。隨著今后干煤粉煤氣化裝置的不斷投用、生產周期的不斷延長，煤粉管線的穩定作為衡量裝置運行的重要指標，減壓管的運行情況起著至關重要的作用。

Analysis and Treatment of Pressure Relief Pipe Damage of Pulverized Coal Circulating Pipeline

FENG Haiping

(Henan Longyu Coal Chemical Co., Ltd.Henan Yongcheng476600)

An brief account is given of the process characteristic of Shell gasifier and WHG, the operation principle of pulverized coal circulation and the structure and function of pressure relief pipe, the causes of falling off of ceramics inner liner of pressure relief pipe are analyzed. By implementation of revamp of pressure relief pipe, the ceramics inner liner falling off problem is solved thoroughly, providing guarantee for stable operation of the unit.

Shell gasifierWHGpressure relief pipe

馮海平，男，助理工程師，從事煤氣化生產技術管理工作；feng289422989@126.com。

TQ546

B

1006- 7779(2016)04- 0054- 03

[1]王貴昌，李華，匡正揚.殼牌煤氣化工藝選擇及實踐體會[J].貴州化工，2010(5)：16- 21.

[2]張宗飛，夏吳，徐才福，等.新型五環爐干粉加壓氣化工藝及開車總結[J].化肥設計，2015(2)：12- 16.

2016- 03- 13)