楊澤龍

（河南能源化工集團(tuán)鶴壁煤化工有限公司，河南 鶴壁 458000）

0 引言

鶴壁煤化工有限公司氣化裝置采用shell 干粉加壓氣化工藝，屬于干法進(jìn)料、氣流床氣化。與之配套的U1100 磨煤?jiǎn)卧淖饔檬歉稍镌厦翰闅饣癄t提供水分及粒度合格的粉煤，是shell 煤氣化工藝中不可缺少的重要工段。

根據(jù)鶴壁煤化工設(shè)計(jì)煤種和氣化裝置的生產(chǎn)能力，及可能出現(xiàn)的煤質(zhì)變化情況，磨煤系統(tǒng)配備兩套ZGM133G 型中速輥式磨煤機(jī)，即A、B 兩條磨煤干燥生產(chǎn)線。正常生產(chǎn)時(shí)兩套磨煤系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行，能滿足氣化爐滿負(fù)荷運(yùn)行所需粉煤。

設(shè)計(jì)煤種日投煤量為2850 t。單套磨煤裝置運(yùn)行最大出力為95.8 t/h，其中螺旋粉煤輸送機(jī)X1104A、B 為正反轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)，磨出的粉煤可按生產(chǎn)需求，輸送到U1200 粉煤貯倉(cāng)V1201A、B 中。每套磨煤干燥系統(tǒng)運(yùn)行可供給氣化爐80%的負(fù)荷運(yùn)行。

磨煤干燥系統(tǒng)由磨煤機(jī)、稱重給煤機(jī)、熱風(fēng)爐、循環(huán)風(fēng)機(jī)、助燃風(fēng)機(jī)、粉煤袋式過(guò)濾器、旋轉(zhuǎn)給料機(jī)和螺旋輸送機(jī)等設(shè)備組成。正常生產(chǎn)時(shí)原料煤從煤儲(chǔ)運(yùn)通過(guò)輸煤皮儲(chǔ)存在U1100 原煤倉(cāng)（V1101A、B） 內(nèi)，原料煤通過(guò)重力式稱重給煤機(jī)（X1101A、B） 經(jīng)落煤管進(jìn)入磨煤機(jī)（A1101A、B）內(nèi)，（石灰石粉作為助溶劑按照與原料煤一定的重量比通過(guò)石灰石稱重給料機(jī)X1109A、B 進(jìn)入X1101A、B 的出口，與原料煤一起進(jìn)入磨煤機(jī)）。

原料煤在磨煤機(jī)微負(fù)壓和被熱風(fēng)爐（F1101A、B） 加熱的惰性氣體環(huán)境中研磨干燥，粉煤粒度由磨煤機(jī)出口旋風(fēng)分離器（S1102A、B） 轉(zhuǎn)速、循環(huán)風(fēng)機(jī)（K1102A、B） 風(fēng)量及磨煤機(jī)磨輥加載力3 個(gè)變量調(diào)節(jié)控制。

磨制后水分與粒度合格的粉煤和氣體混合物被循環(huán)風(fēng)機(jī)（K1102A、B） 輸送到粉煤袋式過(guò)濾器（S1103A、B） 進(jìn)行氣粉分離，分離出的粉煤經(jīng)粉煤旋轉(zhuǎn)給料機(jī)（X1105A、B、C、D、E、F、G 和H） 進(jìn)入到煤粉螺旋輸送機(jī)（X1102A、B、C、D）中，通過(guò)纖維篩（S1107A、B、C、D） 根據(jù)生產(chǎn)需要經(jīng)螺旋輸送機(jī)（X1104A、B） 選擇進(jìn)入U(xiǎn)12002個(gè)粉煤儲(chǔ)罐（V1201A、B） 中。

1 熱風(fēng)爐及點(diǎn)火系統(tǒng)運(yùn)行情況

熱風(fēng)爐F1101A、B 結(jié)構(gòu)形式為臥式圓筒爐，每臺(tái)熱風(fēng)爐由外爐體、內(nèi)爐體、燃燒器、溫度計(jì)、壓力計(jì)及人孔等部件組成，爐體全部密封設(shè)計(jì)，正壓操作?，F(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)操作盤位于熱風(fēng)爐旁。

燃燒器采用1 個(gè)中心氣槍主燒嘴+環(huán)型輔助燒嘴的方案，熱風(fēng)爐燃燒器主要部件包括調(diào)風(fēng)器、中心主氣槍、四周輔助氣槍和穩(wěn)焰器。采用中心主氣槍與環(huán)型輔助氣槍，優(yōu)越性在于既可單獨(dú)使用中心主氣槍或四周輔助氣槍，也可兩者同時(shí)使用，不但調(diào)節(jié)方便，且使燃燒器的負(fù)荷調(diào)節(jié)比增大，保證各種工況下燃燒器能穩(wěn)定運(yùn)行。

該燃燒器與其它類型的燃燒器相比，具有操作彈性大、結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、燃燒完全、火焰剛直有力、火型集中、過(guò)?？諝庀禂?shù)低、能耗小、火道不結(jié)焦、噪聲小及易損件更換方便等特點(diǎn)。

燃燒器采用高能點(diǎn)火裝置與點(diǎn)火槍結(jié)合的自動(dòng)點(diǎn)火裝置，并設(shè)有觀測(cè)火焰的觀火孔及火焰監(jiān)測(cè)器?；鹧姹O(jiān)測(cè)器有3 個(gè)探頭，信號(hào)采用3 選1，可有效防止儀表誤報(bào)。

在正常生產(chǎn)過(guò)程中，煤粉干燥所需熱量是由熱風(fēng)爐提供，熱風(fēng)爐是磨煤系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備之一。熱風(fēng)爐的點(diǎn)火需要先將以LPG 為燃料的點(diǎn)火槍點(diǎn)燃，通過(guò)點(diǎn)火槍將以馳放氣或合成氣為燃料的中心氣槍主燒嘴和環(huán)型輔助燒嘴引燃。而在磨煤干燥系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)全部由甲醇裝置產(chǎn)生的馳放氣作為燃料，不再摻燒合成氣。

點(diǎn)火系統(tǒng)能否正常運(yùn)行直接影響熱風(fēng)爐的正常開(kāi)車，進(jìn)而影響到磨煤干燥系統(tǒng)的運(yùn)行。由于點(diǎn)火系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致點(diǎn)火困難，甚至燒蝕點(diǎn)火槍頭。

因此，需更換點(diǎn)火槍頭，會(huì)對(duì)生產(chǎn)及環(huán)保安全帶來(lái)壓力。

同時(shí)，穩(wěn)焰器選用材質(zhì)不合理，經(jīng)長(zhǎng)期燃燒后穩(wěn)焰器出現(xiàn)燒蝕現(xiàn)象，通過(guò)燃料氣量減少，不能大量使用馳放氣，為保證磨煤機(jī)出口溫度需要摻燒熱值較高的合成氣，進(jìn)而造成合成氣的浪費(fèi)，增大了后續(xù)產(chǎn)品的噸消耗合成氣量。

2 優(yōu)化及性能提升方案的確定

原點(diǎn)火系統(tǒng)由點(diǎn)火槍、高壓點(diǎn)火器和配套LPG管路組成。

點(diǎn)火槍由點(diǎn)火槍桿和點(diǎn)火槍頭組成，點(diǎn)火槍桿全封閉設(shè)計(jì)，僅在點(diǎn)火槍頭部設(shè)有3 個(gè)對(duì)稱小孔，點(diǎn)火時(shí)LPG 從點(diǎn)火槍頭部噴出，靠自身壓力形成霧化效果。

高壓點(diǎn)火器設(shè)置在點(diǎn)火槍后方靠下位置，熱風(fēng)爐點(diǎn)火時(shí)點(diǎn)火器產(chǎn)生的電弧可以將點(diǎn)火槍頭部霧化的LPG 點(diǎn)燃。當(dāng)LPG 純度較低或天氣寒冷時(shí)，導(dǎo)致LPG 氣化不完全和帶液的情況，液體噴在點(diǎn)火器上，會(huì)使點(diǎn)火器不能正常工作導(dǎo)致熱風(fēng)爐一次點(diǎn)火成功率低。當(dāng)LPG 中含有雜質(zhì)時(shí)，會(huì)使點(diǎn)火槍頭部LPG 噴射孔堵塞甚至堵死，導(dǎo)致點(diǎn)火槍無(wú)法正常點(diǎn)火。

熱風(fēng)爐正常燃燒時(shí)，點(diǎn)火槍頭由于靠近中心主氣槍和環(huán)型輔助燒嘴，長(zhǎng)期暴露在高溫火焰下，沒(méi)有保護(hù)，因此出現(xiàn)點(diǎn)火槍燒損的情況。

處理此類問(wèn)題可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)拆卸點(diǎn)火槍，疏通LPG 通道和通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)淋排放未氣化和含有雜質(zhì)的LPG、更換新的點(diǎn)火槍來(lái)解決。

拆卸點(diǎn)火槍需要耗費(fèi)大量時(shí)間，對(duì)高負(fù)荷運(yùn)行的氣化爐生產(chǎn)極為不利，處理不當(dāng)將會(huì)導(dǎo)致氣化爐降負(fù)荷運(yùn)行。同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)淋排放LPG 存在很大的安全隱患，LPG 屬于易燃易爆物料，現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)淋排放容易誘發(fā)安全事故。

熱風(fēng)爐正常運(yùn)行時(shí)，穩(wěn)焰器可以將從中心主氣槍或環(huán)型輔助燒嘴噴出的火焰均勻的導(dǎo)入燃燒室，避免內(nèi)層耐火襯里直接受到高溫?zé)煔獾臎_刷，保證了熱風(fēng)爐出口工藝氣溫度更加均勻。但由于穩(wěn)焰器的材質(zhì)選用不合理，故熱風(fēng)爐長(zhǎng)周期運(yùn)行效果不盡人意。

鑒于上述情況，特別針對(duì)熱風(fēng)爐一次點(diǎn)火成功率較低，氣溫低時(shí)LPG 氣化不徹底，LPG 中夾帶雜質(zhì)堵塞噴射孔，穩(wěn)焰器易燒蝕損壞等情況重新優(yōu)化設(shè)計(jì)點(diǎn)火系統(tǒng)，提高一次點(diǎn)火成功率，延長(zhǎng)熱風(fēng)爐運(yùn)行周期。熱風(fēng)爐點(diǎn)火系統(tǒng)優(yōu)化前如圖1 所示。

圖1 熱風(fēng)爐點(diǎn)火系統(tǒng)優(yōu)化前Fig.1 Hot blast stove ignition system before optimization

3 點(diǎn)火系統(tǒng)優(yōu)化方案的實(shí)施

（1） 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量尺寸，將原點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火槍與高壓點(diǎn)火器分體設(shè)計(jì)，重新優(yōu)化設(shè)計(jì)為點(diǎn)火槍與高壓點(diǎn)火器一體式點(diǎn)火槍。

（2） 將高能點(diǎn)火器設(shè)置在一體式點(diǎn)火槍尾部，避免直接接觸液體而導(dǎo)致不能正常工作。

（3） 取消原點(diǎn)火槍頭部噴射孔，優(yōu)化設(shè)計(jì)成敞口式的點(diǎn)火槍。未氣化的LPG 和雜質(zhì)都能通過(guò)敞口點(diǎn)火槍進(jìn)入熱風(fēng)爐爐膛，避免了點(diǎn)火槍堵塞以及現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)淋排放LPG。

（4） LPG 改為側(cè)面進(jìn)入點(diǎn)火槍體，在槍體上LPG 入口前方增加一路工廠風(fēng)，用來(lái)霧化LPG、同時(shí)在熱風(fēng)爐運(yùn)行時(shí)可以單獨(dú)打開(kāi)工廠風(fēng)來(lái)冷卻點(diǎn)火槍避免燒蝕。

（5） 拆除原碳鋼材質(zhì)穩(wěn)焰器，更換材質(zhì)為304 不銹鋼重新安裝，提升耐燒性能。熱風(fēng)爐點(diǎn)火系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后如圖2 所示。

圖2 熱風(fēng)爐點(diǎn)火系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后Fig.2 Hot blast stove ignition system after optimization design

熱風(fēng)爐穩(wěn)焰器更換304 不銹鋼材質(zhì)如圖3所示。

圖3 熱風(fēng)爐穩(wěn)焰器更換304 不銹鋼材質(zhì)Fig.3 Replacement of 304 stainless steel flame holder for hot blast stove

4 性能提升及優(yōu)化方案實(shí)施后的效果

（1） 通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)一體式點(diǎn)火裝置應(yīng)用，保證了一次點(diǎn)火成功。自改造以來(lái)，熱風(fēng)爐一次點(diǎn)火成功率達(dá)100%，未出現(xiàn)過(guò)一次因?yàn)辄c(diǎn)火系統(tǒng)不正常工作引起的磨煤系統(tǒng)無(wú)法開(kāi)車。同時(shí)，由于加入了工廠風(fēng)冷卻保護(hù)，點(diǎn)火槍再也沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)燒蝕情況。

點(diǎn)火槍頭部敞口設(shè)計(jì)，從根本上杜絕了點(diǎn)火槍堵塞的問(wèn)題，避免了現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)淋排放LPG，減少了安全事故隱患。為氣化爐滿負(fù)荷運(yùn)行系統(tǒng)提供了有力保障。

（2） 更換新材質(zhì)的304 不銹鋼制作新的穩(wěn)焰器，極大提升了耐熱性，有效延長(zhǎng)使用周期。保證了燃燒穩(wěn)定，磨煤機(jī)出口溫度穩(wěn)定。

磨煤?jiǎn)卧獰犸L(fēng)爐正常運(yùn)行時(shí)全部使用馳放氣，不再因?yàn)榉€(wěn)焰器燒蝕損壞而摻燒合成氣，減小了后續(xù)產(chǎn)品的噸消耗合成氣量。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)熱風(fēng)爐點(diǎn)火系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使磨煤系統(tǒng)的整體性能得到了較大的提升。設(shè)計(jì)新的一體式點(diǎn)火槍，解決了點(diǎn)火困難及點(diǎn)火槍燒蝕的情況，達(dá)到了預(yù)期的效果。

同時(shí)，利用新的304 不銹鋼材質(zhì)制作新的穩(wěn)焰罩，解決了穩(wěn)焰罩長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行易燒蝕的情況，有效利用了馳放氣，減少了合成氣用量，增加了甲醇產(chǎn)量，帶來(lái)了直接經(jīng)濟(jì)效益。

根據(jù)優(yōu)化前后產(chǎn)品日產(chǎn)量對(duì)比，使用304 材質(zhì)穩(wěn)焰器完全不用摻燒合成氣，每天多產(chǎn)甲醇約10 t，一個(gè)月多產(chǎn)甲醇約300 t。為企業(yè)帶來(lái)了直接經(jīng)濟(jì)效益。