華能(天津)煤氣化發(fā)電有限公司 天津 300000

1 引言

華能爐煤氣化工藝作為天津IGCC機(jī)組的核心技術(shù)，其工藝流程是將來(lái)自空分裝置的純氧和來(lái)自粉煤加壓輸送系統(tǒng)的粉煤一起通過(guò)水平對(duì)稱布置的四個(gè)粉煤燒嘴噴入氣化爐內(nèi)，在3.0MPa(G)的壓力下進(jìn)行部分氧化反應(yīng)，反應(yīng)后的高溫合成氣在氣化爐頂部出口被來(lái)自循環(huán)氣壓縮機(jī)的冷合成氣激冷至約900℃，然后經(jīng)合成氣冷卻器冷卻后進(jìn)入干法除灰單元，濕洗單元，凈化單元，最后進(jìn)入燃機(jī)燃燒發(fā)電。氣化裝置加壓輸煤系統(tǒng)3200單元粉煤放料罐V3202在下料過(guò)程中易出現(xiàn)架橋現(xiàn)象造成粉煤給料罐V3203料位和壓力的波動(dòng)，造成煤線的不穩(wěn)定性。

2 工藝流程簡(jiǎn)介

根據(jù)我廠氣化單元的生產(chǎn)要求，共設(shè)三個(gè)系列磨煤、干燥及相關(guān)的輔助系統(tǒng)。由輸煤皮帶來(lái)的原煤被分別儲(chǔ)存在三個(gè)獨(dú)立的煤倉(cāng)(V-3101A/B/C)內(nèi)，經(jīng)重力式給煤機(jī)(X-3101A/B/C)計(jì)量稱重后通過(guò)落煤管進(jìn)入磨煤機(jī)(A-3101A/B/C)。經(jīng)過(guò)磨煤機(jī)磨過(guò)的煤粉從粉煤袋式過(guò)濾器(S-3103A/B/C)過(guò)濾下來(lái)首先進(jìn)入常壓粉煤儲(chǔ)罐(V-3201A/B、V-3204)儲(chǔ)存。為保持粉煤儲(chǔ)罐惰性化，連續(xù)通入0.5MPa的低壓氮?dú)?。粉煤?chǔ)罐中的煤粉，通過(guò)重力作用進(jìn)入粉煤放料罐(V-3202A/B、V-3205)，粉煤放料罐充滿后，將上部?jī)傻篱_關(guān)閥關(guān)閉，壓力平衡閥關(guān)閉，使其與所有的低壓設(shè)備隔離。然后充入4.5MPa高壓氮?dú)饧訅?，使其壓力與粉煤給料罐(V-3203A/B、V-3206)平衡，再打開粉煤放料罐與粉煤給料罐之間的平衡管線，一旦粉煤給料罐達(dá)到低料位，則打開鎖斗排料閥卸料。卸料完畢后將粉煤放料罐與粉煤給料罐隔離，將壓力分三次卸至接近常壓，然后打開粉煤放料罐上部的進(jìn)料閥，接受粉煤儲(chǔ)罐的煤粉，粉煤放料罐充裝完畢后，再次充壓，等待下一次的卸料信號(hào)。

3 影響粉煤放料罐架橋的主要因素

粉煤加壓輸送系統(tǒng)最大特點(diǎn)是輸送細(xì)小的固體顆粒煤粉。固體顆粒在設(shè)備內(nèi)主要有質(zhì)量流和漏斗流兩種流動(dòng)形式。質(zhì)量流是指當(dāng)儲(chǔ)存固體顆粒的設(shè)備出口放料閥打開后，罐內(nèi)固體顆粒即以一個(gè)整體的形式向下移動(dòng)，直至罐內(nèi)物料放完為止。漏斗流是指當(dāng)儲(chǔ)存固體顆粒的設(shè)備出口放料閥打開后，罐內(nèi)固體顆粒大部分沿設(shè)備中心流下，但有部分物料滯留在設(shè)備內(nèi)。顯然，煤氣化裝置中質(zhì)量流是煤粉理想流動(dòng)形式。

3.1 粉煤中水分含量的影響 煤的游離水分又分為外在水分和內(nèi)在水分。外在水分，是指附著在煤顆粒表面的水分，有時(shí)俗稱外水。內(nèi)在水分，是指在一定條件下(105～110℃)煤樣達(dá)到空氣干燥狀態(tài)時(shí)所保持的水分。粉煤加壓輸送系統(tǒng)本身沒有辦法控制煤粉水分含量，是通過(guò)控制磨煤系統(tǒng)的溫度來(lái)達(dá)到控制煤粉水分的目的。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的機(jī)組運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證，當(dāng)煤粉水分含量控制在5%以內(nèi)時(shí)，對(duì)于煤粉的輸送影響較小，反之則在粉煤放料罐中容易產(chǎn)生架橋。

3.2 粉煤粒度大小對(duì)架橋的影響 若粉煤粒度過(guò)大，則在輸送過(guò)程中，粉煤容易產(chǎn)生分層及沉降，影響粉煤與氮?dú)庑纬奢^為均勻的混合物，增加了粉煤在管道的流動(dòng)阻力，降低了粉煤的流速，還有可能影響燒嘴的燃燒穩(wěn)定性。若粉煤粒度過(guò)小，又會(huì)造成粉煤流動(dòng)性差而引起管道堵塞，還會(huì)對(duì)煤線的速度和密度等產(chǎn)生影響。經(jīng)過(guò)多年的機(jī)組運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，粉煤粒度在大于90μm所占比例小于30%，粒度小于10μm所占比例小于10%的狀態(tài)下對(duì)于粉煤輸送較為有利，且在粉煤放料罐中不容易產(chǎn)生架橋。

3.3 設(shè)備設(shè)計(jì)對(duì)架橋的影響

3.3.1 燒結(jié)金屬在粉煤輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用 燒結(jié)金屬是用金屬粉末為原料，經(jīng)篩分、壓制、燒結(jié)等工藝制成的一種多空金屬材料。

3.3.2 通氣錐 在粉煤放料罐的底部配備了通氣錐，通氣錐整體采用不銹鋼制造，其功能部件(內(nèi)襯)采用燒結(jié)金屬。燒結(jié)金屬與不銹鋼殼體組成環(huán)形空間，氮?dú)庀冗M(jìn)入環(huán)形空間，再通過(guò)燒結(jié)金屬進(jìn)入罐內(nèi)。粉煤放料罐通氣錐通入高壓氮?dú)?，既用于放料罐底部粉煤的流化防止架橋，又用于放料罐的充壓?/p>

3.3.3 笛管 為加大粉煤放料罐的充壓速度，減少放料罐的充壓時(shí)間，并防止粉煤在罐體中部架橋，在放料罐的中部，對(duì)稱安裝了四支通氣的笛管。之所以稱之為笛管，是因?yàn)槠湫螤羁崴频炎?。笛管采用不銹鋼制作，“笛膜”采用燒結(jié)金屬制作。高壓氮?dú)庀冗M(jìn)入笛管，再通過(guò)“笛膜”進(jìn)入罐內(nèi)。

4 消除架橋的方法

4.1 粉煤給料破橋程序 粉煤放料罐低料位信號(hào)出現(xiàn)之前給料充裝計(jì)時(shí)器已走完則自動(dòng)執(zhí)行拆橋程序兩次。如果兩次拆橋后粉煤放料罐低料位仍不出現(xiàn)，停止程序并發(fā)出報(bào)警，順控進(jìn)入拆橋程序，拆橋兩次后如果粉煤放料罐低料位仍不出現(xiàn)，則順控在拆橋程序中等待，可以點(diǎn)擊“超馳”使順控繼續(xù)走下去，或點(diǎn)擊“重新拆橋”，再運(yùn)行拆橋程序兩次。

破橋程序：粉煤放料罐與粉煤給料罐完全隔離后，用充氣錐、笛管和管道吹掃器的高壓氮?dú)膺M(jìn)行充壓，充壓50s后打開下料閥門，然后打開平衡閥，利用兩個(gè)罐子的差壓進(jìn)行破橋。如果粉煤放料罐低料位信號(hào)出現(xiàn)，則下料順控進(jìn)入下一步。

4.2 手動(dòng)破橋 在破橋程序無(wú)法成功破橋時(shí)必須采用手動(dòng)破橋來(lái)解決，可以手動(dòng)充壓粉煤放料罐，使之與粉煤給料罐的壓差增至0.3mpa-0.4mpa。如果判斷為兩罐平衡管線堵塞，還可以在充壓后先聯(lián)通平衡管線以達(dá)到破除平衡管的目的。

5 粉煤放料罐架橋原因總結(jié)及發(fā)生架橋時(shí)的處理方法

5.1 粉煤給料罐架橋發(fā)生的原因主要有以下幾點(diǎn)

a)粉煤中水分含量過(guò)高，應(yīng)該將水分控制在5%以內(nèi)。

b)粉煤粒度大小的影響，粉煤粒度應(yīng)該在大于90μm所占比例小于30%，粒度小于10μm所占比例小于10%。

c)在設(shè)備應(yīng)用上避免架橋的產(chǎn)生：采用燒結(jié)金屬材料的通氣錐、管道吹掃器、笛管。

5.2 產(chǎn)生架橋時(shí)的解決方法

a)啟動(dòng)破橋程序，利用對(duì)粉煤放料罐充壓產(chǎn)生對(duì)粉煤給料罐的壓差來(lái)消除破橋。

b)手動(dòng)干預(yù)的方式對(duì)粉煤放料罐進(jìn)行充壓，使之與粉煤給料罐的壓差增至0.3mpa-0.4mpa。如果為兩罐平衡管線堵塞則優(yōu)先聯(lián)通平衡管線。