段 磊，張韶杰，孔 嚴(yán)

(1河南煤業(yè)化工集團(tuán)鶴煤煤化工籌建處，河南鶴壁 458000;2河南煤業(yè)化工集團(tuán)中原大化公司，河南濮陽(yáng) 457004)

Shell爐煤粉鎖斗充壓程序的改進(jìn)

段 磊1，張韶杰2，孔 嚴(yán)2

(1河南煤業(yè)化工集團(tuán)鶴煤煤化工籌建處，河南鶴壁 458000;2河南煤業(yè)化工集團(tuán)中原大化公司，河南濮陽(yáng) 457004)

介紹了Shell爐煤粉鎖斗充壓程序，分析了其存在的不足，并針對(duì)性的提出了一些改進(jìn)措施。

Shell鎖斗;充壓;改進(jìn)

Shell煤氣化技術(shù)(SCGP)是目前世界上較為先進(jìn)的氣化技術(shù)，屬于氣流床氣化的第二代煤氣化技術(shù)，固體粉料的輸送是其核心技術(shù)之一。其煤粉輸送主要依據(jù)重力流的原理進(jìn)行，因此，煤粉加料設(shè)備自上而下布置在一個(gè)框架之內(nèi)，可形象稱之為“冰糖葫蘆”。

1 Shell爐煤粉給料系統(tǒng)簡(jiǎn)介

為了給煤粉加壓，Shell爐的煤粉給料選擇鎖斗系統(tǒng)。通過(guò)給料鎖斗(結(jié)構(gòu)見圖1)就實(shí)現(xiàn)了常壓煤粉倉(cāng)和高壓給料倉(cāng)的連接，煤粉從煤粉給料倉(cāng)被輸送到煤燒嘴。為了給煤粉輸送提供動(dòng)力及系統(tǒng)安全，煤粉給料倉(cāng)壓力要較氣化爐高0.5～1.0MPa。

Shell爐給料過(guò)程如下:

①煤粉靠自身重力由常壓煤粉倉(cāng)(V1201)進(jìn)入給料鎖斗(V1204)并達(dá)到高料位后，切斷進(jìn)料閥門A，對(duì)所有低壓設(shè)備進(jìn)行隔離;②打開12Xv0125對(duì)V1204加壓(加壓用的是CO2或N2，由高壓氣體管網(wǎng)提供)，待達(dá)到一定壓力后，再打開12Xv0129、12Xv0130繼續(xù)加壓。與高壓給料倉(cāng)(V1205)壓力相同后，關(guān)閉 12Xv0125、12Xv0129和 12Xv0130，然后打開兩容器之間的平衡閥。值得說(shuō)明的是，氣體是通過(guò)燒結(jié)金屬進(jìn)入V1204的;③一旦V1205料位低到需要加入另一批煤時(shí)，打開V1204底部切斷閥B向V1205放料，待煤粉全部進(jìn)入V1205(即V1204為低料位)后，關(guān)閉B;④最后，將 V1204與V1205隔離，打開切斷閥C對(duì)V1204進(jìn)行泄壓。V1204為常壓后將C關(guān)閉，然后打開A進(jìn)行V1204的又一次進(jìn)料。

由此可見，V1204是煤粉給料系統(tǒng)中極為關(guān)鍵的一環(huán)，其工作方式為一個(gè)不斷進(jìn)料→加壓→放料→泄壓→進(jìn)料的循環(huán)過(guò)程。

圖1 Shell爐煤粉鎖斗

2 給料斗(V1204)加壓

2.1 Shell設(shè)計(jì)V1204加壓程序的不足

在Shell的設(shè)計(jì)中，煤粉給料過(guò)程是通過(guò)程序控制而自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。其中，V1204的加壓是該程序的核心部分。V1204加壓程序中，12Xv0125先于12Xv0128、12Xv0129、12Xv0130打開，主要是對(duì)V1204頂部的煤粉鎖斗過(guò)濾器(S1202)進(jìn)行反吹:一方面是將泄壓過(guò)程中吸附在S1202中的煤粉反吹回V1204中，另一方面可以防止V1204底部先加壓，揚(yáng)起煤粉，如此則會(huì)有更多的煤粉進(jìn)入S1202。因此，Shell設(shè)計(jì)初衷是合理的。但是，實(shí)際運(yùn)行中V1204向V1205的下料過(guò)程卻極不順暢，需經(jīng)多次破橋才能完成，延長(zhǎng)了下料時(shí)間。在增加操作人員勞動(dòng)負(fù)荷的同時(shí)也影響了氣化爐高負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行的實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)分析，我們認(rèn)為Shell所給的充壓程序存在如下不足:①V1204升壓過(guò)程中，先通過(guò)12Xv0125從 V1204頂部加入的氣量太大，而且12Xv0128、12Xv0129、12Xv0130在12Xv0125開后很長(zhǎng)時(shí)間才打開，這樣就會(huì)造成煤粉從上向下受壓時(shí)間比較長(zhǎng)，而不是在一個(gè)流化的狀態(tài)下加壓，其后果就是煤粉被壓實(shí)壓緊，容易架橋堵塞設(shè)備通氣錐(X1204)，再打開12Xv0128從底部對(duì)設(shè)備加壓時(shí)，X1204單向受壓過(guò)大，容易造成X1204的破損。若程序中縮短從12Xv0125充入氣體的時(shí)間，又會(huì)造成該階段內(nèi)V1204壓力達(dá)不到要求。而當(dāng)從下部加入氣體時(shí)，將引起V1204內(nèi)煤粉的上揚(yáng)，進(jìn)而進(jìn)入S1202，待下次S1202反吹時(shí)，又容易造成S1202內(nèi)件的折斷;②剛打開12Xv0128、12Xv0130時(shí)，加壓氣體管網(wǎng)和V1204間的壓差過(guò)大，容易造成管道充氣錐(X1203)和設(shè)備通氣錐(X1204)的擊毀。

2.2 加壓程序的修改

在經(jīng)過(guò)認(rèn)真研究和不斷試驗(yàn)后，我們對(duì)加壓程序進(jìn)行了如下修改:①將 12Xv0125、12Xv0128、12Xv0130由兩位閥調(diào)整為流量調(diào)節(jié)閥，即為12Fv0125、12Fv0128、12Fv0130，并將 12Xv0129下游的 12Pv0102變更 為 12Fv0102。在 12Fv0125、12Fv0128、12Fv0130上游管線上各增加一個(gè)旋渦流量計(jì)，即由 12FIC0125、12FIC0128、12FIC0130分別控 制 12Fv0125、12Fv0128、12Fv0130， 同 時(shí)12FIC0102和原壓差控制器12PDIC0102經(jīng)過(guò)邏輯選擇實(shí)現(xiàn)12Fv0102的控制(即一般情況下，12Fv0102由12FIC0102調(diào)節(jié)。而當(dāng)V1204壓力和充壓管網(wǎng)壓差達(dá)到一定程度后，12PDIC0102就將接管12Fv0102的控制)。②減小12Fv0125初始開度，并縮短 12Fv0128、12Fv0129、12Fv0130與 12Fv0125開啟的間隔時(shí)間。這樣，在V1204壓力還比較低的情況下，就打開了12Fv0128、12Fv0129和12Fv0130，能夠保證煤粉能處在一個(gè)流化的形態(tài)下加壓。③12Fv0128、12Fv0129和12Fv0130初始開度不能太大，充壓過(guò)程中其開度隨V1204壓力的增加而逐步增大。④燒結(jié)金屬均為疲勞設(shè)備，V1204充壓過(guò)程中承受的內(nèi)外壓差變化可能很大，為了實(shí)現(xiàn)它的安全運(yùn)行，我們?cè)诔绦蛑幸雺翰畋Ｗo(hù)，即在12Fv0128、12Fv0130后引入一壓力變送器，接入DCS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了壓差聯(lián)鎖:其與V1204內(nèi)壓力的差值過(guò)大或過(guò)小都將聯(lián)鎖12Fv0128、12Fv0130關(guān)閉，停止V1204的加壓或除橋操作。⑤S1202的濾棒曾出現(xiàn)斷裂的情況，除設(shè)備自身質(zhì)量及安裝情況、充壓用N2含油外，也和V1204充壓過(guò)程中對(duì)其反吹不力有關(guān)。所以，在V1204充壓后期(即V1204壓力達(dá)到3MPa以后)，開大12Fv0125，盡可能地將S1202內(nèi)的煤粉吹除。

2.3 其他注意事項(xiàng)

為了保證燒結(jié)金屬的良好通氣性，其孔隙率是有一定要求的:①煤粉粒徑如果過(guò)細(xì)的話，可能就會(huì)滲透進(jìn)燒結(jié)金屬，造成局部通氣性能的下降;②如果煤粉濕度較大的話，可能會(huì)出現(xiàn)煤粉結(jié)塊的情況，如此也可能造成燒結(jié)金屬的局部壓差過(guò)大;③3V1204充裝煤粉過(guò)多的話，在充壓過(guò)程中，可能會(huì)有較多的煤粉進(jìn)入S1202處，這對(duì)S1202的濾棒是極為不利的;④本廠所用的壓縮機(jī)為往復(fù)式，不可避免的在V1204充壓用的氣體中會(huì)有一定量的潤(rùn)滑油脂。油脂就可能通過(guò)充壓氣體黏附在燒結(jié)金屬上，造成充壓微孔的堵塞。

因此，應(yīng)嚴(yán)格控制好煤粉的粒度和濕度和V1204的裝料質(zhì)量。同時(shí)，氣體緩沖罐每天都應(yīng)該打開導(dǎo)淋一次以檢查潤(rùn)滑油脂的累積情況，保證充壓用氣的品質(zhì)。上述措施不只是為了保證V1204充壓的完美實(shí)現(xiàn)，也是為了保證燒結(jié)金屬的設(shè)備安全。

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)上述改造后，V1204加壓時(shí)間基本沒(méi)有改變。但是，由于V1204升壓基本是在煤粉呈流化狀態(tài)下完成的，因此經(jīng)過(guò)程序的2次自動(dòng)破橋后，煤粉能下料完全，免除了氣化爐提升負(fù)荷的原料供應(yīng)不上的后顧之憂。同時(shí)，在嚴(yán)格控制進(jìn)入V1204的物料品質(zhì)和投用燒結(jié)金屬的壓差聯(lián)鎖保護(hù)后，燒結(jié)金屬基本上都保證了設(shè)計(jì)使用壽命。綜合來(lái)看，在采取了上述一系列措施后，解決了煤粉下料試車過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，保證了煤粉輸送系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

TQ051.25

B

1003－3467(2011)01－0048－02

2010－08－25

段 磊(1982－)，助理工程師，從事煤化工技術(shù)管理工作，電話:13783009558。