煤粉鎖斗充氣錐的改進與應用

李慶春 張志剛 李彥強 馮明艾 王樂天(內蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責任公司， 內蒙古 017313)

煤粉鎖斗充氣錐的改進與應用

李慶春 張志剛 李彥強 馮明艾 王樂天(內蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責任公司， 內蒙古 017313)

充氣錐在實際生產中，長時間處于充壓狀態，極易損壞。本文通過對我公司充氣錐的技術改造，解決了充氣錐使用壽命短的問題，實現了整個氣化系統的長周期運行。

煤氣化，充氣錐，笛管

1 煤氣化工藝

煤氣化系統是我公司煤制甲醇的核心，采用國內自主研發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入氣化爐內，在極為短暫的時間內完成升溫、揮發分脫除、裂解、燃燒及轉化等一系列物理和化學過程，產生以H2和CO為主的合成氣。[1]氣化工藝采用干煤粉加壓進料方式，純氧作為氣化劑，反應溫度為1400～1600℃，壓力4.0MPa，碳轉化率高達98%以上，氧耗低，冷煤氣效率高，液態排渣，產品氣體潔凈。

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單元磨好的煤粉，采用螺旋輸送機送入常壓煤粉儲倉，煤粉貯倉中的煤粉通過重力定時定量地加入其下方的煤粉鎖斗，煤粉鎖斗裝滿煤粉后關閉下料和排氣管路閥門并開始升壓，直至與其下方的給料倉壓力相接近(一般略高)時，停止升壓并將煤粉加入給料倉，煤粉通過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中的關鍵設備，通過加壓和泄壓，向上連通(常壓煤粉儲倉，向下連通煤粉給料罐。而充氣錐是煤鎖斗進行加壓的關鍵設備。

2.2 充氣錐損壞原因分析

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

充氣錐是用燒結金屬粉末做成的錐形漏斗，整體為多孔結構，氣體通過金屬粒子間的縫隙進入容器內，在充氣錐的內表面形成一層氣膜，防止干粉等物料壓實堵塞[3]。燒結金屬多孔材料具有剛性大、強度高、孔隙結構穩定、滲透均勻性好、耐高溫、耐腐蝕等特點。

實際生產時，氣體通過充氣錐金屬粒子間的縫隙進入容器內，對容器進行充壓。我公司在運行中多次發現，充氣錐、笛管燒結金屬直接吹破，燒結金屬積灰嚴重，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致泄漏。我廠為煤制甲醇項目，開車正常時二氧化碳氣體密相輸送，造成損壞的主要原因有充氣錐設計不完善或煤鎖斗與沖壓管線壓差過大，高于笛管燒結金屬、法蘭密封面、焊接部位所能承受的最大差壓，并且充氣錐長時間承受高溫高壓和煤粉煤灰的磨損，極易導致充氣錐破損、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)充氣錐破損將會破壞煤粉的流態化，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沒有煤粉進而氣化系統停車。

(2)充氣錐或管道通氣器破損，還易使煤粉和充氣錐碎片進入沖壓管線，導致管線堵塞以及加壓輸送系統沖壓時間增長，嚴重時也會造成氣化爐停車。

(3)如果運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重，下料困難，造成煤粉給料罐出現料位低的現象，氣化系統則要降負荷，影響甲醇產量。

4 充氣錐的技術改造

(1)煤鎖斗笛管這路沖壓管線與煤鎖斗壓力嚴格控制壓差，如果壓差高于0.6MPa，沖壓閥會自動關閉，保護笛管不被吹破；其次是將煤鎖斗沖壓閥的最大開度限制為50%。

(2)為避免充氣錐經常損壞而導致系統停車，我公司在充氣錐內部焊接一層材質為304L、厚度約10mm的不銹鋼鋼板，同時鋼板上均勻鉆有直徑約為20mm的孔洞(見圖1)。鋼板上下兩端與充氣錐設備焊接，在壓差較高的情況下，燒結金屬受鋼板的支撐保護不易發生變形損壞，增強了充氣錐燒結金屬撐壓效果。

5 改造后使用效果及總結

經過此次技改，我公司充氣錐由以前的單次使用時間不超

改造前圖片：

圖1 充氣錐改造前后對比

改造后圖片：過兩個月，到現在的接近一年維修一次，維修次數及停開車次數均有所減少，延長了氣化爐運行時間，為公司在生產運行方面節省出較為可觀的資金，也為公司長周期的生產運行奠定了基礎。

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

[2]丁志云.兩段式干煤粉加壓氣化爐的復雜控制[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[J].化學工程與設備，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，內蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責任公司，研究方向：煤化工。