煤粉流动性对GSP气化炉气力输送的影响研究

第5期(总第156期)煤化工No.5(Total No.156)2011年10月Coal Chemical IndustryOet. 2011煤粉流动性对GSP气化炉气力输送的影响研究郭伟1郭晓镭?吴跃1黄斌1龚欣2(1.神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司,宁夏灵武750411;2.华东理工大学洁净煤技术研究所,上海200237)摘要针对CSP气化装置煤粉气力输送在试车阶段出现的煤粉锁斗下料不畅、发料罐输送性能不佳等问题,从原料煤性质和工业装置的改进方面出发,通过煤粉的流动性参数的测量与研究,分析出现上述工程问题可能的内在原因,并提出工业装置改进方法,为保证GSP煤粉气力输送工业装置的正常运行提供解决办法。关键词GSP 气化煤粉流动性气力输送 粒度分布文章编号:1005-9598 (2011) -05-0009-03中图分类号 :T0022. 11文献标识码:B煤化工产业近几年发展迅猛,煤气化技术是煤化控制则是影响粉体输送的外因”。本研究主要针对上工的关键和基础技术，也是煤化工的龙头和核心,在述工程问题,分析可能的内在原因,并提出工业装置很大程度.上影响着煤化工的效率、成本和发展。神华改进方法,最终为GSP气化工艺煤粉气力输送工业装宁煤集团煤基聚丙烯(MTP )项目采用世界首套大规模置的正常运行提供解决办法。工业化的GSP干煤粉气化工艺,在试车阶段暴露出了一些工程化扩容问题及配套技术不稳定等问题。其1 GSP 煤粉气力输送工艺简介中,煤粉输送系统存在给料不稳定、输送量波动较大等问题,是制约装置满负荷连续稳定运行的因素之一。GSP气化采用干粉煤密相气力输送工艺,煤粉输一般来说,粉体的主要流动性参数如粒度及其分送系统的主要设备包括煤仓、煤仓过滤器、锁斗、泄压布、湿含量、体止角、内摩擦角、堆积密度等是影响粉过滤器、煤粉气力输送仓、给料容器和送组合烧嘴的体输送的主要内因;输送装置的工艺设计及操作条件煤粉输送管线(见图1)。低压氮气口>大气弛放气去低温甲醇洗装置煤粉来自磨煤干燥单元o-C迎ATM来自并联锁斗煤仓YYY泄压高压N/CO,c来自缓冲罐强粉输送念|来自并联锁斗 煤粉去气化炉高压N_/CO2一0票中国LPGC>-图1煤粉气力输送 系统示意圉基金项目:国家科技支撑计划项目(No. 2007BAA08B01)备煤装置中国煤化工的2根输煤收稿日期:2011-08- 17管线,以切线的1HCNMH G顶部中央的作者简介:郭伟(1983- ),男,2006年本科毕业于东北圆形进口。煤粉在圆形进口与载气分离后,在重力作林业大学自动化专业,工学硕士,现从事煤气化研究工作。用下,均匀分配下降到煤粉仓4个锥形隔室。煤粉仓.-10-煤化工2011年第5期位于气化装置煤粉输送系统的最高处,其4个隔室出室用煤进行了对比。GSP试车用煤的粒径分布见图2口,分别对应4个锁斗。从煤粉仓4个隔室下来的煤(平均粒度约77um),不同煤粉物料及流动性参数对粉,分别进入相对应的锁斗后,进行加压,把煤粉仓下比见表1。表1中,1#煤样为难下料和稳定输送的煤来的常压煤粉加压到给料容器生产所要求的操作压粉,2*煤样是易下料和稳定输送的煤粉,3*煤样是实力(约4. 35MPa)。4个锁斗的煤粉,分别通过与给料容验室目前输送用煤种,其湿含量与GSP试车煤样相近。器相连的4根卸料管线,进人给料容器。通过跟气化炉燃烧室之间的压差控制,给料容器内呈流化状态的煤粉,通过煤粉输送管线密相输送至气化炉的组合烧嘴,进行气化反应。2 GSP 试车用煤流动性参数研究0.010.1 1 10 100 1 000 100实验对GSP试车用煤粉样的主要流动性参数进粒径/μm行系统测量,并与实验室配置的2种典型煤样及实验图2 GSP 试车煤粉粒径分布表1不同煤粉物性及流动性参数平均粒径外水 内水全水松装密度 振实密度休止角内摩擦 料斗 下料流/μum/% /%/%/kg.m3HR/°角/。率/kg.ht1"煤样35. 70.30 1. 38.1.684919341.9045.441. 6架桥2煤样73. 91.92 1. 443. 366299461.5038.9.42.21053*煤样33.51.09 5.30 6. 394698811.88.41.9GSP试77. 61.83 5. 126. 955529231.6739. 740. 3不稳定车煤样注:HR为振实密度与松装密度之比。3讨论与分析样而大于2*煤样,表明煤粉颗粒具有-定的黏附性,从表1可以看出，与其他煤样相比,GSP试车煤流动性一般,与表1中的各煤样相比处于中等水平。样平均粒径较大,为77. 6um;内水质量分数最高,为3.2休止角一般而言,粉体的休止角小于30时,其流动性5.12%,与3煤样接近,远高于其他煤样;但它们的内较好;30°~ 45则有- -定黏附性;450 -55°黏附性较大; .摩擦角相差不大。通常将HR、休止角及料斗下料流率休止角大于55°则粉体几乎不流动31。上述4组煤样作为评价粉体流动性的参数，以下分别从这3个参数中, 1#煤样的休止角最大,具有较高的黏附性;2*煤样出发进行对比分析。休止角最小，中试运行结果表明,其黏附性尚不足以3.1 H粉体HR与压缩性、团聚性和流动性之间的关系影响输送稳定性。GSP试车煤样休止角为39. 7°,明显小于1#煤样而略大于2*煤样。因此,从休止角角度而见表2。言,GSP试车煤样的流动性与2* 煤样接近。褒2粉体HR与压缩性、团聚性和流动性之间的关系3.3料斗 下料流率对GSP试车煤粉的多次料斗下料流率测试发现,压缩性团聚性流动性其下料过程不稳定,用时较长，偶尔还会出现架桥结<1.2<15易团聚自由流动拱,总体上无法稳定快速下料。1.2-1.415~30轻微团聚易流动上述3个参数的测试结果是相互印证的。HR最1.4~2. 030~50有黏附性>2.0>50.不团聚困难小的2*中国煤化工斗下料流率达105kg/h,其;fYHCNMH G HR高达1.90,如表2所示,-般认为HR越小,粉体的流动性休止角最大,在料斗下料实验过程中,因架桥而无法越好。GSP试车煤样的HR为1.67,小于1" 煤样和3*煤下料,可见其流动性最差41。GSP试车煤样的料斗下料2011年10月郭伟等:煤粉流动性对 GSP气化炉气力输送的影响研究过程不稳定，休止角和HR介于1°煤样与2*煤样之3.4改进方法间,其流动性处于中间水平，但明显优于3*煤样。-般而言,对于同-种粉体,粒度及其分布、水分通过上述参数的对比判断,GSP试车煤粉流动性是影响粉体流动性的主要因素,粒度越小、分布越宽、弱于2*煤样,但明显优于1*煤样和3*煤样,具有一水分越高,其流动性越差5。考虑到GSP试车煤样水定的团聚和黏附特性,因此存在导致无法稳定供料的分达6. 95%,故采取烘干措施来降低水分(100C下,可能性。2h),其流动性参数测试结果如表3所示。表3烘干前后GSP试车煤粉物性及流动性参数内水外水全水松装密度振实密度休止角内摩擦角料斗下料流率HR/%_/%/kg.m3_/kg.m3/°/kg.h+烘干前5. 121.83 6. 955529231.6739. 740.3不稳定烘千后1. 250. 101.35604401. 5633. 438.4351对比发现, 100C烘干2h后,煤粉水分显著降低，平 均粒度等是提高煤粉流动性的有效途径，故在布袋松装密度、振实密度略有增加,同时HR和休止角明除尘器材质和系统安全性许可的条件下,提高磨煤干显减小，料斗下料流率大且稳定,流动性得到显著改善。燥 单元的制粉温度,从而降低水分,增大平均粒径,改善GSP气化用煤的输送流动性。4GSP工业装置的改进与相应的措施5结论在开车过程中,煤粉输送系统出现的问题较多,如料位指示失真、锁斗进料程序混乱、锁斗下料不畅、从原料煤性质和工业装置的改进方面出发,对煤煤粉的返料系统堵塞等,其中最主要的问题是煤粉输粉流动性参数进行了测量与研究,分析了出现上述工送流量不稳定,尤其是在开车阶段,很难保持稳定的程问题可能的内在原因，并提出了工业装置改进方煤粉输送量。究其原因,除上述煤粉本身物性导致输法,初步解决了煤粉输送流量不稳定的问题,取得了送不稳定外,装置设计也存在一- 些问题6]。GSP气化装良好的工艺效果。置原设计煤粉输送完全依靠发料罐和气化炉间的压参考文献:差实现控制,即开车时通过逐渐提高发料罐和气化炉间的压差来增加煤粉输送量。但影响此压差改变的因[1]许祥静,刘军. 煤炭气化工艺[M].北京:化学工业出版社, 2005:110-130.素很多(如发料罐压力的改变等),很难稳定压差不[2]郭树才.煤化工工艺学[M].北京:化学工业出版社,变,无法仅通过压差的改变实现煤粉稳定输送。2003:95- 100.试车初期，调大发料罐和烧嘴间压差设置值,发[3]宋永伟，郝爱民,李新生,等.型煤在煤气发生炉中的现煤粉输送仍不稳定，且煤粉输送量改变不明显;后气化及工艺条件的优化[J].煤炭转化, 2002, 25(2):在维持输送压力、压差一定的情况下,调节煤粉输送53-56.管线上吹扫注人气体的流量输送仍未达到稳定。在[4]王芳芹.煤的燃烧与气化手册[M].北京:化学工业出此情况下，又增加了煤粉流量控制阀,通过煤粉流量版社, 1997 :38-62.控制阀的调节最终实现基本稳定输送,输送装置的负[5]王同章.煤炭气化原理与设备[M].北京:机械工业出荷得到提升;另外,为实现无扰动投料,通过增设回流版社，2001:57-70.管线,先将煤粉流量稳定后,再进行投料工作。[6]谢克昌.煤的结构与反应性[M].北京:科学出版社，原料煤方面,实验证明降低水分、适当提高煤粉2002 :40-90.(下转第14页)中国煤化工以科学发展观统领煤化工MHCNMH写.- 14-煤化工2011年第5期爆炸性混合物,遇热或明火即爆炸。在运输过程中,钢足,易出现在还原过程中供氢中断,延长还原时间。瓶和容器因静电、泄漏、高温、碰撞等极易引发着火爆4结语炸事故,增加了储运、现场管理难度。3.2.2目 前能够供应纯度较高、数量较多的氢气厂利用外购氢气经汇流排供氢升温还原，供氢平商较少,偏远地区相对运输成本较高。稳,还原稳定，经济效益显著,大大缩短了开车时间,3.2.3汇流排的使用受地域、 运输限制，因供气不尤其在大型装置中的应用效益更是显著。Application of Imported H2 in the Reduction of Catalystfor Methanol Synthesis in Large Methanol PlantsLv Huiguang and Huang Fengwei(Datang Inner Mongolia Duolun Coal Chemical Co, Ltd., Duolun Inner Mongolia 027300, China)Abstract Introduced in brief was the main process of the Datang coal-to-olefin project in Duolun, Inner Mongolia.he proposal of hydrogen reduction and methanol synthesis catalyst was put forward and the bhydrogen consumption wasestimated. The economics and features were compared between the imported bhydrogen and self prepared hydrogen in thereduction of the methanol catalyst. This can serve as a reference for the catalyst reduction of large domestic coal-basedmethanol synthesis plants.Key words methanol synthesis catalyst, reduction, imported hydrogen, H2 cylinder manifold, self- prepared hydrogen(上接第11页)Study on the Impact of the Flowability of the Pulverized Coal tothe Pneumatic Conveyance of the GSP GasifierGuo Wei', Guo Xiaoleit, Wu Yue', Huang Bin' and Gong Xin2(1. Coal Chemistry Industry Co., Shenhua Ningxia Coal Group, Lingwu Ningxia 750411, China;2. Institute of Clean Coal Technology, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China)Abstract During the experimental stage, the pneumatic coal conveying failitii of the GSP gasifer experiencedmany problems, such as blockage of the pulverized coal lock hoppers and poor perfrmance of the feder vessel, etc. Thecauses of the above problems have been summed up based on the feature of the feed coal and the improvement of thecommercial facilities through the survey and study of the flowability of the pulverized coal. Proposals for revamping thecommercial facilities have been suggested which can be served as a way for proper operation of the GSP pneumaticpulverized coal conveyance.Key words CSP, gasification, flowability of the pulverized coal, pneumatic conveyance, particle size distribution.简讯.商务部终裁:对进口己内酰胺开征反倾销税2011年10月18日,国家商务部发布2011年第68号公告:原产于欧盟中国煤化工顷销,中国国内产业受到实质性损害,而且倾销与实质损害之间存在因果关系。决定自2011MHC N M H G盟和美国进口已内酰胺征收2.2%- -25.5%的反倾销税,期限5年。(全国煤化工信息站).