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        淺析煤氣化工藝中粉煤放料罐架橋原因及解決辦法

        2020-03-11 09:28:39
        關(guān)鍵詞:放料架橋粉煤

        華能(天津)煤氣化發(fā)電有限公司 天津 300000

        1 引言

        華能爐煤氣化工藝作為天津IGCC機組的核心技術(shù),其工藝流程是將來自空分裝置的純氧和來自粉煤加壓輸送系統(tǒng)的粉煤一起通過水平對稱布置的四個粉煤燒嘴噴入氣化爐內(nèi),在3.0MPa(G)的壓力下進(jìn)行部分氧化反應(yīng),反應(yīng)后的高溫合成氣在氣化爐頂部出口被來自循環(huán)氣壓縮機的冷合成氣激冷至約900℃,然后經(jīng)合成氣冷卻器冷卻后進(jìn)入干法除灰單元,濕洗單元,凈化單元,最后進(jìn)入燃機燃燒發(fā)電。氣化裝置加壓輸煤系統(tǒng)3200單元粉煤放料罐V3202在下料過程中易出現(xiàn)架橋現(xiàn)象造成粉煤給料罐V3203料位和壓力的波動,造成煤線的不穩(wěn)定性。

        2 工藝流程簡介

        根據(jù)我廠氣化單元的生產(chǎn)要求,共設(shè)三個系列磨煤、干燥及相關(guān)的輔助系統(tǒng)。由輸煤皮帶來的原煤被分別儲存在三個獨立的煤倉(V-3101A/B/C)內(nèi),經(jīng)重力式給煤機(X-3101A/B/C)計量稱重后通過落煤管進(jìn)入磨煤機(A-3101A/B/C)。經(jīng)過磨煤機磨過的煤粉從粉煤袋式過濾器(S-3103A/B/C)過濾下來首先進(jìn)入常壓粉煤儲罐(V-3201A/B、V-3204)儲存。為保持粉煤儲罐惰性化,連續(xù)通入0.5MPa的低壓氮氣。粉煤儲罐中的煤粉,通過重力作用進(jìn)入粉煤放料罐(V-3202A/B、V-3205),粉煤放料罐充滿后,將上部兩道開關(guān)閥關(guān)閉,壓力平衡閥關(guān)閉,使其與所有的低壓設(shè)備隔離。然后充入4.5MPa高壓氮氣加壓,使其壓力與粉煤給料罐(V-3203A/B、V-3206)平衡,再打開粉煤放料罐與粉煤給料罐之間的平衡管線,一旦粉煤給料罐達(dá)到低料位,則打開鎖斗排料閥卸料。卸料完畢后將粉煤放料罐與粉煤給料罐隔離,將壓力分三次卸至接近常壓,然后打開粉煤放料罐上部的進(jìn)料閥,接受粉煤儲罐的煤粉,粉煤放料罐充裝完畢后,再次充壓,等待下一次的卸料信號。

        3 影響粉煤放料罐架橋的主要因素

        粉煤加壓輸送系統(tǒng)最大特點是輸送細(xì)小的固體顆粒煤粉。固體顆粒在設(shè)備內(nèi)主要有質(zhì)量流和漏斗流兩種流動形式。質(zhì)量流是指當(dāng)儲存固體顆粒的設(shè)備出口放料閥打開后,罐內(nèi)固體顆粒即以一個整體的形式向下移動,直至罐內(nèi)物料放完為止。漏斗流是指當(dāng)儲存固體顆粒的設(shè)備出口放料閥打開后,罐內(nèi)固體顆粒大部分沿設(shè)備中心流下,但有部分物料滯留在設(shè)備內(nèi)。顯然,煤氣化裝置中質(zhì)量流是煤粉理想流動形式。

        3.1 粉煤中水分含量的影響 煤的游離水分又分為外在水分和內(nèi)在水分。外在水分,是指附著在煤顆粒表面的水分,有時俗稱外水。內(nèi)在水分,是指在一定條件下(105~110℃)煤樣達(dá)到空氣干燥狀態(tài)時所保持的水分。粉煤加壓輸送系統(tǒng)本身沒有辦法控制煤粉水分含量,是通過控制磨煤系統(tǒng)的溫度來達(dá)到控制煤粉水分的目的。經(jīng)過長期的機組運行經(jīng)驗驗證,當(dāng)煤粉水分含量控制在5%以內(nèi)時,對于煤粉的輸送影響較小,反之則在粉煤放料罐中容易產(chǎn)生架橋。

        3.2 粉煤粒度大小對架橋的影響 若粉煤粒度過大,則在輸送過程中,粉煤容易產(chǎn)生分層及沉降,影響粉煤與氮氣形成較為均勻的混合物,增加了粉煤在管道的流動阻力,降低了粉煤的流速,還有可能影響燒嘴的燃燒穩(wěn)定性。若粉煤粒度過小,又會造成粉煤流動性差而引起管道堵塞,還會對煤線的速度和密度等產(chǎn)生影響。經(jīng)過多年的機組運行經(jīng)驗,粉煤粒度在大于90μm所占比例小于30%,粒度小于10μm所占比例小于10%的狀態(tài)下對于粉煤輸送較為有利,且在粉煤放料罐中不容易產(chǎn)生架橋。

        3.3 設(shè)備設(shè)計對架橋的影響

        3.3.1 燒結(jié)金屬在粉煤輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用 燒結(jié)金屬是用金屬粉末為原料,經(jīng)篩分、壓制、燒結(jié)等工藝制成的一種多空金屬材料。

        3.3.2 通氣錐 在粉煤放料罐的底部配備了通氣錐,通氣錐整體采用不銹鋼制造,其功能部件(內(nèi)襯)采用燒結(jié)金屬。燒結(jié)金屬與不銹鋼殼體組成環(huán)形空間,氮氣先進(jìn)入環(huán)形空間,再通過燒結(jié)金屬進(jìn)入罐內(nèi)。粉煤放料罐通氣錐通入高壓氮氣,既用于放料罐底部粉煤的流化防止架橋,又用于放料罐的充壓。

        3.3.3 笛管 為加大粉煤放料罐的充壓速度,減少放料罐的充壓時間,并防止粉煤在罐體中部架橋,在放料罐的中部,對稱安裝了四支通氣的笛管。之所以稱之為笛管,是因為其形狀酷似笛子。笛管采用不銹鋼制作,“笛膜”采用燒結(jié)金屬制作。高壓氮氣先進(jìn)入笛管,再通過“笛膜”進(jìn)入罐內(nèi)。

        4 消除架橋的方法

        4.1 粉煤給料破橋程序 粉煤放料罐低料位信號出現(xiàn)之前給料充裝計時器已走完則自動執(zhí)行拆橋程序兩次。如果兩次拆橋后粉煤放料罐低料位仍不出現(xiàn),停止程序并發(fā)出報警,順控進(jìn)入拆橋程序,拆橋兩次后如果粉煤放料罐低料位仍不出現(xiàn),則順控在拆橋程序中等待,可以點擊“超馳”使順控繼續(xù)走下去,或點擊“重新拆橋”,再運行拆橋程序兩次。

        破橋程序:粉煤放料罐與粉煤給料罐完全隔離后,用充氣錐、笛管和管道吹掃器的高壓氮氣進(jìn)行充壓,充壓50s后打開下料閥門,然后打開平衡閥,利用兩個罐子的差壓進(jìn)行破橋。如果粉煤放料罐低料位信號出現(xiàn),則下料順控進(jìn)入下一步。

        4.2 手動破橋 在破橋程序無法成功破橋時必須采用手動破橋來解決,可以手動充壓粉煤放料罐,使之與粉煤給料罐的壓差增至0.3mpa-0.4mpa。如果判斷為兩罐平衡管線堵塞,還可以在充壓后先聯(lián)通平衡管線以達(dá)到破除平衡管的目的。

        5 粉煤放料罐架橋原因總結(jié)及發(fā)生架橋時的處理方法

        5.1 粉煤給料罐架橋發(fā)生的原因主要有以下幾點

        a)粉煤中水分含量過高,應(yīng)該將水分控制在5%以內(nèi)。

        b)粉煤粒度大小的影響,粉煤粒度應(yīng)該在大于90μm所占比例小于30%,粒度小于10μm所占比例小于10%。

        c)在設(shè)備應(yīng)用上避免架橋的產(chǎn)生:采用燒結(jié)金屬材料的通氣錐、管道吹掃器、笛管。

        5.2 產(chǎn)生架橋時的解決方法

        a)啟動破橋程序,利用對粉煤放料罐充壓產(chǎn)生對粉煤給料罐的壓差來消除破橋。

        b)手動干預(yù)的方式對粉煤放料罐進(jìn)行充壓,使之與粉煤給料罐的壓差增至0.3mpa-0.4mpa。如果為兩罐平衡管線堵塞則優(yōu)先聯(lián)通平衡管線。

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