Oet.2009化肥設(shè)計.第47卷第5期●26●Chemical Fertilizer Design2009年10月.生產(chǎn)技術(shù)試論Shell煤氣化裝置煤粉管線的穩(wěn)定性陳二孩,岑濤,馬江濤 ,劉礦生(開祥化工有限公司,河南義馬472300)摘要: Shell煤氣化裝置是通過控制氧煤比來控制氣化爐爐膛溫度和合成氣組分,煤粉管線的穩(wěn)定對裝置長周期安全運行起到關(guān)鍵作用。分析探討了煤粉管線在施工階段、原始開車前的煤循環(huán)期間以及原始開車投煤過程中存在的問題和原因,提出并采取了相應(yīng)的技改措施，結(jié)果表明,開車后煤粉管線和燒嘴系統(tǒng)運行比較穩(wěn)定。關(guān)鍵詞: Shell煤氣化裝置;煤粉管線;煤循環(huán);穩(wěn)定性;分析;措施中圖分類號: TQ545文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1004 - 8901(2009)05 -0026 -03Trying to Discuss Stability for Pulverized Coal Pipeline of Shell Coal Gasifcation PlantCHEN Er-hai, CEN Tao, MA Jiang tao, LU Kuang- sheng( Kairiang Chemical Enginering Company ld. , Yima Henan 472300 China)tion plant; the stability of pulverized coal pipeline played a citical role on the long- term and salety operation of the plant. Author has analyzed and dis-cused the exioting problems and their reason during constuction stage of the pulverized coal pipeline and during coal powder crculaion before onginallytarting- up and in the proces putig coal into oiginally sarting-up , and has presented and adopted the appopriate technicad rermation measures, theresult indicates that the operation is elatively stabile for the pulverized coal pipeline and bumner sysem alfer sartingup.Key words: Shell coal gaification plant; pulverized coal pipeline; coal powder crculation; eability; analyis; measures比來控制氣化爐爐膛溫度和合成氣成分,保證以液1 Shell 煤氣化工藝流程態(tài)形式出渣且達(dá)到以渣抗渣的效果?？刂品椒ㄊ荢hell煤氣化工藝是典型的第2代煤氣化工藝確定進(jìn)人爐膛的氧氣量不變,而通過設(shè)定氧煤比來之一,進(jìn)料方式為干粉輸送，氣流床氣化。煤粉和決定進(jìn)入氣化爐爐膛內(nèi)的煤粉量,以煤粉的加入量氧氣并流進(jìn)入氣化爐內(nèi),在極為短暫的時間內(nèi)完成決定氧化反應(yīng)深度,從而達(dá)到合適的氣化爐爐膛溫升溫、揮發(fā)分脫除、裂解、燃燒及轉(zhuǎn)化等- - 系列物理度和氣化效率。由此可見,煤粉管線的穩(wěn)定對煤粉和化學(xué)反應(yīng),最終形成以CO+ H2為主的煤氣離開加入量氣化效率等起到至關(guān)重要的作用。煤粉管氣化爐。河南開祥化工有限公司Shell 煤氣化裝置線不穩(wěn)定還會引起爐溫波動,損壞燒嘴隔焰罩、耐工藝流程見圖1?；饘?、銷釘、水冷壁等內(nèi)件設(shè)備,甚至造成堵渣以及激冷氣循環(huán)飛灰過濾器濾芯進(jìn)水等事故的發(fā)生。因此,生產(chǎn)企原煤過熱焦汽業(yè)應(yīng)對煤粉管線的穩(wěn)定引起足夠的重視，將其納入[磨煤/干燥中出蒸汽項目的建設(shè)階級投料試車階段以及生產(chǎn)運行階段。3項目施工階段穩(wěn)定煤粉管線的前期工作「煤的加壓|廣除灰濕洗(1)參照其他已建成裝置煤粉管線的布置方床處理式,對原設(shè)計煤粉管線走向進(jìn)行了局部優(yōu)化，在保氧氣灰中水回用.證管線平滑度的前提下使每支煤粉管線比原設(shè)計圈1 Shell 煤氣化裝置工藝流程中國煤化工2煤粉管線穩(wěn)定性分析作重大;YHC N M H G人,2005畢業(yè)于河南大學(xué)化學(xué)化上學(xué)阮化學(xué)1.程與1Z專業(yè),從事Shell煤氣化裝置生產(chǎn)Shell煤氣化裝置的控制核心是通過控制氧煤技術(shù)管理工作。.第5期陳二孩等試論Shell煤氣化裝置煤粉管線的穩(wěn)定性●27.縮短20~ 30 m,減少了部分彎頭,以降低管線阻力。情況下,煤粉在不同負(fù)荷下循環(huán)至煤粉貯倉中,通(2)注意施工質(zhì)量。煤粉管線采用氬弧焊加過煤粉貯倉的 單位時間增加量r與煤粉管線穩(wěn)定時電焊的焊接工藝,并保證焊接后內(nèi)壁光滑無凸起，單位時間累積量x進(jìn)行修正,求出偏差系數(shù)k和b。以降低管線阻力,減少煤粉管線波動。修正后的煤粉量kx +b與煤粉貯倉增加量y一致，(3)針對煤加壓與輸送工序的燒結(jié)金屬容易損即進(jìn) 入燒嘴的煤粉測量值kx +b視為真實值。煤粉壞的問題,對燒結(jié)金屬設(shè)備進(jìn)行改造，提高了設(shè)備的管線穩(wěn)定時單位時間累積量x=DxS。式中:D表抗壓能力,改造后至今未發(fā)生燒結(jié)金屬的破損。示煤粉管線中懸浮物的密度測量值, kg/m' ;S表示(4)鎖斗高壓過濾器濾芯在煤鎖斗泄壓過程煤粉管線中懸浮物的速度測量值, m/so 1°煤燒嘴中容易受力脫落,故在濾芯下部增加了固定支撐。.煤循環(huán)數(shù)據(jù)見表1,煤粉管線穩(wěn)定時單位時間累積(5)在調(diào)試期間將煤粉經(jīng)過的地方清理干凈，量x與煤粉貯倉單位時間增量y的函數(shù)關(guān)系見所有螺栓連接部件都予以點焊或采用雙螺母加固,圖3。表11'煤燒嘴煤循環(huán)數(shù)據(jù)并在大布袋下方安裝煤粉過濾器,以防止纖維、樹葉等雜質(zhì)進(jìn)入煤粉管線。煤流量煤粉給料時間間隔煤流量煤粉貯倉增量工況倉壓力4原始開車 前的煤循環(huán)/kg.o-1/MPa/min */kg.a-' y/kg.s-1開車11.07300.666 61.06564.1 煤循環(huán)的必要性氧氣是氣體,氣體的計量儀表非常準(zhǔn)確;而固開車22.18 0.751.226 71.9578 .體物料煤粉計量往往不夠準(zhǔn)確,因此在原始開車前75%負(fù)荷2.505 0.821.761 4.2.551 4.100%負(fù)荷3.3412. 446 03. 294 0需要對煤燒嘴煤粉管線上的密度、速度等計量儀表進(jìn)行校正,以達(dá)到準(zhǔn)確控制氣化爐氧煤比的目的。上述數(shù)據(jù)均要求在煤粉管線穩(wěn)定時采集,如果1"煤燒嘴工藝流程見圖2。時間間隔段內(nèi)煤粉管線波動較大,須重新開始此間集粉去煤貯倉誠壓管速度計密度計隔段的數(shù)據(jù)采集。煤循環(huán)取樣時載氣均為二氧化碳?xì)怏w。表1中的x、y表示1*煤管線在不同工況下煤粉來自煤粉0一煤粉加速器煤粉角閥.煤粉三通閥-.巴煤燒啁.對大量煤循環(huán)數(shù)據(jù)處理后的數(shù)值。二氧化碳?xì)馊?1'煤燒嘴工藝流程1.2 煤循環(huán)的條件.5 t(1)磨煤單元試車完成,制出合格煤粉,粉煤0.5 1.522.533.5的典型顆粒尺寸分布:①90%(質(zhì)量比)的顆?！軠y量值，x/kg:s~'90 μm;②不超過10% (質(zhì)量比)的顆粒<5 μm,含團(tuán)31'煤燒嘴y與 x的函數(shù)關(guān)系濕量為1%~2%。開祥化工有限公司的實際顆粒注;:y=0.801 9x-0.2527度基本上達(dá)到Shell煤氣化的設(shè)計要求。4.4煤循環(huán)的要求(2)煤的加壓和輸送順控調(diào)試完畢,氣密試驗(1)煤管線的穩(wěn)定性。通過煤循環(huán)達(dá)到煤燒結(jié)束，且能正常下料。嘴煤量控制系統(tǒng)的穩(wěn)定,即在負(fù)倚不變,煤閥開度(3)所有煤粉管線按要求投用伴熱溫度為和輸送介質(zhì)氣體量基本不變的情況下,煤粉管線測80 C ,開祥化工有限公司原設(shè)計1支0.5 MPa低壓量密度和速度基本不變。.蒸汽伴熱管線,因無法滿足冬季開車的要求,遂在(2)煤循環(huán)的準(zhǔn)確性。修正后煤粉密度計量每條煤粉管線上增加了2支低壓蒸汽伴管。儀表和速度計量儀表測量計算出來的煤流量與煤(4) 4條煤粉管線上的儀表閥門調(diào)校結(jié)束,特粉貯倉稱重儀表顯示的煤量吻合,即要求煤粉測量別是流化氣和加速氣的閥門、儀表、角閥等。的重復(fù)性好。(5)煤燒嘴順控、控制邏輯調(diào)試完畢。中國煤化工(6)煤粉貯倉稱重儀采用砝碼校驗完畢。二衡閥、下料閥因帶4.3 煤循環(huán)的方法壓而CN MHG成下料加泄過程在煤粉給料倉與氣化爐保持一定壓差不變的中煤鎖斗和煤粉給料倉之間平衡兩端產(chǎn)生壓差,閥●28.化肥設(shè)計2009年第47卷門無法正常打開,影響正常下料,使煤循環(huán)耽誤很間氣化爐爐膛內(nèi)火焰偏燒,給系統(tǒng)帶來很大的安全長時間。改進(jìn)的辦法是增加殼牌最新設(shè)計的平衡隱患,所以重要閥門在生產(chǎn)過程中- -定要 有備件。管,問題得以解決。(3)防止煤粉在煤的加壓和輸送工序及煤管(2)臧壓管后煤粉管線及臨時煤管線易磨損，線中板結(jié)。停車期間煤粉在容器內(nèi)如果存放時間解決的辦法是更換材質(zhì)并采用大弧度彎頭。過長,會造成流動性降低,一般存放時間超過10天(3)煤燒嘴角閥卡澀。由于煤循環(huán)過程中原的煤粉就需要外排,不再使用。煤中的纖維類物質(zhì)經(jīng)過磨煤系統(tǒng)后進(jìn)入煤粉給料(4)防止氧閥泄漏。煤氣化裝置在吹掃試車倉燒結(jié)金屬處及煤管線角閥處,導(dǎo)致煤粉管線堵塞過程中,由于氧氣管線吹掃不徹底,致使管線中殘或不暢。采取的措施是改造纖維分離器,提高雜質(zhì)留的焊渣進(jìn)入氧閥內(nèi),閥門在開關(guān)過程中被磨損,分離效率,避免此類問題發(fā)生。造成閥門內(nèi)漏，以致氧氣泄漏控制程序無法進(jìn)(4)小布袋B系列中料位計不能夠顯示和煤行,給系統(tǒng)安全運行帶來隱患,故更換了泄漏的循環(huán)過程中小布袋B系列錐部煤粉架橋堵塞。為氧閥。此將小布袋A和小布袋B與煤粉貯倉相連管線由6結(jié)語DN 100 mm改為DN 200 mm,之后再未發(fā)生此現(xiàn)象。維護(hù)Shell煤氣化裝置煤粉管線的穩(wěn)定貫穿于裝置的建設(shè)、試車、運行等階段。河南開祥化工有5原始投料期間煤粉管 線的穩(wěn)定性限公司借鑒相關(guān)廠家的經(jīng)驗教訓(xùn),針對煤粉管線的(1)修改煤燒嘴聯(lián)鎖程序。Shell 原設(shè)計的程穩(wěn)定與長周期運行,開展了一系列技術(shù)改造,保證序13KS - 0011/0012/0013/0014在單個燒嘴跳車了煤粉管線和燒嘴系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。開車后氣化后會跳至100步執(zhí)行煤管線的吹掃,這個過程約需爐4個燒嘴運行穩(wěn)定,為公司煤氣化裝置的長周期5 min。開車時氧負(fù)荷設(shè)定為50%,且氣化爐壓力安全穩(wěn)定運行奠定了基礎(chǔ),實現(xiàn)了公司生產(chǎn)系統(tǒng)的.比較低,煤管線波動比較大,燒嘴頻繁跳車。為了正?；Ｄ苎杆賹焱度脒\行,開祥化工有限公司對程序參考文獻(xiàn):/ .進(jìn)行了修改,縮短了吹掃時間,從而降低了開車期[1]吳迎. Shell煤氣化技術(shù)[].化工設(shè)計通訊,2006(2):1 -2.間系統(tǒng)跳車的幾率。針對煤管線上的密度和速度2[2]陳二孩,岑濤. Shell煤氣化裝置點火燒嘴與開工燒嘴的試驗及應(yīng)用[J].化肥設(shè)計,2009 ,47(1):44 -47.個重要聯(lián)鎖值,延長了這2個點的跳車時間,避免[3]岑濤,陳二孩.關(guān)于Shell 煤氣化裝置的投煤試車及載氣切換瞬時波動造成燒嘴跳車。[J].化肥設(shè)計,2009 ,47(3):33 -35.(2)排除煤管線三通閥故障。煤氣化裝置曾[4]李耀剛,崔廣木Shell 媒氣化工藝優(yōu)化之商櫳[].化肥設(shè)計，出現(xiàn)煤粉三通閥卡澀無法打開的情況,拆檢閥門發(fā)2009,47(1):21 -26.現(xiàn)閥體密封環(huán)隱積存有煤粉,遂重新更換閥門。期收稿日期: 2009-07-2(上接第19頁)漏氣處有克勞斯反應(yīng)發(fā)生。爐最高負(fù)荷為85 Vh,B爐最高負(fù)荷為83 Vh,運行5結(jié)語負(fù)荷達(dá)到設(shè)計要求,保證了煤代油裝置蒸汽供應(yīng)，起到了備用鍋爐的作用。(1)通過分析和優(yōu)化,快鍋改燒粗煤氣以較少燒嘴前壓力調(diào)整后,爐膛正壓低于137 Pa投人,取得較好應(yīng)用效果,發(fā)揮了備用鍋爐的作用,(絕) ,滿足設(shè)計要求。燒嘴噴射角調(diào)整后,火焰稍保障了煤氣化的穩(wěn)定運行。長,但遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于重油燃燒火焰長度,對燃燒和蒸汽(2)本改造是殼牌氣化爐生產(chǎn)的粗煤氣首次系統(tǒng)沒有影響。鍋爐系統(tǒng)的應(yīng)用,其設(shè)計和應(yīng)用經(jīng)驗可為其他類似42 存在問題改造提供借鑒。(1)粗煤氣中H2S含量較高,致使煙氣中So2(3)對于H2S問題，只要采用低硫煤或增設(shè)脫濃度高,存在煙道系統(tǒng)低溫腐蝕,同時快鍋煙囪較礦左置可以衄中卻消險甘影響低,煙氣SO,擴(kuò)散較慢,對周邊設(shè)備有- -定的腐蝕。參中國煤化工(2)快鍋爐膛較短,H2S燃燒速度比H2和Co[1THCN M H G,北京:中國建筑工業(yè)出版社,1985.慢,有H2S燃燒不完全現(xiàn)象產(chǎn)生,在爐膛水冷壁和收稿日期: 2009-07-10