煤粉加压系统中煤粉结块问题的分析及改进

王彦涛

(河南煤业化工集团中原大化公司，河南濮阳 457000)

河南煤业化工集团中原大化公司甲醇装置是年产50万t的甲醇项目，其煤气化装置采用壳牌干煤粉气化技术。该装置于2008年5月开始试车投产，至今已4年。其中12单元为干煤粉的加压输送单元，S1201是整个单元放空过滤器，采用袋式过滤器。整个12单元放空过程中夹带的煤粉经袋式过滤器S1201过滤后，重新返回该单元系统中。但是在实际生产过程中，袋式过滤器S1201中出现煤粉结块，堵塞现象。大量的煤粉聚集在袋式过滤器S1201中，严重的影响了正常生产，同时存在较大的安全隐患。针对以上问题，结合实际情况和工艺需要进行改进，并取得了成功。

1 工艺描述

由磨煤机磨制的合格煤粉存储在煤粉储仓V1021中，由袋式过滤器S1201过滤下来的煤粉也将通过旋转给料机X1206及螺旋输送机X1205进入煤粉储仓V1021中。煤粉储仓V1201和袋式过滤器S1201的操作压力是常压。

煤粉储仓V1201中的煤粉依靠重力流入煤粉锁斗V1204中，煤粉锁斗达到要求后，关闭低压设备相联的管线，然后按程序从不同管线充入高压氮气，直到和煤粉给料仓V1205压力相同(煤粉给料仓V1205的正常压力为4.4 MPa)，然后打开平衡管线阀门12XV0126/0127。当煤粉给料仓V1205需要加入煤粉时，打开12XV0131/0132，依靠重力让煤粉进入煤粉给料仓V1205中。

当煤粉锁斗V1204中的煤粉完全进入煤粉给料仓V1205中后，隔断与煤粉给料仓V1205相联的管线。煤粉锁斗 V1204开始依次由12XV0122，12XV0128和12XV0121/0122 3条不同管线泄压，直至常压状态，然后再次与煤粉储仓V1021相连接。如此循环，将煤粉不断的送入煤粉给料仓V1205中，供气化炉使用。

2 问题描述

在正常开车生产一段时间后，发现袋式过滤器S1201的压差12PDI0110有原来的2～5 kPa，逐渐的上升至500～600 kPa。现场打开袋式过滤器S1201底部的人孔后，发现在袋式过滤器S1201中有大量的煤粉，并且在袋式过滤器S1201底锥下部有较大的煤块，数量也较多。它们聚集在袋式过滤器S1201底锥下部，堵塞了底锥，使上部的煤粉不能正常的下落。同时堵在袋式过滤器S1201底锥上部的煤粉也比较潮湿。由于不能正常的下落，这些煤粉由重力作用压实后，连成一片，架在袋式过滤器S1201底锥顶部。即使把袋式过滤器S1201底部的煤块清理后，也不能正常的下落，不得不人工清理。

3 原因分析

3.1 煤粉的原因

原煤中水分含量较高，气化使用的原煤中，水分含量一般都在12%左右，有时候会达到15%，而磨煤系统温度一般恒定103℃。在更换煤种时，特别是水分含量较高的煤种时，这个控制温度显得相对较低，这样就使煤粉中水分含量较高。进入12单元后，由于该单元温度较低(70～80℃)，会有水汽生产，造成煤粉潮湿。

3.2 二氧化碳制冷原因

正常生产过程中，煤粉锁斗V1204冲压使用的是单纯的二氧化碳气体。煤粉锁斗V1204在高压状态时，压力为4.4 MPa。在泄压至常压状态过程中，二氧化碳气体易制冷，使空气中的水汽凝结，与泄压过程中带出的煤粉混合，致使煤粉变的潮湿，黏结成块。

3.3 伴热问题

袋式过滤器S1201原设计没有伴热，整个设备保持常温。煤粉锁斗V1204泄压时，空气中的水汽容易因制冷而凝结。

4 改进措施

4.1 工艺方面

4.1.1 控制调节好磨煤机出口温度

在换新的煤种时，根据原煤分析中的水分含量多少，控制好磨煤系统温度。若水分含量较高，可以适当提高系统温度。同时，适当的增加系统惰性循环气体的排放量，这样可以将惰性循环气中的水汽有效的排出系统，避免水汽在整个磨煤系统中积累，使煤粉中的水汽含量较高。

4.1.2 改变煤粉锁斗V1204冲压气体组分

为了降低煤粉锁斗V1204泄压过程中的制冷效果，将煤粉锁斗V1204的冲压气体由单纯的二氧化碳改为氮气和二氧化碳的混合气体。氮气的制冷效果比二氧化碳的要低，加入氮气后有效地降低了气体减压时水汽的凝结，减少煤粉的潮湿程度，降低结块的可能性。

同时由于二氧化碳温度达不到设计的80℃(目前只能达到60℃左右)，因此对为煤粉锁斗V1204冲压的气体进行加热，使其保证在设计温度以上。这样就使冲压气体本身含有较多的热量，在泄压体积变化时，能够减少对外部环境热量的吸收，减少外部环境中空气水分的凝结，从而达到减少煤粉的潮湿程度的目的。

4.1.3 减少进入袋式过滤器S1201中的煤粉量

在煤粉锁斗V1204泄压过程中，会有一定量的煤粉随气体一起进入袋式过滤器S1201中。为减少泄压过程时气体中夹带的煤粉量，煤粉锁斗V1204在下料过程中，尽可能的保证下料完全。并且在下料完全后，打开煤粉锁斗V1204上部的反吹扫管线进行吹扫，使煤粉锁斗V1204中的煤粉尽可能的进入到煤粉给料仓V1205中，从而减少进入袋式过滤器S1201中的煤粉量，降低结块的机率。

4.1.4 保证袋式过滤器S1201底部吹扫气正常

袋式过滤器S1201底锥底部设计有空气炮，按照一定的频率对袋式过滤器S1201底锥进行吹扫，防止有煤粉滞留在底锥壁上。空气炮气源来自反吹气缓冲罐，正常压力在0.4 MPa左右。正常生产时要保证空气炮气源的正常压力，防止空气炮气源压力过低，空气炮不能正常吹扫，使大量煤粉滞留在袋式过滤器S1201底锥处。

4.2 设备方面

4.2.1 袋式过滤器S1201加伴热

在袋式过滤器S1201箱体外壁加伴热管，特别是在袋式过滤器S1201底锥部分，加大量伴热管，引低压蒸汽对其进行伴热，使整个袋式过滤器S1201的温度能保持在80℃左右。这样由煤粉锁斗V1204减压过来的冷气体进入袋式过滤器S1201后，不会使袋式过滤器S1201的温度降低太多，避免大量的水汽凝结而使煤粉潮湿结块。

4.2.2 煤粉锁斗V1204放空管线加伴热

煤粉锁斗V1204泄压时分三级泄压。第一级由阀门12XV0122处泄压，使煤粉锁斗V1204的压力由 4.4 MPa降至 2.4 MPa。第二级由阀门12XV0118处泄压，使煤粉锁斗V1204的压力由2.4 MPa降至0.8 MPa。第三级由阀门12XV0121/120处泄压，使煤粉锁斗V1204由0.8 MPa降至常压，然后与煤粉储仓V1201对接下料。由于前两级泄压，压力状态较高，经阀门和限流孔板减压后制冷效果较强，故在其阀门后的管道上加伴热管，并引低压蒸汽进行伴热。这样降低其减压制冷效果，减少水汽凝结。

5 改进效果

以上的改进，在投入运行后，发现袋式过滤器S1201中煤粉结块现象几乎没有，煤粉能顺利的进入煤粉储仓V1201中，改造达到了改进的预期目标，满足工艺的要求，降低了清理的劳动强度，节省了大量的人力和材料，同时排除了设备的安全隐患。