劉 陽

(同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司，山西 大同 037000)

引 言

近年來煤炭氣化作為煤炭高效清潔利用的重要途徑而被廣泛研究與發(fā)展。目前已工業(yè)化的煤氣化技術(shù)主要有固定床、流化床和氣流床，其中又以荷蘭殼牌公司的殼牌煤氣化技術(shù)(SCGP)為代表的氣流床氣化更為廣泛應(yīng)用。然而，據(jù)統(tǒng)計(jì)和研究顯示，SCGP也存在煤氣化磨煤干燥、洗滌、除渣系統(tǒng)等設(shè)備故障。而磨煤干燥裝置正常運(yùn)行是Shell煤氣化裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的前提，其出現(xiàn)故障會(huì)造成經(jīng)濟(jì)效益的下降甚至安全事故，因此必須引起注意。

1 殼牌煤氣化及其磨煤干燥系統(tǒng)工藝流程

1.1 殼牌煤氣化技術(shù)工藝流程

殼牌煤氣化技術(shù)(SCGP)是一種當(dāng)今世界上較為先進(jìn)的氣化技術(shù)，具有煤種適應(yīng)性廣，能源利用率高，煤氣中不含重?zé)N，配套的空分裝置投資少以及環(huán)境效益好等優(yōu)點(diǎn)[1]。具體來講，SCGP工藝采用廢鍋流程，可以在極短的時(shí)間內(nèi)完成升溫、裂解等一系列物理化學(xué)過程，屬于氣流床氣化的第二代煤氣化技術(shù)。殼牌煤氣化工藝流程如圖1所示。

由圖1可知，殼牌煤氣化工藝采用廢鍋流程，主要包括磨煤干燥、粉煤加壓、除渣、干法除塵、濕法洗滌以及初步水處理等幾大系統(tǒng)。其中，煤經(jīng)過磨煤干燥系統(tǒng)變成干粉煤，干煤粉由高壓氮?dú)饣蚨趸妓腿霘饣癄t噴嘴，并在爐內(nèi)約1 400 ℃高溫下，與在一定壓力作用下混合導(dǎo)入噴嘴的氧氣和蒸汽在極為短暫的時(shí)間內(nèi)完成揮發(fā)分脫除、裂解及轉(zhuǎn)化等反應(yīng)，得到高溫混合煤氣，高溫煤氣經(jīng)廢熱鍋爐回收熱量后降溫，降溫后的混合煤氣進(jìn)入干式除塵和濕式洗滌系統(tǒng)等，最終得到以H2和CO為主的粗合成氣。同時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)生的高溫熔渣，靠自流進(jìn)入氣化爐下部的激冷室排出。此外，由圖1還可知，磨煤干燥裝置正常運(yùn)行是Shell煤氣化裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的前提。

圖1 殼牌煤氣化工藝流程

1.2 磨煤干燥系統(tǒng)工藝流程

在磨煤干燥系統(tǒng)中，原煤經(jīng)稱重給煤機(jī)液壓加載系統(tǒng)產(chǎn)生碾磨力作用于磨輥，促使原煤碾磨成煤粉。碾磨后的煤粉被拋至風(fēng)環(huán)處，與循環(huán)風(fēng)機(jī)加壓送回?zé)犸L(fēng)爐的高溫惰性循環(huán)氣體混合，將經(jīng)過碾磨從磨環(huán)上切向甩出的煤粉烘干，同時(shí)進(jìn)行粗煤粉返回重磨，合格細(xì)煤粉(粒度要求小于5 μm<10%，大于90 μm<10%)進(jìn)入煤粉收集器。由干燥理論可知，熱惰性循環(huán)氣體中水分含量越低、溫度越高，粉煤越易干燥，因此將煤粉收集器操作溫度控制在150 ℃以內(nèi)。Shell煤氣化裝置磨煤干燥系統(tǒng)工藝流程如117頁圖2所示[2]。

圖2 Shell煤氣化裝置磨煤干燥系統(tǒng)工藝流程

2 殼牌煤氣化磨煤干燥系統(tǒng)設(shè)備故障分析

近年來干粉煤氣化因其多種優(yōu)而勢(shì)獲得了較為廣泛的應(yīng)用。但在其整個(gè)技術(shù)發(fā)展及工藝流程中，磨煤干燥裝置的正常運(yùn)行是所有干粉煤氣化技術(shù)面臨的共同課題。磨煤干燥裝置常見的故障設(shè)備、故障現(xiàn)象、造成后果、工作原理及其故障原因分析,如表1所示。

表1 Shell煤氣化裝置磨煤干燥系統(tǒng)裝置故障分析

3 殼牌煤氣化磨煤干燥系統(tǒng)設(shè)備故障處理措施

通過以上分析，結(jié)合磨煤干燥系統(tǒng)各故障設(shè)備的工作原理，為解決殼牌煤氣化磨煤干燥系統(tǒng)設(shè)備故障問題，提出以下針對(duì)性的解決措施。

3.1 磨煤機(jī)拉桿漏粉

拉桿在碾磨力傳遞過程中發(fā)揮著重要作用，當(dāng)拉桿磨損或者密封不良時(shí)，拉桿會(huì)處發(fā)生煤粉泄露。漏粉處理及技改措施為：1) 擇機(jī)對(duì)密封風(fēng)機(jī)入口過濾網(wǎng)進(jìn)行清理，確保風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行；2) 在拉桿處單獨(dú)布置氮?dú)夤芫€，增加氮?dú)饷芊夥乐孤┓郏?) 拉桿密封進(jìn)行技術(shù)改造，在原拉桿密封上增加一套密封，確保拉桿安全運(yùn)行；4) 增加氮?dú)饷芊饬鞒蹋?dāng)密封壓差低于2.5 kPa時(shí)及時(shí)投用氮?dú)饷芊庾鳛閴毫ρa(bǔ)償，密封風(fēng)機(jī)檢修時(shí)亦是如此。

3.2 助燃空氣風(fēng)機(jī)故障

助燃空氣風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行，對(duì)熱風(fēng)爐的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。助燃空氣風(fēng)機(jī)故障處理及技改措施為：1) 磨煤干燥系統(tǒng)停車，調(diào)節(jié)閥下線維修，助燃風(fēng)機(jī)設(shè)備維修；2) 在助燃風(fēng)機(jī)和稀釋風(fēng)機(jī)出口增加旁路，使助燃風(fēng)機(jī)為1開1備，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；3) 電機(jī)故障排查；4) 儀表調(diào)校，消除引壓管接口松動(dòng)等問題，確保儀表指示準(zhǔn)確；5) 在實(shí)際運(yùn)行過程中，正常運(yùn)行中系統(tǒng)水分含量未飽和，稀釋風(fēng)投運(yùn)較少。

3.3 稱重給煤機(jī)故障

當(dāng)稱重給煤機(jī)發(fā)生故障時(shí)，將影響整個(gè)磨煤干燥系統(tǒng)正常運(yùn)行。稱重給煤機(jī)故障處理及技改措施為：1) 碎煤塊洗選時(shí)控制粒徑在30 mm以下，避免大煤塊卡塞鏈條；2) 給煤機(jī)零負(fù)荷或低負(fù)荷啟動(dòng)，運(yùn)行中給煤機(jī)不能超過其設(shè)計(jì)值；3) 儀表調(diào)校，消除儀表線斷、接口松動(dòng)等問題，確保指示準(zhǔn)確；4) 碎煤倉內(nèi)壁由聚四氟乙烯襯板更換為不銹鋼襯板，防止損壞皮帶或卡塞鏈條。

3.4 煤粉收集器布袋燒壞

煤粉收集器是一種高效的袋式除塵器，采用外濾方式。一旦濾袋燒壞，煤粉將從放空口進(jìn)入大氣并污染環(huán)境。煤粉收集器布袋燒壞故障處理及技改措施為：1) 嚴(yán)密監(jiān)控煤粉收集器入口溫度、氧含量，使之在工藝指標(biāo)范圍內(nèi)；2) 增加備用氮?dú)饬鞒?，?jīng)壓力調(diào)節(jié)閥減壓后作為反吹氣源，確保足夠的反吹壓力；3) 煤粉收集器錐部增加插板閥，便于隔離檢修；4) 增加伴熱密度和保溫厚度，防止煤粉板結(jié)；5) 對(duì)使用壽命到期的布袋及時(shí)更換；6) 增加1個(gè)與原緩沖罐串聯(lián)的氮?dú)饩彌_罐，保證反吹壓力和氣量；7) 在煤粉收集器內(nèi)增加折流板，促使煤粉沉降，降低布袋過濾負(fù)荷；8) 增大煤粉旋轉(zhuǎn)給料器和下料管直徑，加快煤粉輸送速度；9) 將收集器方形錐部改為圓形，防止煤粉沉積附著。

3.5 循環(huán)風(fēng)機(jī)液力偶合器故障

循環(huán)風(fēng)機(jī)是磨煤干燥系統(tǒng)最為關(guān)鍵的設(shè)備機(jī)組之一，屬于Shell粉煤氣化的特護(hù)機(jī)組。循環(huán)風(fēng)機(jī)液力偶合器故障處理措施為：1) 更換合適的執(zhí)行器和勺管殼體；2) 更換潤(rùn)滑油或執(zhí)行機(jī)構(gòu)并在管路上加過濾網(wǎng)；3) 檢查松動(dòng)部位進(jìn)行加固；4) 檢查泵輪與渦輪斷面和配合尺寸進(jìn)行調(diào)整或維修等。

3.6 磨煤機(jī)振動(dòng)

磨煤機(jī)是磨煤干燥系統(tǒng)中的核心設(shè)備，其穩(wěn)定運(yùn)行非常重要。磨煤機(jī)振動(dòng)振動(dòng)故障處理為：1) 根據(jù)磨煤機(jī)磨盤煤層厚度，調(diào)整給煤機(jī)給煤量；2) 停磨煤機(jī)和液壓油站，充氣檢查蓄能器；3) 停機(jī)，消除異物，檢查磨內(nèi)部件是否脫落；4) 更換碾磨件、導(dǎo)向塊或調(diào)整間隙。

3.7 碎煤倉自燃隱患

碎煤倉自燃嚴(yán)重的情況下會(huì)導(dǎo)致爆炸，進(jìn)而造成重大事故，因此應(yīng)予以重視。碎煤倉自燃的預(yù)防及處理措施為：1) 增加1個(gè)CO在線分析儀，有助于對(duì)煤粉自然現(xiàn)象發(fā)生的判斷；2) 系統(tǒng)停車時(shí)間較短時(shí)可充氮?dú)獗Ｗo(hù)，較長(zhǎng)時(shí)應(yīng)耗完煤保持空倉；3) 加強(qiáng)碎煤倉溫度變化的監(jiān)控；4) 碎煤倉袋濾器反吹氣源由空氣改為氮?dú)?，使倉內(nèi)的氣氛惰性化。

4 結(jié)語

通過對(duì)殼牌煤氣化磨煤干燥系統(tǒng)設(shè)備故障分析及研究可知，采用針對(duì)性措施如對(duì)拉桿密封開展技術(shù)改造；在拉桿位置做好氮?dú)夤芫€的單獨(dú)設(shè)置；在碎煤的洗選時(shí)做好粒徑的控制等，可以確保磨煤干燥工段的順利運(yùn)行。