煤粉鎖斗充氣錐的改進(jìn)與應(yīng)用

李慶春 張志剛 李彥強(qiáng) 馮明艾 王樂(lè)天(內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責(zé)任公司， 內(nèi)蒙古 017313)

煤粉鎖斗充氣錐的改進(jìn)與應(yīng)用

李慶春 張志剛 李彥強(qiáng) 馮明艾 王樂(lè)天(內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責(zé)任公司， 內(nèi)蒙古 017313)

充氣錐在實(shí)際生產(chǎn)中，長(zhǎng)時(shí)間處于充壓狀態(tài)，極易損壞。本文通過(guò)對(duì)我公司充氣錐的技術(shù)改造，解決了充氣錐使用壽命短的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)氣化系統(tǒng)的長(zhǎng)周期運(yùn)行。

煤氣化，充氣錐，笛管

1 煤氣化工藝

煤氣化系統(tǒng)是我公司煤制甲醇的核心，采用國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的兩段式干煤粉加壓氣化爐(氣流床)煤氣化工藝。

氣化工段工藝流程為煤粉、氧氣在加壓條件下并流進(jìn)入氣化爐內(nèi)，在極為短暫的時(shí)間內(nèi)完成升溫、揮發(fā)分脫除、裂解、燃燒及轉(zhuǎn)化等一系列物理和化學(xué)過(guò)程，產(chǎn)生以H2和CO為主的合成氣。[1]氣化工藝采用干煤粉加壓進(jìn)料方式，純氧作為氣化劑，反應(yīng)溫度為1400～1600℃，壓力4.0MPa，碳轉(zhuǎn)化率高達(dá)98%以上，氧耗低，冷煤氣效率高，液態(tài)排渣，產(chǎn)品氣體潔凈。

本煤氣化裝置由磨煤與干燥單元、煤粉加壓輸送單元、煤粉氣化單元、除渣單元、濕洗單元、灰水處理單元及公用工程單元組成，其中灰水處理單元、公用工程等單元為煤氣化系列共用。[2]

2 煤粉加壓輸送單元介紹

2.1 煤粉加壓輸送單元介紹

粉煤加壓輸送單元是將磨煤?jiǎn)卧ズ玫拿悍郏捎寐菪斔蜋C(jī)送入常壓煤粉儲(chǔ)倉(cāng)，煤粉貯倉(cāng)中的煤粉通過(guò)重力定時(shí)定量地加入其下方的煤粉鎖斗，煤粉鎖斗裝滿煤粉后關(guān)閉下料和排氣管路閥門并開(kāi)始升壓，直至與其下方的給料倉(cāng)壓力相接近(一般略高)時(shí)，停止升壓并將煤粉加入給料倉(cāng)，煤粉通過(guò)氣化單元四條粉煤管線輸送到氣化爐燒嘴。

煤鎖斗作為煤加壓輸送系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，通過(guò)加壓和泄壓，向上連通(常壓煤粉儲(chǔ)倉(cāng)，向下連通煤粉給料罐。而充氣錐是煤鎖斗進(jìn)行加壓的關(guān)鍵設(shè)備。

2.2 充氣錐損壞原因分析

由于煤鎖斗的壓力時(shí)刻處于變化中，而煤鎖斗充壓過(guò)程主要依靠充氣錐完成，因此充氣錐在生產(chǎn)過(guò)程中極易產(chǎn)生疲勞甚至損壞。

充氣錐是用燒結(jié)金屬粉末做成的錐形漏斗，整體為多孔結(jié)構(gòu)，氣體通過(guò)金屬粒子間的縫隙進(jìn)入容器內(nèi)，在充氣錐的內(nèi)表面形成一層氣膜，防止干粉等物料壓實(shí)堵塞[3]。燒結(jié)金屬多孔材料具有剛性大、強(qiáng)度高、孔隙結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、滲透均勻性好、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)。

實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，氣體通過(guò)充氣錐金屬粒子間的縫隙進(jìn)入容器內(nèi)，對(duì)容器進(jìn)行充壓。我公司在運(yùn)行中多次發(fā)現(xiàn)，充氣錐、笛管燒結(jié)金屬直接吹破，燒結(jié)金屬積灰嚴(yán)重，笛管上的O型圈處的填料及密封墊被吹壞，笛管各法蘭密封面、焊接部位被吹破從而導(dǎo)致泄漏。我廠為煤制甲醇項(xiàng)目，開(kāi)車正常時(shí)二氧化碳?xì)怏w密相輸送，造成損壞的主要原因有充氣錐設(shè)計(jì)不完善或煤鎖斗與沖壓管線壓差過(guò)大，高于笛管燒結(jié)金屬、法蘭密封面、焊接部位所能承受的最大差壓，并且充氣錐長(zhǎng)時(shí)間承受高溫高壓和煤粉煤灰的磨損，極易導(dǎo)致充氣錐破損、膜片損壞和法蘭密封面的撕裂。

3 充氣錐損壞后造成的后果

(1)充氣錐破損將會(huì)破壞煤粉的流態(tài)化，致使煤粉鎖斗下煤粉不順暢，煤粉架橋，以至于造成煤粉給料罐內(nèi)沒(méi)有煤粉進(jìn)而氣化系統(tǒng)停車。

(2)充氣錐或管道通氣器破損，還易使煤粉和充氣錐碎片進(jìn)入沖壓管線，導(dǎo)致管線堵塞以及加壓輸送系統(tǒng)沖壓時(shí)間增長(zhǎng)，嚴(yán)重時(shí)也會(huì)造成氣化爐停車。

(3)如果運(yùn)行中充氣錐或管道氣通器破損，致使煤粉鎖斗下煤粉不順暢，煤鎖斗底部煤粉架橋嚴(yán)重，下料困難，造成煤粉給料罐出現(xiàn)料位低的現(xiàn)象，氣化系統(tǒng)則要降負(fù)荷，影響甲醇產(chǎn)量。

4 充氣錐的技術(shù)改造

(1)煤鎖斗笛管這路沖壓管線與煤鎖斗壓力嚴(yán)格控制壓差，如果壓差高于0.6MPa，沖壓閥會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，保護(hù)笛管不被吹破；其次是將煤鎖斗沖壓閥的最大開(kāi)度限制為50%。

(2)為避免充氣錐經(jīng)常損壞而導(dǎo)致系統(tǒng)停車，我公司在充氣錐內(nèi)部焊接一層材質(zhì)為304L、厚度約10mm的不銹鋼鋼板，同時(shí)鋼板上均勻鉆有直徑約為20mm的孔洞(見(jiàn)圖1)。鋼板上下兩端與充氣錐設(shè)備焊接，在壓差較高的情況下，燒結(jié)金屬受鋼板的支撐保護(hù)不易發(fā)生變形損壞，增強(qiáng)了充氣錐燒結(jié)金屬撐壓效果。

5 改造后使用效果及總結(jié)

經(jīng)過(guò)此次技改，我公司充氣錐由以前的單次使用時(shí)間不超

改造前圖片：

圖1 充氣錐改造前后對(duì)比

改造后圖片：過(guò)兩個(gè)月，到現(xiàn)在的接近一年維修一次，維修次數(shù)及停開(kāi)車次數(shù)均有所減少，延長(zhǎng)了氣化爐運(yùn)行時(shí)間，為公司在生產(chǎn)運(yùn)行方面節(jié)省出較為可觀的資金，也為公司長(zhǎng)周期的生產(chǎn)運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

[1]吳勝軍.HT-L與Shell及Texaco粉煤氣化技術(shù)的比較[J].化肥工業(yè)，2011,38(3).

[2]丁志云.兩段式干煤粉加壓氣化爐的復(fù)雜控制[J].廣州化工，2013,41(4):163-171.

[3]劉士永.殼牌煤氣化裝置V1204充氣錐(或充氣笛管)在控制中的保護(hù)[J].化學(xué)工程與設(shè)備，2010,7:46-47.

In the actual production,the gas cone is in a state of pressure filling for a long time and is easy to be damaged.In this paper,the problem of the short service life of the inflatable cone is solved by the technical transformation of the gas cone in our company.

coal gasification; gas cone; flute tube

李慶春(1986- )，男，內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責(zé)任公司，研究方向：煤化工。