除渣裝置在煤化工中的應(yīng)用與優(yōu)化

曹文龍, 姚 強(qiáng)

(國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司, 銀川 750411)

目前國(guó)內(nèi)煤化工項(xiàng)目日趨增多,無(wú)論是水煤漿氣化爐,還是干煤粉氣化爐,只要是以煤為原料的氣化爐都勢(shì)必離不開(kāi)除渣裝置。除渣裝置的核心是渣鎖斗系統(tǒng),渣鎖斗是一個(gè)渣水存儲(chǔ)設(shè)備,能夠?qū)崿F(xiàn)高低壓轉(zhuǎn)換,起到承上啟下的作用。渣鎖斗的上部通過(guò)破渣機(jī)與氣化爐相連接,收集氣化爐中的殘?jiān)?一段時(shí)間后泄放渣鎖斗壓力,然后通過(guò)渣鎖斗下部管道及閥門將渣排入撈渣機(jī)。渣鎖斗實(shí)現(xiàn)了渣的高壓收集和低壓排放的目的。筆者主要就渣鎖斗在Texaco全廢鍋水煤漿氣化爐與GSP干煤粉氣化爐[1]工藝設(shè)計(jì)及運(yùn)行情況的不同點(diǎn)和共性問(wèn)題逐一列舉分析。通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐論證,整合出一套較為優(yōu)化的煤氣化裝置渣鎖斗系統(tǒng)。

1 除渣裝置的工藝流程

燃燒后的爐渣經(jīng)過(guò)重力從氣化爐激冷室自由落入破渣機(jī)內(nèi)。渣鎖斗高壓時(shí)與氣化爐連通收渣,渣鎖斗降壓后,將渣水排至撈渣機(jī)。撈渣機(jī)將爐渣刮至渣斗,渣斗再將渣排入渣車。

渣鎖斗是一個(gè)自動(dòng)順控程序,渣鎖斗循環(huán)分為泄壓、排渣、清洗、充壓、收渣5個(gè)階段[2]。

(1) 泄壓:排渣過(guò)程開(kāi)始于渣鎖斗上游閥組的關(guān)閉,渣鎖斗中的壓力泄至撈渣機(jī)。

(2) 排渣:渣鎖斗泄至常壓后,渣鎖斗下游的球閥組打開(kāi),渣鎖斗中的渣排至撈渣機(jī)。

(3) 沖洗:渣鎖斗卸料過(guò)程中打開(kāi)沖洗水罐沖洗管線切斷閥,對(duì)渣鎖斗進(jìn)行沖洗和重新填水。

(4) 充壓:排渣、沖洗完畢后,打開(kāi)充壓閥對(duì)渣鎖斗充壓。來(lái)自黑水處理單元的廢水經(jīng)泵和循環(huán)水換熱器被冷卻至45 ℃后送入渣鎖斗沖洗水罐;沖洗水罐用于沖洗和填充渣鎖斗。

(5) 收渣:將渣鎖斗壓力充至與氣化爐壓差小于一定值后,打開(kāi)渣鎖斗上游閥組,與氣化爐激冷室/氣化爐廢鍋連通,開(kāi)始收渣過(guò)程;當(dāng)渣鎖斗收渣時(shí)間到,渣鎖斗開(kāi)始新一輪順控程序。在收渣過(guò)程中,渣鎖斗中的水將通過(guò)渣循環(huán)水泵送至氣化爐,將破渣機(jī)上方渣水從氣化爐沖至渣鎖斗。渣循環(huán)水泵的作用為防止渣在破渣機(jī)中進(jìn)行積累導(dǎo)致棚渣、架渣。

2 Texaco水煤漿與GSP干煤粉氣化爐渣鎖斗工藝流程對(duì)比

Texaco水煤漿與GSP干煤粉氣化爐渣鎖斗工藝流程見(jiàn)圖1、圖2,兩者流程原理相同,具體差異見(jiàn)表1。

表1 Texaco水煤漿與GSP干煤粉氣化爐渣鎖斗對(duì)比分析

圖1 Texaco水煤漿氣化爐渣鎖斗工藝流程

圖2 GSP干煤粉氣化爐渣鎖斗結(jié)構(gòu)工藝流程

3 除渣裝置運(yùn)行中存在問(wèn)題及解決措施

3.1 渣鎖斗沖洗水管線振動(dòng)大

問(wèn)題描述:渣鎖斗排渣、沖洗完畢,沖洗水管線切斷閥關(guān)閉時(shí)造成此管線振動(dòng),嚴(yán)重時(shí)易發(fā)生管線斷裂、脫落,閥門法蘭振松,高壓介質(zhì)泄漏等事故發(fā)生。

產(chǎn)生原因:沖洗水管線切斷閥關(guān)閉,管線內(nèi)急速流動(dòng)的水被迅速切斷。水流由于慣性,產(chǎn)生沖擊波和水倒流,雙向沖擊力匯集在沖洗水管線止逆閥處,造成強(qiáng)力振動(dòng)[3]。

解決措施:

(1) 調(diào)節(jié)沖洗水管線切斷閥減壓器,控制閥門關(guān)閉時(shí)間,將閥門關(guān)閉時(shí)間由2 s調(diào)至5 s。

(2) 沖洗水管線止逆閥安裝在與切斷閥最短距離處。

通過(guò)以上措施,可以消除渣鎖斗沖洗水管線振動(dòng)。

3.2 渣鎖斗泄壓時(shí)管線振動(dòng)大

問(wèn)題描述:渣鎖斗泄壓閥打開(kāi)瞬間管線大幅度振動(dòng),經(jīng)常發(fā)生管線支撐損壞,管線閥門、法蘭泄漏事故。

產(chǎn)生原因:渣鎖斗泄壓閥打開(kāi)速度過(guò)快,渣鎖斗內(nèi)高壓渣水突然急速泄壓造成管線振動(dòng)。

解決措施:

(1) 渣鎖斗泄壓閥閥腔內(nèi)安裝限流孔板,通過(guò)限流孔板降低流體流速。

(2) 渣鎖斗泄壓閥由通徑形式改為縮徑形式。不同縮徑比下的運(yùn)行數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。由表2可以看出,通過(guò)安裝縮徑比0.6(加限流孔板)的泄壓閥,可以消除渣鎖斗泄壓時(shí)的管線振動(dòng)。

表2 不同縮徑比下的運(yùn)行數(shù)據(jù)

3.3 除渣裝置爐渣含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)高

問(wèn)題描述:經(jīng)過(guò)撈渣機(jī)刮出的爐渣含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)高(渣含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)>25%)。在灰渣拉運(yùn)過(guò)程中,造成環(huán)境污染及大量水資源流失,灰渣運(yùn)輸成本較高,在裝車、運(yùn)輸過(guò)程中渣車流水,嚴(yán)重影響運(yùn)輸路徑及周邊環(huán)境[4]。

產(chǎn)生原因:撈渣機(jī)內(nèi)爐渣控水時(shí)間短,原始設(shè)計(jì)除渣裝置渣倉(cāng)不具有強(qiáng)制脫水功能。

解決措施:安裝1套具有瀝水功能的渣斗,利用真空泵將爐渣內(nèi)水分抽濾回收再利用(見(jiàn)圖3)。瀝水前后爐渣含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)見(jiàn)表3。由表3可以看出:煤氣化粗渣經(jīng)過(guò)真空渣瀝水設(shè)備可以將爐渣含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低至10%以下,瀝水率達(dá)到60%以上。

圖3 煤氣化除渣裝置真空渣瀝水設(shè)備

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)Texaco全廢鍋水煤漿氣化爐與GSP干煤粉氣化爐渣鎖斗系統(tǒng),分析利弊,揚(yáng)長(zhǎng)補(bǔ)短,可以有效解決除渣裝置瓶頸問(wèn)題。通過(guò)縮短渣鎖斗沖洗管線切斷閥與止逆閥距離,可以消除渣鎖斗沖洗水管線振動(dòng);將渣鎖斗泄壓閥改為縮徑孔板形式閥門,可以消除渣鎖斗泄壓產(chǎn)生的振動(dòng)。真空渣瀝水裝置有效降低了爐渣含水質(zhì)量分?jǐn)?shù),在裝置節(jié)水的同時(shí),減少了爐渣的外排量,降低了環(huán)境污染。經(jīng)過(guò)析水干燥后的粗渣,還可進(jìn)一步進(jìn)行燒磚、鋪路等綜合再利用。

除渣裝置是煤化工氣化行業(yè)重要生產(chǎn)設(shè)備,渣瀝水裝置是必不可少的環(huán)保設(shè)施,經(jīng)過(guò)實(shí)踐摸索及技術(shù)攻堅(jiān),優(yōu)化改造后的除渣裝置運(yùn)行更加安全、穩(wěn)定、清潔、高效。