殼牌氣化裝置煤粉鎖斗易架橋的技改措施

梅景學

(同煤廣發化學工業有限公司，山西 大同 037001)

殼牌氣化裝置在工業生產中應用較為廣泛，該種裝置是由殼牌設備公司所研究的系統一體化設備。基于殼牌氣化裝置在煤傳輸環節中應用效果較好，但是在設備實際運行環節中，由于設備裝置中原料負荷提升，在氣化裝置中比較容易產生架橋現象。基于此，為了提升殼牌氣化裝置煤粉傳輸效率，針對裝置中所產生的架橋問題進行研究，提出相應的技術改革措施，希望能夠為殼牌氣化裝置運行帶來幫助。關鍵詞： 殼牌氣化裝置；煤粉鎖斗；架橋現象；技改措施

殼牌干煤粉氣化工藝具有較為鮮明的技術特色，是當前工業生產領域中較為先進的二代煤氣化工藝，目前該技術在實際應用中比較成熟。但是，在實際的裝置作業環節中由于環境因素、設備因素以及原材料等因素的影響，導致設備在下料過程中料倉易產生架橋現象，并且當煤粉結塊比較大的情況下，會造成倉料煤閥發生堵塞，最終導致煤的傳輸能力下降。當煤粉架橋的產生危及到系統運行，在負荷較高的情況下，造成單燒嘴跳車。

1 煤粉鎖斗工藝流程與煤粉處理方式分析

1.1 基于原煤運輸

殼牌氣化裝置煤粉傳輸環節比較復雜，需要經過煤粉的運輸、沉降、干燥、過濾、裝袋等環節的處理。原煤從輸煤皮帶中被運輸到能夠儲藏原煤的氣化界區，該處2個獨立的原煤倉為V-1101A/B。煤粉鎖斗原煤運輸結構圖見圖1。

1) 通過重力式原煤稱重機，將原煤倉中的煤送入磨煤機A-1101A/B中，在磨煤機中將石灰石粉作為助劑，按照一定的原煤處理比例，將原煤通過旋轉給料機，與原煤之間相互混合進行研磨。

圖1 煤粉鎖斗原煤運輸結構圖

2) 在磨煤機中，原煤所處的環境為微負壓或者是惰性氣體環境，原煤能夠充分地被干燥與研磨，其被研磨后，被制備成為煤粉和氣體混合物，通過煤粉袋進行過濾。在實際過濾中主要是針對氣體、粉體等不同狀態的原料進行分離。最終所分離出的煤粉能夠傳遞給給料機，最終進入到煤粉螺旋輸送機中。

3) 經煤粉過濾器過濾后的原煤，在螺旋輸送機的傳輸下，直接傳輸到煤粉儲罐V-1201A/B當中。當煤粉儲罐的原煤含量滿足了其容器所允許的最高料位時，調節聯鎖停運U-1100單元煤粉螺旋輸送機。

4) 當開、停車時，煤粉能夠通過煤燒嘴前的循環管線回到煤粉儲罐當中，該步驟的操作溫度能夠保持在80 ℃左右[1]。

1.2 基于粉煤過濾處理

粉煤憑借重力能夠從煤粉儲罐流入到煤粉放料罐中。當煤粉放料罐能夠達到一定的要求后，隔離所有的低壓設備，在罐中沖入高壓氮氣，對其進行加壓，保障其能夠與煤粉給料罐的壓力保持一致。煤粉放料罐加壓完成之后，需要進行煤粉放料罐的泄壓，主要分為3個步驟，前2個步驟主要是通過限流孔板、切斷閥，將氮氣經過粉袋所配置的過濾器，排放到大氣中。第三步比較關鍵，通過放料罐與煤粉袋之間的過濾器，進行氣體的壓力平衡轉換，在實際轉換模式下，保障以上2個設備作業壓力穩定在0.02 MPa～4.40 MPa，設備實際操作溫度為80 ℃[2]。

2 煤粉鎖斗優化環節中所應用的參數

在殼牌氣化裝置煤粉鎖斗作業中，需要確定好鎖斗規格參數，才能夠保障原煤能夠實現高效的傳輸。具體的煤粉鎖斗規格參數如表1所示。

表1 煤粉鎖斗規格參數

3 煤粉鎖斗架橋產生的原因分析

殼牌氣化裝置煤粉鎖斗易產生架橋的原因主要有3個方面：

第一，管網壓力問題。在系統裝置沖壓的情況下，導致管網內部出現較為明顯的管網波動，在該種系統設計模式下，難以保障沖壓壓力。此外，當二氧化碳溫度不能達到設計溫度80 ℃時，將會導致沖壓制冷，致使煤粉鎖斗硫化狀態較差[3]。

第二，煤粉結塊。煤粉鎖斗環節是一個顯著的減壓制冷過程，在這個環節中比較容易出現煤粉結塊現象，當結塊煤粉出現阻塞時，將會導致系統設備在實際運行環節中出現較為嚴重的燒嘴情況，工況波動比較大的狀態下，甚至導致設備跳車。

第三，V-1204充壓初期為顯著的減壓制冷環節，比較容易導致煤粉架橋，比較嚴重的情況會對系統高負荷穩定運行產生影響。

4 基于殼牌氣化裝置煤粉鎖斗易架橋的技改措施

提升殼牌氣化裝置煤粉鎖斗運行效率，改善其易架橋的問題，首先需要進行技改應用的可行性分析。

4.1 技改對于主操控系統的干擾分析

為了保障裝置在高負荷、長周期運行環節下運行，在系統改進環節中在提升二氧化碳溫度下，改變進入V-1204氣體組分，同時，在該系統中增加相應的氮氣。在這樣的處理模式中能夠有效地提升氮氣的溫度。改善V-1204內煤粉硫化狀態已經成了該設備裝置的技改目標。在V-1204沖壓過程中，增加一定量的氮氣，保障其硫化氣體為二氧化碳和氮氣的混合物，在這樣的處理方式下，裝置內部的煤粉結塊現象減少。E-3053為超高壓二氧化碳預熱器，在壓力等級比較符合系統應用的基礎上，壓力等級以及材質都需要符合實際的工藝條件要求。本裝置改進僅改動了一處的溫度，對于系統主操控的影響不大[4]。

4.2 純氮氣的引入

針對煤粉鎖斗氮氣系統進行改造環節中，主要分為2個方面的改進：第一，單獨引入一股純氮氣，到煤粉鎖斗系統中。第二，應用現有的裝置設備以及廢棄的熱鍋爐08E001加熱，并且利用緩沖氮氣和二氧化碳管網，保障煤粉在實際減壓環節中不出現較為嚴重的結塊情況。在具體的操作中，從系統裝置分液氮泵中引出一路純氮氣，將其引入到超高壓氮氣/二氧化碳緩沖罐的出口當中。同時，在具體的應用中，增加一個截止閥，使得所應用的熱源蒸汽能夠達到1.6 MPa。在進行溫度控制上，要求控制E-3053主副線匯合下游溫度控制為80 ℃[5]。在測溫點下游上增加1個緩沖罐。具體的設計圖如圖2所示。

圖2 殼牌氣化裝置煤粉鎖斗改進流程裝置圖

4.3 技改總結分析

進行裝置整改環節中，需要注意以下問題：第一，避免過濾器阻塞而造成設備燒傷。當袋式過濾器出現阻塞時，其結構內部將會出現悶燒的情況。因此，在進行技術設備改進環節中，需要及時地進行濾袋更換，以10 d為一個周期進行過濾袋的更換；第二，避免單燒而出現燒嘴跳車。改造的設備跳車率與原來設備運行相比降低20%；第三，改造后設備避免對燒嘴壽命產生影響[6]。

5 結論

綜上所述，在本文中針對殼牌氣化裝置煤粉易架橋問題進行改進，首先分析了煤粉易架橋產生的原因，第一，管網壓力問題。第二，煤粉結塊。當小結塊煤粉出現阻塞時，將會導致系統設備在實際運行環節中出現較為嚴重的燒嘴情況，工況波動比較大的狀態下，導致設備跳車。提升殼牌氣化裝置煤粉鎖斗運行效率，改善其易架橋的問題，首先，需要進行技改應用的可行性分析，其次，引入純氮氣，第三，增加加熱副線。

[1] 李強.殼牌煤氣化磨煤干燥系統設備故障分析及處理[J].化肥設計,2013,51(6):44-47.

[2] 陳二孩,胡毅.大型煤制烯烴項目之殼牌煤氣化裝置灰渣殘碳量高的原因分析及解決措施[J].化肥設計,2013,51(1):46-48.

[3] 侯劉濤,張彥民.盤閥在殼牌煤氣化裝置煤粉輸送系統的應用[J].化肥設計,2012,50(6):36-37.

[4] 欒月秋.殼牌氣化裝置煤粉鎖斗易架橋的技改[J].河北化工,2011,34(12):8-10.

[5] 陳二孩,岑濤,馬江濤,等.試論Shell煤氣化裝置煤粉管線的穩定性[J].化肥設計,2009,47(5):26-28.

[6] 胡慶銀.磨機張緊裝置液壓站的自動化控制改造[J].中國水泥,2008(6):89-90.