張林峰

(安徽晉煤中能化工股份有限公司, 安徽臨泉 236400)

航天爐氣化技術(shù)又稱HT-L粉煤加壓氣化技術(shù)，由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司下屬北京航天石化技術(shù)裝備工程公司開發(fā)。粉煤給料系統(tǒng)的不穩(wěn)定會(huì)給粉煤輸送過(guò)程造成負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致航天爐爐況波動(dòng)，出口合成氣成分變化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成整個(gè)合成氨系統(tǒng)停車。目前，安徽晉煤中能化工股份有限公司(簡(jiǎn)稱晉煤中能)航天爐裝置各工段已擁有比較成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中粉煤給料系統(tǒng)出現(xiàn)的相關(guān)問(wèn)題并予以解決，為航天爐系統(tǒng)長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行提供參考依據(jù)。

1 粉煤給料系統(tǒng)工藝

晉煤中能的粉煤給料系統(tǒng)采用DN65粉煤管線，從粉煤給料罐下部3個(gè)充氣錐送出來(lái)的粉煤(4.7 MPa、80 ℃)進(jìn)入粉煤加料器(X-1701A/B/C)，由調(diào)節(jié)閥(17FV-1101/1201/1301)控制粉煤流量。同時(shí)，17FV-1101/1201/1301控制加入粉煤加料器的二氧化碳(5.1 MPa、80 ℃)流量，以此來(lái)調(diào)節(jié)粉煤懸浮速度。懸浮粉煤(4.3 MPa、80 ℃)去粉煤燒嘴。

2 粉煤給料系統(tǒng)的影響因素

2.1 粉煤流量調(diào)節(jié)閥和切斷閥

粉煤流量調(diào)節(jié)閥和切斷閥均采用北京航天長(zhǎng)征機(jī)械設(shè)備制造有限公司制造的閥門。作為精確控制氣化爐氧煤比的關(guān)鍵設(shè)備，調(diào)節(jié)閥安裝在粉煤給料罐與氣化爐燒嘴之間，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入氣化爐粉煤的流量，其性能直接關(guān)系氣化爐長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行[1-2]。17FV-1101/1201/1301主要按氧/煤比(一般為0.5～0.9)進(jìn)行控制，并參照合成氣中的二氧化碳(體積分?jǐn)?shù)為3%～15%，干基)或者甲烷(體積分?jǐn)?shù)<1 000×10-6)進(jìn)行調(diào)節(jié)。正常操作時(shí)，通過(guò)手動(dòng)設(shè)定粉煤管線的流量給定值來(lái)控制，粉煤流量控制器的開度投自動(dòng)，設(shè)定增加的粉煤質(zhì)量為50 kg/h。粉煤管線的煤量增減操作要求平穩(wěn)緩慢，避免因粉煤管線波動(dòng)引起爐溫波動(dòng)。

粉煤閥門的定位器影響粉煤閥門開度的正常開關(guān)，長(zhǎng)時(shí)間停留在某一開度位置容易造成電氣轉(zhuǎn)換器失控，引發(fā)小信號(hào)不動(dòng)作的危險(xiǎn)情況。同時(shí)，閥門的位置傳感電位器的電阻值易發(fā)生變化，造成小信號(hào)不動(dòng)作、大信號(hào)全開的危險(xiǎn)情況。航天爐開車前,需要檢校閥門，并且頻繁進(jìn)行開關(guān)測(cè)試，觀察開度反饋?zhàn)兓_保其與手動(dòng)給值保持一致。粉煤閥門開關(guān)反饋停車聯(lián)鎖，采取3取2聯(lián)鎖方式，避免閥門意外關(guān)閉，同時(shí)在閥門故障時(shí)，方便不停車即可處理解決[3]。

2.2 粉煤管線輸送載氣

在航天爐煤氣化裝置中，大部分粉煤給料系統(tǒng)采用操作壓力為6.0 MPa左右的二氧化碳、氮?dú)庾鳛榉勖航橘|(zhì)的輸送氣體，而晉煤中能年產(chǎn)60萬(wàn)t合成氨項(xiàng)目采用操作壓力為5.1 MPa的二氧化碳作為粉煤管線輸送介質(zhì)[4]。使用二氧化碳代替氮?dú)庾鳛榉勖狠斔洼d氣，對(duì)于后段聯(lián)合車間的甲醇裝置有很大影響：一方面降低了航天爐系統(tǒng)高壓氮?dú)獾南?，提高合成氣中CO的含量；另一方面有利于提高后段甲醇的產(chǎn)量。

當(dāng)二氧化碳公用工程壓力發(fā)生波動(dòng)時(shí)，會(huì)造成粉煤給料罐充氣錐補(bǔ)入的二氧化碳在手動(dòng)開度下流量減少，并且還會(huì)導(dǎo)致17FV-1102/1202/1302中二氧化碳流量減少，影響粉煤流量、速度、密度，引發(fā)粉煤堵塞、氧煤比失調(diào)，從而造成航天爐停車的嚴(yán)重后果。

2.3 粉煤給料罐與氣化爐之間的壓差

航天爐裝置正常生產(chǎn)時(shí)，需要保證粉煤給料罐與氣化爐之間保持穩(wěn)定的壓差(16PDICYA1128，0.6～1.1 MPa)，使得粉煤能均勻通過(guò)粉煤管線進(jìn)入氣化爐主燒嘴。通過(guò)充壓調(diào)節(jié)閥(16PV-1128A)和壓差放空閥(16PV-1128B),對(duì)粉煤給料罐與氣化爐之間的壓差進(jìn)行分程控制和調(diào)節(jié)。16PV-1128A/B前后壓差大，再加上介質(zhì)中存在煤粉顆粒，會(huì)對(duì)閥門內(nèi)件與閥后管道造成嚴(yán)重沖刷，埋下安全隱患。

當(dāng)粉煤鎖斗放料至粉煤給料罐架橋時(shí)，則會(huì)通過(guò)高壓二氧化碳對(duì)粉煤鎖斗進(jìn)行除橋程序，造成粉煤給料罐的壓力波動(dòng)，16PDICYA1128會(huì)變大，粉煤速度會(huì)增加，入爐煤量增加。由于16PDICYA1128的自控調(diào)節(jié)，高壓差放空閥會(huì)進(jìn)行一部分開度放空，閥門動(dòng)作緩慢，有可能造成16PDICYA1128偏低?？赏ㄟ^(guò)充壓調(diào)節(jié)，最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。該過(guò)程會(huì)導(dǎo)致粉煤管線波動(dòng)頻繁，影響航天爐正常運(yùn)行。

2.4 粉煤內(nèi)的雜物

在原料煤開采、運(yùn)輸、存儲(chǔ)過(guò)程中,往往會(huì)混入大量雜物(鐵絲、塑料碎片、麻繩毛邊等),同時(shí)，磨煤系統(tǒng)管道內(nèi)部大量耐磨陶瓷片貼片會(huì)因老化而脫落。這些雜物被輸送到粉煤給料系統(tǒng)，會(huì)影響粉煤管線及各調(diào)節(jié)閥、切斷閥生產(chǎn)。尤其是17FV-1101/1201/1301閥內(nèi)通徑小，易堵塞，嚴(yán)重時(shí)存在斷煤隱患。晉煤中能化工通過(guò)技改，在原煤輸送皮帶上安裝一種耙類裝置，用于清理原煤中較大的雜物，同時(shí)在粉煤螺旋輸送機(jī)上部加裝粉煤纖維振動(dòng)篩，能有效分層、凈化粉煤中長(zhǎng)短不一的纖維絲和系統(tǒng)脫落的陶瓷片。同時(shí)，安排操作人員按照磨煤系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間定期清理，防止雜物進(jìn)入粉煤給料系統(tǒng)。

2.5 原煤煤質(zhì)變化

裝置采用靈通精、坤能、淮能等混煤。航天爐配煤摻燒不同品質(zhì)的煤，降低燃料的采購(gòu)成本，同時(shí)通過(guò)合理的配比優(yōu)化，降低航天爐的產(chǎn)氣煤耗。原煤由公司煤場(chǎng)混煤均勻后，經(jīng)輸煤皮帶輸送到原料煤貯倉(cāng)，經(jīng)振動(dòng)料斗、稱重給煤機(jī)計(jì)量后,以質(zhì)量流量為60 t/h(根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整)送入磨煤機(jī)，研磨成合格的粉煤后，經(jīng)粉煤加壓輸送到氣化爐。原煤煤種的不同，其可磨指數(shù)、灰分等不盡相同，加上煤場(chǎng)混煤不均勻，造成粉煤給料系統(tǒng)波動(dòng)，影響生產(chǎn)。必須加強(qiáng)原煤煤質(zhì)定期分析，保證混煤的穩(wěn)定性和均勻性，穩(wěn)定粉煤給料系統(tǒng)。

2.6 粉煤管線通徑

管線閥門的通徑對(duì)于介質(zhì)的流量與流速有很大影響。晉煤中能化工采取DN65內(nèi)徑為50 mm的粉煤管線，相比較之前DN40通徑的粉煤管線，通徑增加較多。

粉煤流量和速度相同的條件下，管道閥門的通徑越大，流體通過(guò)管道閥門的阻力越?。环粗?，管道閥門的通徑越小，流體通過(guò)管道閥門的阻力越大。采取與航天爐負(fù)荷相匹配的較大粉煤粉煤管線通徑，盡可能避免粉煤流量波動(dòng)造成堵煤、斷煤現(xiàn)象，穩(wěn)定粉煤給料系統(tǒng)。

3 結(jié)語(yǔ)

航天爐粉煤給料系統(tǒng)的運(yùn)行狀況影響粉煤氣化裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性。針對(duì)晉煤中能60萬(wàn)t/a合成氨項(xiàng)目的運(yùn)行情況，整理出粉煤給料系統(tǒng)的部分影響因素，為航天爐粉煤氣化技術(shù)工藝改進(jìn)及系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論指導(dǎo)，也為粉煤氣化裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行積累豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。