Shell炉 煤粉锁斗充压程序改进

张韶洁, 段 磊, 孔 严

(1.河南煤业化工集团中原大化公司,河南 濮阳 457004; 2.河南煤业化工集团鹤煤煤化工筹建处,河南 鹤壁 458000)

Shell炉 煤粉锁斗充压程序改进

张韶洁1, 段 磊2, 孔 严1

(1.河南煤业化工集团中原大化公司,河南 濮阳 457004; 2.河南煤业化工集团鹤煤煤化工筹建处,河南 鹤壁 458000)

介绍了Shell炉煤粉锁斗充压程序,分析了V1204加压程序在运行过程中存在的不足,并针对性地提出了一些改进措施。

Shell炉;锁斗;充压;煤气化;改进

引言

Shell煤气化技术(SCGP)是目前世界上较为先进的、属于气流床气化的第2代煤气化技术,固体粉料的输送是其核心技术之一,其煤粉输送主要依据重力流的原理进行,煤粉加料设备自上而下布置在一个框架之内,形象称之为“冰糖葫芦”。

1 Shell炉煤粉给料系统

为了给煤粉加压,Shell炉的煤粉给料选择锁斗系统。通过给料锁斗(见图1)实现了常压煤粉仓和高压给料仓的连接,煤粉从煤粉给料仓被输送到煤烧嘴。为了给煤粉输送提供动力及保证系统安全,煤粉给料仓压力要较气化炉高0.5 MPa～1.0 MPa。Shell炉给料过程如下:

1)煤粉靠自身重力由常压煤粉仓(V1201)进入给料锁斗(V1204),达到高料位后,切断进料阀门A,对所有低压设备进行隔离;

2)打开12Xv0125,对V1204加压(加压气体为CO2或N2,由高压气体管网提供),待达到一定压力后,打开12Xv0129和12Xv0130,继续加压。与高压给料仓(V1205)压力相同后,关闭12Xv0125、12Xv0129和12Xv0130,然后打开两容器之间的平衡阀。气体是通过烧结金属进入V1204的;

3)一旦V1205料位低到需要加入另一批煤时,打开V1204底部,切断阀门B,向V1205放料。待煤粉全部进入V1205(即V1204为低料位)后,关闭阀门B;

4)将V1204与V1205隔离,打开切断阀门C,对V1204进行泄压。V1204为常压后,将阀门C关闭,然后打开阀门A,进行V1204的再一次进料。

由此可见,V1204是煤粉给料系统中极为关键的环节,其工作方式为:进料→加压→放料→泄压→进料的循环过程。

图1 Shell炉煤粉锁斗

2 V1204加压程序

在Shell炉的设计中,煤粉给料过程是通过程序控制而自动实现的。其中,V1204的加压是该程序的核心部分。V1204加压程序中,12Xv0125先于12Xv0128、12Xv129、12Xv0130打开,主要作用是对V1204顶部的煤粉锁斗过滤器(S1202)进行反吹:一方面,将泄压过程中吸附在S1202中的煤粉反吹回V1204中;另一方面,可以防止V1204底部先加压,扬起煤粉,如此则会有更多的煤粉进入S1202。因此,Shell炉设计初衷是合理的,但实际运行中V1204向V1205的下料过程却极为不顺畅,需经多次破桥才能完成,延长了下料时间,增加了操作人员的劳动负荷,影响了气化炉高负荷稳定运行的实现。

2.1 V1204加压程序的不足

1)V1204升压过程中先通过12Xv0125,从V1204顶部加入的气体量太大,而且12Xv0128、12Xv129、12Xv0130在12Xv0125开启后很长时间才打开,煤粉从上向下受压时间比较长,而不是在一个流化的状态下加压。其后果是,煤粉被压实压紧,容易堵塞设备通气锥(X1204),再打开12Xv0128从底部对设备加压时,X1204单向受压过大,容易造成X1204的破损。程序中若缩短从12Xv0125充入气体的时间,又会造成该阶段内V1204压力达不到要求。而当从下部加入气体时,将引起V1204内煤粉的上扬,进而进入S1202,待下次S1202反吹时,又容易造成S1202内件的折断。

2)刚打开12Xv0128、12Xv0130时,加压气体管网和V1204间的压差过大,容易造成管道充气锥(X1203)和设备通气锥(X1204)的击毁。

2.2 V1204加压程序的改进

1)将12Xv0125、12Xv0128、12Xv0130由两位阀调整为流量调节阀,即12Fv0125、12Fv0128、12Fv0130,并将12Xv0129下游的12Pv0102变更为12Fv0102。在12Fv0125、12Fv0128、12Fv0130上游管线上各增加1个旋涡流量计,即由12FIC0125、12FI C0128、12FIC0130分别控制12Fv0125、12Fv0128、12Fv0130。同时,12FIC0102和原压差控制器12PD I C0102经过逻辑选择实现12Fv0102的控制(一般情况下,12Fv0102由12FIC0102调节,而当V1204压力和充压管网压差达到一定程度后, 12Pd0102就将接受12Fv0102的控制)。

2)减小12Fv0125初始开度,并缩短12Fv0128、12Fv129、12Fv0130与12Fv0125开启的间隔时间。这样,在V1204压力还比较低的情况下,就可打开12Fv0128、12Fv129和12Fv0130,保证煤粉能处在流化形态下加压。

3)12Fv0128、12Fv129和12Fv0130初始开度不能太大。充压过程中,其开度随V1204压力的增加而逐步增大。

4)烧结金属均为疲劳设备,V1204充压过程中承受的内外压差变化可能很大。为了实现它的安全运行,我们在程序中引入压差保护,即在12Fv0128、12Fv0130后引入1个压力变送器,接入DCS系统,实现压差联锁。即,其与V1204内压力的差值过大或过小,都会将联锁12Fv0128、12Fv0130关闭,停止V1204的加压或破桥操作。

5)S1202的滤棒出现断裂的情况,除设备自身质量、安装情况及充压用N2含油外,也和V1204充压过程中对其反吹不力有关。所以,在V1204充压后期(即V1204压力达到3.0 MPa后),应开大12Fv0125,尽可能地将S1202内的煤粉吹除。

2.3 其他改进事项

为了保证烧结金属的良好通气性,对其孔隙率有如下要求:

1)煤粉粒径过细,可能会渗透进烧结金属,造成局部通气性能的下降;

2)煤粉湿度较大,会出现煤粉结块的情况,如此也可能造成烧结金属局部压差过大;

3)V1204充装煤粉过多时,在充压过程中,可能会有较多的煤粉进入S1202,这对S1202的滤棒是极为不利的;

4)若所用的压缩机为往复式,不可避免地在V1204充压用的气体中会有一定量的润滑油脂。油脂可能通过充压气体黏附在烧结金属上,造成充压微孔的堵塞。

总之,应严格控制煤粉的粒度和湿度及V1204的装料质量。同时,每天都应该将气体缓冲罐打开导淋1次,以检查润滑油脂的累积情况,保证充压用气的品质。

3 结语

经过改造,V1204加压时间基本没有改变。由于V1204升压基本是在煤粉呈流化状态下完成的,因此经过程序的2次自动破桥后,煤粉即能下料完全,免除了气化炉提升负荷原料供应不上的后顾之忧。同时,在严格控制进入V1204的物料品质和投用烧结金属的压差联锁保护后,烧结金属基本上都保证了设计使用寿命。通过采取上述一系列措施,解决了煤粉下料试车过程中出现的问题,保证了煤粉输送系统的稳定运行。

Abstract:Author introduces the coal feeding sequence of Shell gasifier and analyses its deficiency.For solving thisproblem,author has advanced some improvementmeasures.

Key words:Shell gasifier;lock hooper;pressurization;improvements

The improvements of coal feeding sequence of Shell gasifier

ZHANG Shao-jie1,DUAN Lei2,KONG Yan1
(1.Zhongyuan Dahua Co.,L td.,Henan Coal Chem ical I ndustry Group,Puyang Henan 457004,China; 2.HebiCoal Industry Co.,L td.,Henan Coal Chem ical I ndustry Group,Hebi Henan 458000,China)

TQ545

A

1004-7050(2010)06-0047-02

2010-09-15

张韶洁,男,1982年出生,2007年毕业于郑州大学,主要从事Shell煤气化炉的工艺操作。