GSP气化煤粉输送问题及优化措施

第21卷第3期中国粉体技术 Vol. 21 No.32015年6月 CHINA POWDER SCIENCE AND TECHNOLOGYjun.2015oi:0.2i.0-5482015.03.023GSP气化煤粉输送问题及优化措施马银剑,罗春桃,井云环,吴跃(神华宁夏煤业集团煤炭化学T业分公司,宁夏灵武750411)摘要为了实现S干煤粉气化工业装置煤粉密相送系统的稳定输提高了煤气品质41。在干煤粉加压气化装置中,煤粉送,对锁斗与发料罐容积、锁斗阀、搅拌器、煤粉管线、疏松元件等影响被高压二氧化碳或氮气输送至气化烧嘴,在气化炉煤粉稳定输送的因素进行研究结果表明,通过调整锁斗疏松气标准内发生部分氧化反应,氮气或二氧化碳气体最终混状态下体积流量为900-1200m3h,在疏松气管线上设置旁路,下料润中设置吹扫气,发料罐上安装连续料位计,以及对发料罐中的煤粉管合在产出的粗煤气中,通过低温甲醇处理又被分离线进行固定,输的3,控制金属丝网孔隙出去。在大规模煤粉加压气化工艺中壳牌干煤粉气输送 -3mm元件的布气板厚度增加2~3为260μm,实现了煤粉密相输送系统质量流量波动度小于5%化及中国航天干煤粉气化的煤粉发料罐均采用下出关键词:煤气化;煤粉;气力输送料方式气力输送供煤,而GSP( gaskombinat schwarze中图分类号:TQ536文献标志码:A文章编号:1008-5548(2015)03-0096-04pump)干煤粉气化技术中发料罐则采用上出料方式。GSP干煤粉气化技术是20世纪70年代末,前民主 Conveying Problem of GSP Gasification德国燃料研究所开发并投入商业化运营的技术51,神华宁夏煤业集团有限责任公司于2005年引进5台 Pulverized Coal and Optimizing MeasuresGSP干煤粉气化炉【6,2008年开工建设,2010年装置实现投料运行,煤粉的稳定输送一直是影响气 MA Yinjian, LUO Chuntao, JING Yunhuan, WU Yue化炉稳定运行的核心问题。本文中通过对GSP气化 (Coal Chemical Industry Branch Company, Shenghua Ningxia Coal Industry Group, Lingwu 750411, China)技术的研究,得出影响煤粉输送的主要因素及优化措施。 Abstract: To realize the steady dense phase conveying of GSP gasification technology in industrial application, the factors affecting pulverized coal1GSP煤粉密相输送系统简介 steady conveying were studied such as the volume of lock hopper andGSP干煤粉密相输送系统主要包括煤仓、煤仓过 feeding tank ock hopper, mixer, pipe line of pulverized coal, show that the gas flow rate in滤器、锁斗、泄压过滤器、发料罐及输送至烧嘴的3 loose-co lock hopper is 900 to 1 200 m er the standard condition bypass is条煤粉管线。煤粉输送系统工艺流程如图1所示。原 added in the loose gas pipe Purge gas is set in the discharge valve.the煤经干燥研磨后,水的质量分数不超过5%,粒径不 feeding tank is provided with continuous material level meter The超过200m,经低压氮气稀相输送至煤仓。煤粉进 pulverized coal pipeline in the middle is fixed. The thickness of the plate nemi入煤仓后与氮气分离,在重力作用下,分配到煤粉仓 transmission element is increased by to mm. The meta mesh4个隔室,4个隔室的锥形出口分别对应4个煤锁 regulated at 260 um. Thus the changing range of pulverized coal mass flow in the pulverized coal dense phase conveying system is less than 5%.斗,当锁斗泄压至常压时,煤仓出口阀打开,煤粉进 Keywords: gasification of coal; pulverized coal; pneumatic conveying入锁斗。煤粉充满锁斗后,关闭所有进、出口阀,开始对锁斗进行充压,当发料罐生产压力约为4.4MPa粉体气力输送是一项利用惰性气体能量输送固时,开始向发料罐供煤粉,4个锁斗依次分别进行,体颗粒的古老而有效的技术,迄今为止已有00多实现锁斗向给发料罐连续输送煤粉,进而实现气化年的历史。煤粉加压密相气力输送则是大规模煤粉炉运行。加压后的煤粉进入发料罐,发料罐内置搅气化中的关键技术之1-31。煤粉通过密相气力输送拌器使煤粉呈流化状态,依靠发料罐与气化炉之间装置运输,不仅降低输送成本,提高输送效率,而且的压差提供动力,煤粉通过3条煤粉管线,速度为7~10m/s,密度为300~500kg/m3,输送至气化炉的组收稿日期:2014-06-11修回日期:2014-06-27合烧嘴进行化学反应,煤粉管线上分别设置密度计、基金项目:宁夏回族自治区重大科技攻关项目。第一作者简:马银(19),硬士,工程师,研究方向为煤气化电速度计、控制阀及吹扫气,确保输送平稳控制和气化话:0951-6963723,-mai:18995052120@126.com炉的安全运行。第3期马银剑,等:GSP气化煤粉输送问题及优化措施97氮气中一压力一4一质量流量76过滤器煤粉7并联锁斗煤仓7068去锁斗泄压50100150200250300350660100150二氧化碳时间/min斗图2锁斗压力对煤粉流量的影响煤粉去烧嘴 Fig. 2 Effect of lock hopper pressure on pulverized coal flow发二氧化碳料料发完,锁斗个数减少,动作时间延长,阀门个数减少,操作次数减少,同时发料罐容积增大,有足够的空间缓冲对其压力影响,有利于稳定输送。主要优化措施包括:1)操作中根据给料器料位情图1GPS煤粉输送工艺流程况调整疏松气量,探索最佳控制指标;2)以连续料位 Fig. 1 Process of GPS pulverized coal conveying为基准,发料罐的料位显示1/3以后再进行下料,减少2影响煤粉稳定输送的因素锁斗的并入和退出次数;3)确保锁斗与给料容器连通一次性下料,减少锁斗阀门动作次数;4)通过尽量稳煤粉的稳定输送直接影响气化炉的稳定运行,定锁斗的疏松气量,控制标准状态下体积流量为900~3条煤粉管线输送煤粉至气化炉组合烧嘴,当管线间1200m3/h,减少锁斗的备用量等措施,防止发料罐压出现流量偏差时,极易引起气化炉中高温火焰偏离中力波动,实现煤粉的稳定输送;5)在底部疏松气管线心轴,引起偏烧,烧损水冷壁,导致气化炉停车,此上增加旁路,锁斗运行过程中始终保持旁路阀常开,煤粉的稳定输送是气化炉正常运行的先决条件。煤粉煤锁斗进煤时控制疏松元件压差及旁路输送气量,防输送的主要动力来自发料罐与气化炉之间的压差,任止煤粉窜入疏松元件。何一方压力波动都会引起煤粉流量波动,气化炉的压2.2锁斗阀故障力一般比较稳定,主要通过粗煤气的出口阀控制,而锁斗阀门磨损严重,故障率高,尤其是锁斗的平发料罐的压力影响因素较多,如锁斗顺控操作、流化衡阀、下料阀及卸压阀,内漏现象较多,引起日常操作气、锁斗下料及疏松元件破损等。中,锁斗充不上压、升压慢及卸压时间长等现象,导致2.1锁斗及发料罐容积发料罐的压力波动大或超压,严重影响煤粉输送系统在正常生产过程中,4个锁斗的顺序下料实现对的稳定运行。主要原因是煤粉锁斗的所有阀门均为频发料罐的煤粉供给,原设计中煤粉锁斗与发料罐容积繁动作阀门,频繁地进料、卸压、下料、升压,阀门不间均偏小,在正常运行中,锁斗每隔15min就要进料一歇开关,对阀球、阀座、流道和阀内壁造成磨蚀,特别次,这样频繁的并入、下料、退出对发料罐造成冲击,是锁斗出现下料不畅时,需要不断动作阀门开关,致引起压力变化,进而造成煤粉流量的波动。图2所示使煤粉渗入阀门密封面造成划痕,运行一段时间后,为1个锁斗的冲压、卸压循环对整个煤粉流量的影阀门的开关力矩增大,导致阀门卡涩,同时煤粉硬化响。由图可知,锁斗压力稳定在5.0MPa时,煤粉质量抱死阀杆,阀门不能正常开关。阀门内漏后,锁斗的升流量在70~7th范围内,当锁斗泄压至0或升压至压或卸压时间延长,给料容器压力无法稳定,3条煤粉5.0MPa时,煤粉的流量在67~75th范围内即波动管线流量随之发生大幅波动,导致气化炉负荷忽高忽范围由0~5t/h扩大到0~8th,4个锁斗依次循环向低,影响其稳定运行。发料罐供煤时,煤粉流量的大幅波动变得极为频繁。主要优化措施包括:1)在下料阀中设置吹扫气;粉发料罐容积较小时也极易受到疏松气的干扰,松气2)给发料罐安装连续料位计,准确计量料位;3)配备体的流量稍有波动,也会影响发料罐压力变化,进而影管线振动敲击设备;4)周期性校验、检查阀门损坏程工响煤粉的稳定输送。国内的煤粉密相系统运行均采用度,及时更换、维修。程大容量锁斗和发料罐,原因是采用大容量锁斗给发料2.3发料罐的搅拌器故障罐供料,一次性下料后,发料罐需要0.5h以上才能将GSP气化装置发料罐中设计了搅拌器,目的是发98中国粉体技术第21卷料罐中的煤粉充分流化,消除架桥,但是实际运行中度增大,流化气从发料罐底板的分布板孔出来后,逐搅拌器易发生故障,主要表现在煤粉进入搅拌器的机渐向四周扩散,随着与分布板距离的增大,湍动强度械密封,造成搅拌器抱死;发料罐中的疏松元件脱落,减小,当距离超过临界值时,会与发料罐侧部的疏松对搅拌器形成卡涩。气在周线汇合,气相湍动增强,流速减小,对固相的扰正常生产中搅拌器的损坏和故障会直接导致煤动减弱,因此当3条煤粉管线在发料罐内的布置及其粉流量的波动,通过搅拌器故障停运前、后煤粉流量进口距离分布板的高度发生改变时,进入煤粉管线的的变化,考察搅拌器对煤粉流量的影响,结果如图3煤粉并不是最佳的流化状态,需要及时调节煤粉管线所示。由图可知,搅拌器密封气流量不变的前提下,由上的流量控制阀,有效控制煤粉流量的大幅波动,避于搅拌器故障停运后,输送煤粉的密度发生了较大的免引起连锁而停车波动,因此搅拌器运行时煤粉密度为350~415kg/m3;当运行至150min时故障停运后,煤粉密度范围则扩大到310~450kg/m3,这种情况直接导致煤粉流量发生大幅波动。244602221第条煤粉管线420400211第2条煤粉管线9第3条煤粉238360时间/min3404煤粉管线的位量对煤粉输送量的影响320 Fig.4 Influence of coal pipeline position on conveying flow of3000100200300400500 pulverized coal时间/min为了固定煤粉管线在发料罐中的位置,可通过以图3搅拌器故障前后煤粉密度波动的趋势下方法来实现:1)将支撑的工字钢变成圆型钢,防止 Fig.3 Tendency of pulverized coal density fluctuations before and after fault agitator工字钢引起煤粉的架桥现象;2)对发料罐内的煤粉管线进口焊接钢丝绳固定,防止其偏离中心位置;3)气搅拌器停运后不能保证发料罐内气-固两相流的化炉停运时定期检查煤粉管线的分布位置,防止3条良好接触,导致发料罐的流化气和疏松气分布不均煤粉管线相互并、变形或偏离中轴线等情况。匀,煤粉的流化状态发生改变,从而使罐内的煤粉出2.5疏松元件破损现部分结拱架桥、沟流等,煤粉的密度忽大忽小。煤粉疏松元件的主要作用是防止锁斗或发料罐主要措施包括:1)根据运行经验周期性检查、检的煤粉压实团聚,使其处于流化状态,便于煤粉输送。测;2)定期更换易损部件。GSP气化装置自试车运行以来试用了沙粒布、金属丝2.4煤粉管线网布、烧结金属等6种锁斗疏松元件,但是仍未找到GSP煤粉输送采用发料罐上出料结构,条煤粉一种满足孔隙要求的高强度、长寿命的疏松元件。管线从发料罐顶部均匀布置伸入发料罐中,运行过程造成疏松元件损坏的主要原因是疏松元件处在中发现煤粉管线不处于流化盘中间,对煤粉流量稳定高速流动的惰性介质中,布气板阻力、强度不能满足性产生一定影响,见图4。由图可知,第1、2条煤粉管工艺要求,导致输送元件易脱落鼓包,同时煤粉进人线中流量为22~25th,但是第3条的煤粉波动到疏松元件筒体,造成通道堵塞、磨蚀,疏松效果变差,20.5~27.5th出现这种情况要及时调整负荷由于3使得锁头及发料罐压力异常,影响煤粉的稳定输送,条煤粉管线中的煤粉要同时进入烧嘴,从烧嘴端面喷严重时导致气化炉停车。出,在气化炉中发生剧烈反应,其中1条流量增大或优化改进措施包括:1)在已使用疏松件的基础减小都将影响气化炉内高温区,严重时高温区偏离中上,对疏松元件的选型、配置进行总结、评估,根据经轴线,会烧损水冷壁,因此要及时降低负荷,调整煤粉验委托制造新的疏松元件;2)布气板厚度可增加2~管线间的流量差,必要时停车检查。°3mm,以提高疏松元件整体强度;3)金属丝网孔径从煤粉的流量与煤粉管线进口到流化板之间的距120μm增大至300μm,以减小疏松元件阻力;4)提离有关气体速度、湍流强度并不随床层的增加而减高多孔材料的过滤精度,降低煤粉通过布气板进入疏小,存在一个最佳距离。当流化气速度增大时,湍流强松元件筒体的概率;5)采用不锈钢的法兰和筒体,烧第3期马银剑,等:GSP气化煤粉输送问题及优化措施99结金属的布气板,探寻使用最佳的疏松元件。安装连续料位计、及时更换维修来解决。通过上述一系列操作优化及改造措施,实现了3)搅拌器故障及煤粉管线问题的解决措施是通过煤粉给料系统的稳定运行,优化后运行数据如图5定期检查、煤粉管线固定、矫正及采用圆型钢,防止煤所示。由图可知,单台气化炉进煤粉质量流量为68~粉的架桥现象。74t/h,波动幅度小于5%,这样的稳定输送有利地保4)疏松元件破损问题主要通过在对疏松元件的选障了气化炉的平稳运行。型、配置、制造新的疏松元件,增加布气板厚度、丝网透气度以及采用烧结金属的布气板等措施解决。645)优化措施的实施实现了煤粉密相输送质量流量波动幅度小于5%,有利地保障了气化炉平稳运行。7270参考文献(References):68 [1] MOLERUS O. 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Powder and Bulk Engineering, 2003,17(3):27-33图5总煤粉流量[3]徐越,吴一宁,危师让二段式干煤粉气流床气化技术的模拟研究 Fig. 5 Total flow of pulverized coal与分析[]中国电机工程学报,2003,23(10):187-1903结论4]范春雷,陈晓平,赵长遂,粉煤加压密相输送特性试验研究[J]锅炉技术,2008,39(1:10-131)锁斗及发料罐容积小的问题需要通过操作控制[5]北京索斯泰克煤气化技术有限公司GSPM煤气化技术的应用化肥工业,2006,33(3):5-9.优化条件来解决。6]马银剑,黄斌GSP干煤粉气化装置试车总结[J]化肥工业20112)锁斗阀故障的影响问题主要通过设置吹扫气、38561-63(上接第95页)布窄的超细粉体,并且能适应不同特性及各种硬度物经破壁无法被人体获取,一般粉碎机均无法破碎非常料的加工。坚韧的花粉外壁,但是花粉的粉碎破壁在气流粉碎机3)寻求减少气流研磨设备粉碎中磨损的有效途上就可以实现江苏省江阴市鑫陆化工制药设备有径,延长设备使用寿命,减少产品污染。重点解决气流限公司的WS系列超细气流粉碎机,粉碎中草药的粒磨磨腔、喷嘴环的材质问题,发高耐磨性的合金材径一般能达到6.5~15μm超细粉碎的药粉粒度更加料。另外,合适的工艺流程也是减少气流磨磨损的有细微均匀,比表面积增大,孔隙率增大,有效成分能较效措施。好地分散、释放。4)寻求降低能耗、提高能量利用率的有效途径,3结语克服气流粉碎机能量利用率低这一最大缺点。5)气流研磨技术的发展将为开发高品质、高技术1)微粉化技术是一套完整的工艺和技术,是一个含量、功效优良的化妆品提供技术支撑,增强产品的系统化过程在化妆品的制造过程中需满足化妆品卫市场竞争力。气流研磨技术不仅可以广泛应用于压粉生规范的要求。在过去的几年中虽然我国已在超细类彩妆品和面膜制品中,而且在活性原料及中草药的粉碎领域取得很大进步,但是要将其应用到化妆品的预处理方面也有广阔的应用前景。产业化上,还应结合化妆品行业的特点,设计易于清洗和消毒、制造过程不污染产品不产生粉尘、能耗低参考文献(References):的超细粉碎设备。1]张更超,应富强超细粉碎技术现状及发展趋势J]中国粉体技2)加强超细粉碎的基础理论研究,结合各种粉料2003246-48.2]李风生,超细粉体技术[M].北京:国防工业出版社200粉性能,在实验的基础上进行模块设计,建立数据模型,开发多功能、一体化的气流研磨设备,提高综合配套3]葛晓陵药物超细粉碎技术的研究[]中国粉体技术2028(6:体19-23工性能、自动控制能力和单机处理能力,能得到粒度分