粉煤氣化裝置工藝管道優(yōu)化研究

＊王 坤

（寧夏寶豐能源集團(tuán)股份有限公司 寧夏 750411）

在我國(guó)的化石能源中，煤供能所占據(jù)的比例較大，煤化工產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展。粉煤氣化工藝得到了較廣泛的應(yīng)用，粉煤氣化裝置的應(yīng)用主要是進(jìn)行磨煤干燥、粉煤加壓輸送和氣化、廢水處理，其中工藝管道是非常關(guān)鍵的組成，在裝置運(yùn)行過程中，容易出現(xiàn)部分問題，因此，需要對(duì)管道進(jìn)行優(yōu)化，以保證裝置的正常運(yùn)行，有效提高資源利用率。

1.工藝流程介紹

粉煤氣化裝置工藝過程主要分為4個(gè)環(huán)節(jié)，分別為磨煤干燥、粉煤加壓輸送、粉煤氣化、渣及灰水處理。具體的工藝過程為：將原煤送入磨煤機(jī)中進(jìn)行研磨，并用干燥的惰性氣體進(jìn)行干燥。碾磨干燥后的煤粉經(jīng)旋轉(zhuǎn)分離器篩選后被惰性氣體輸送到粉煤袋式過濾器。進(jìn)入粉煤袋式過濾器中的煤粉經(jīng)濾袋進(jìn)行氣固分離，出袋時(shí)過濾器的惰性氣體含塵量≤10mg/Nm3，過濾后的大部分氣體進(jìn)行再循環(huán)，部分氣體被放空。煤粉隨后從袋式收集器中被送到煤加壓及給料系統(tǒng)。煤粉粒度是由循環(huán)風(fēng)流量、加載力及旋轉(zhuǎn)分離器轉(zhuǎn)速控制，系統(tǒng)惰性化通過氮?dú)饧叭剂蠚馀c空氣匹配性燃燒控制。通過高壓CO2或者N2輸送到氣化環(huán)節(jié)，粉煤和混合氣進(jìn)入氣化爐中進(jìn)行反應(yīng)生成合成氣，經(jīng)過冷卻、增濕以及除塵后輸送到轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，而反應(yīng)不完全剩余的灰渣經(jīng)過冷卻固化后排入相應(yīng)的設(shè)備中。由洗滌塔和氣化爐產(chǎn)生的黑水通過閃蒸輸送到沉降設(shè)備，經(jīng)過除氧后，進(jìn)行循環(huán)使用。

2.裝置管道問題及優(yōu)化

(1)磨煤干燥過程中的問題及優(yōu)化

粉煤氣化工藝過程中，磨煤干燥是最開始的環(huán)節(jié)，該工藝過程受溫度的影響較大，如果是在氣溫較低的環(huán)境下，濕煤容易結(jié)塊硬化，影響磨煤機(jī)的正常使用，對(duì)工藝生產(chǎn)的質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生較大影響。而且在溫度較低的情況下，粉煤的流化效果會(huì)受到影響，容易對(duì)管道產(chǎn)生堵塞，這樣粉煤的使用率下降，資源浪費(fèi)情況嚴(yán)重。另外，在進(jìn)行干燥時(shí)，會(huì)使用到稀釋風(fēng)機(jī)，以使管道中積累的粉煤含量下降，但實(shí)際效果并不理想，還會(huì)增加電量成本的投入，因此，需要對(duì)此環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

針對(duì)氣溫環(huán)境較低狀態(tài)下的粉煤氣化，對(duì)工藝管道進(jìn)行優(yōu)化可以在粉煤和料管之間加入伴熱管，這樣粉煤的溫度能夠得到有效的提升，粉煤的流動(dòng)性得到增大，工藝裝置運(yùn)行的效率得到提升。另外，稀釋風(fēng)機(jī)的使用對(duì)管道中積累的粉煤能夠起到一定的降低作用，減少粉煤的含量，但是效果并不理想，因此，可以取消使用稀釋風(fēng)機(jī)，以降低電能的使用量，這樣成本能夠得到節(jié)約，資源浪費(fèi)情況減少。

(2)關(guān)于物料及電能使用問題及優(yōu)化

①低壓氮?dú)獾墓?jié)約

磨煤機(jī)磨輥密封低壓氮?dú)夤芫€和密封風(fēng)機(jī)出口管線之間加入聯(lián)通管線，低壓氮?dú)庾鳛槟ポ伱芊獾獨(dú)獾难a(bǔ)充，氮?dú)獾氖褂昧磕軌虻玫焦?jié)約。磨輥密封低壓氮?dú)獾拈y門開度要注意適度控制，如果開度太小，壓差較低，這樣密封的效果不好，而如果開度過大，就會(huì)使低壓氮?dú)獾谷朊芊怙L(fēng)機(jī)的出口管線中。對(duì)磨輥密封低壓氮?dú)忾y門進(jìn)行調(diào)整時(shí)需要注意慢慢進(jìn)行，同時(shí)聯(lián)系主控重視密封風(fēng)和一次風(fēng)的壓差。

②電能的節(jié)約

在原有的粉煤氣化工藝中，稀釋風(fēng)機(jī)的使用可以使管線中水分的含量減少，但是使用的效果并不理想。將稀釋風(fēng)機(jī)取消，能夠減少電量的使用，使用常壓氮?dú)膺M(jìn)行補(bǔ)充，對(duì)此常壓氮?dú)忾y門的開度進(jìn)行適量的控制，注意惰性循環(huán)氣的水含量。

③冷凝液的循環(huán)利用

常壓罐中的液相到達(dá)沉降槽管線時(shí)，就能夠?qū)⒗淠夯厥盏匠两挡圻M(jìn)行再利用。如果冷凝液的水質(zhì)較差，就會(huì)使系統(tǒng)的水質(zhì)受到影響。如果存在水質(zhì)較差情況，需要對(duì)系統(tǒng)水置換量進(jìn)行加大，確保系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。低壓蒸汽的冷凝液到達(dá)除氧器管線時(shí)就將冷凝液加入到補(bǔ)進(jìn)系統(tǒng)中，使水質(zhì)得到有效改善。鑒于蒸汽冷凝液具有較高的溫度，使得除氧器水溫上升，除氧水泵會(huì)受影響，因此，需要對(duì)工藝指標(biāo)進(jìn)行合理的控制。

(3)管件增加及設(shè)備優(yōu)化

①管件定期檢查，對(duì)損壞件進(jìn)行及時(shí)更換

在管道裝置中含有的過濾器，由于其中存在燒結(jié)金屬過濾元件，對(duì)其需要進(jìn)行定期檢查，確保部件不會(huì)發(fā)生損壞或者堵塞，如果檢查中發(fā)現(xiàn)有損壞件，需要及時(shí)進(jìn)行更換，以保證管線安全穩(wěn)定運(yùn)行。

②氮?dú)饧訜崞髟黾?/p>

在溫度較低的環(huán)境下，低壓氮?dú)膺M(jìn)入到粉煤儲(chǔ)罐的管道充氣器時(shí)會(huì)產(chǎn)生露點(diǎn)，對(duì)粉煤的輸送產(chǎn)生影響。增加低壓氮?dú)饧訜崞髂軌蚴乖O(shè)備中的低壓氮?dú)獾玫筋A(yù)熱，這樣粉煤的流化程度得到提升，粉煤輸送的效率提升。這個(gè)過程中需要注意對(duì)低壓蒸汽壓力和低壓氮?dú)鈮毫M(jìn)行合理的控制，避免出現(xiàn)低壓氮?dú)鈮毫π∮谡羝麎毫Φ那闆r。如果遇到這一問題，需要及時(shí)切出低壓氮?dú)忸A(yù)熱器。

③對(duì)限流孔板大小進(jìn)行合理選擇

在粉煤的給料罐泄壓時(shí)，氣流會(huì)進(jìn)入到儲(chǔ)罐的過濾器，使得過濾器的部件受到較大的沖擊力，如果長(zhǎng)時(shí)間這樣運(yùn)行就會(huì)容易損壞設(shè)備，因此，在工藝管道裝置中設(shè)置了限流孔板，對(duì)泄壓氣流產(chǎn)生降壓節(jié)流的作用，這樣能夠使粉煤儲(chǔ)罐過濾器的部件沖擊力得到緩解。而關(guān)于限流孔板大小的選擇，需要依據(jù)泄壓的速率和布袋磨損的實(shí)際情況進(jìn)行合理確定。同時(shí)，這個(gè)過程中氣化爐減量時(shí)，泄壓氣流無法及時(shí)跟上，粉煤給料罐壓力和氣化爐壓力之間的壓差值會(huì)比指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)高，因此也需要對(duì)壓差進(jìn)行合理控制。

(4)對(duì)除氧水泵到汽提塔的回流管線進(jìn)行優(yōu)化

如果高壓閃蒸具有較高的壓力時(shí)，除氧水泵會(huì)受到高壓閃蒸壓力波動(dòng)的影響，汽提塔補(bǔ)水就會(huì)存在一定的難度，對(duì)兩者之間回流管線進(jìn)行優(yōu)化，向汽提塔的塔釜進(jìn)行補(bǔ)水，確保液位正常。通過該管線進(jìn)行補(bǔ)水，高壓閃蒸汽和水之間的換熱問題會(huì)受到阻礙，閃蒸汽量較大，水冷卻的壓力較大，可能會(huì)引起高壓閃蒸壓力再次上升。所以，對(duì)此管線優(yōu)化是作為應(yīng)急管線，如果汽提塔的液位補(bǔ)充到標(biāo)準(zhǔn)要求后，就需要及時(shí)關(guān)閉使用。

(5)其它部件優(yōu)化

袋式過濾器的尖端部位如果存在過多的粉煤積累，就容易出現(xiàn)悶燃安全事故，對(duì)此問題的優(yōu)化改進(jìn)主要是在入口處加設(shè)低壓氮?dú)夤芫€，以作消防氮?dú)馐褂?。此處的閥門不能保持常開狀態(tài)，同時(shí)也不能開的過大，要注意避免過濾器超壓，這樣可以避免防爆板爆裂。在工藝現(xiàn)場(chǎng)，閥門要保證關(guān)閉，在應(yīng)急狀態(tài)下使用。另外，對(duì)于燒嘴管線和開工氧路在進(jìn)行使用前都需要進(jìn)行除油處理，這樣資源的浪費(fèi)情況較為嚴(yán)重，效率也較低。由于管道、閥門中的介質(zhì)含有氧氣，要求不能含有油脂，在使用前一定要將油脂清洗掉，進(jìn)行脫脂處理。檢修完氧氣閥門后進(jìn)行脫脂處理。再者，對(duì)真閃分離罐下液管進(jìn)行優(yōu)化，原工藝裝置中真閃分離罐下液管是去灰水槽設(shè)計(jì)，這樣會(huì)容易使灰水具有較高的渾濁度，改用沉降槽，能夠解決上述問題。最后，對(duì)燒嘴冷卻水緩沖罐放空管進(jìn)行加粗，原來的放空管管徑情況下，降低氣化爐壓力，和燒嘴冷卻水緩沖罐壓力差值不能保證良好的控制，對(duì)管徑進(jìn)行加粗處理后，壓差可以有效控制在標(biāo)準(zhǔn)要求內(nèi)。

(6)管道水處理問題及優(yōu)化

粉煤氣化裝置工藝過程從整體來講，在使用初步水階段，管道和各個(gè)取樣點(diǎn)之間形成連通，最后集中匯集到排水槽中，對(duì)于排水管道和排水點(diǎn)之間的高度差要有良好的保證，這樣管道中的水才能夠保證排放順利，能夠有效節(jié)約較多的蒸汽伴管。通過排水系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn)，工藝操作的效率得到較好的提升，同時(shí)資源得到節(jié)約、環(huán)境得到保護(hù)，對(duì)于工藝的可持續(xù)發(fā)展有重要作用。

(7)可燃物對(duì)管道的影響及優(yōu)化

工藝過程中使用到氧氣，而作為一種助燃物，與可燃物之間容易快速發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如果在管道中出現(xiàn)這一問題，就會(huì)容易發(fā)生安全事故，造成較大的損失，因此，對(duì)于火源要進(jìn)行合理的防控。關(guān)于火源，工藝過程中由于顆粒沖擊而引起爆炸是非常關(guān)鍵的因素，在氧氣總管上使用的氧氣預(yù)熱器應(yīng)當(dāng)防止存在盲端，確保不會(huì)出現(xiàn)臟物聚集的情況，避免發(fā)生火災(zāi)。粉煤氣化裝置工藝中，氧氣系統(tǒng)是否能夠確保安全穩(wěn)定非常重要，如果其中存在有毒、易燃易爆的氣體，管道材質(zhì)盡可能不使用鋼和不銹鋼，裝置中的閥門材質(zhì)需要使用不易燃的材質(zhì)，同時(shí)雙閥門可以改成單閥門，以此防止出現(xiàn)死角和滯留物，可以使用鎳合金材料，對(duì)流速進(jìn)行合理的控制，盡可能的降低氧氣和可燃物之間發(fā)生反應(yīng)的可能性。

3.結(jié)束語

總而言之，粉煤氣化工藝屬于一種較好的煤轉(zhuǎn)換技術(shù)，在煤化工行業(yè)中的應(yīng)用較為廣泛。由于工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，關(guān)于粉煤氣化工藝的流程也在逐漸的提高其作業(yè)要求，對(duì)粉煤氣化裝置工藝管道需要進(jìn)行不斷的改進(jìn)優(yōu)化，以使資源得到更加充分的利用，減少資源浪費(fèi)、降低對(duì)環(huán)境的影響，這樣為企業(yè)獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。而這需要對(duì)工藝技術(shù)加強(qiáng)研究，對(duì)管道中容易出現(xiàn)的問題進(jìn)行全面的分析，并制定出合理的優(yōu)化改進(jìn)對(duì)策，以使裝置工藝管道運(yùn)行的效率得到良好的提高。