多孔板充气锥在壳牌煤气化煤粉输送系统的应用

武喜阳 袁志峰 武志峰 （河南龙宇煤化工有限公司 476600 河南 永城）

在Shell煤气化中，充气锥是装置安全稳定运行的关键部件之一，其工作原理是利用低压或高压的气体通过充气锥时所形成的均匀气体，使煤粉在设备中处于流化状态，防止煤粉在设备中形成结块现象的发生，充气锥是采用不锈钢粉末压制成形并经高温烧结而成，它通过自身均匀分布的微孔，使通过它的气体具有一定的阻力或压降，破坏充气锥外表面的气体股流，并在充气锥内壁附近转变为均匀分布的气体，以保证在充气锥内壁附近创造一个良好气-固条件，使所有粉体流动气来,气化装置中煤粉加压输送系统，在充压的过程中，一旦操作不当，及易造成充气锥损坏，损坏后的充气锥碎片一旦进入后续系统，造成气化炉煤流量的波动，严重时造成气化炉停车现象的发生。

1、煤粉输送系统工艺流程描述：

煤粉从煤粉贮仓V1201A/B进入煤粉锁斗V1204A/B靠自身重力进入，为了保证煤粉良好的流动性，V1201A/B底部设有充气锥X1201A/B，在经过管道充气器X1200A/B进入到煤锁斗中。完成后在锁斗V1204A/B和煤粉给料仓V1205A/B之间有两到隔离阀，在锁斗V1204A/B充压后当压力与煤粉给料仓V1205A/B的压力平衡后在打开这两道隔离阀。煤锁斗V1204A/B的充压是由高压二氧化碳经过充气锥V1204A/B，锥地垫板X1202A/B,管道充气器X1203A/B和直接进入煤锁斗过滤器S1202A/B的高压二氧化碳完成的到锥底垫板X1202A/B的二氧化碳是在不同的压力下通过控制阀控制。所用的操作程序都是通过外部的开关程序完成的，煤粉从煤粉锁斗V1204A/B进如到煤粉给料仓V1205A/B也是靠自身重力，当锁斗煤粉到达到一个底料位后就要重新增加煤粉。

2、V1204充气锥内件主要参数

煤粉锁斗（V-1204A/B）充气锥X-1204A/B烧结锥元件设计参数

平均孔径：10um工作气体：氮气设计温度：150℃通气规格：405/310mm实际工作压降：KPa外壳材质：16MnR+316L室温破坏压力：＞1.0MPa主体材质：00Cr17Ni14Mo2气体流量： m3/s通气面积：0.256 m2最大允许工作压降：100KPa

3、造成充气锥损坏的主要因素;

（1）二氧化碳压缩机由于采用的是往复式压缩机，造成二氧化碳中含油量比较高，运行时间久了造成充气锥堵塞现象的发生,气体中含油成份的高低，直接影响充气锥的使用寿命；

（2）CO2压力不稳定，在运行的过程中一旦操作不当极易造成超压差现象的发生；

（3）CO2压缩机出现故障时，造成V1204的压力高于管网的压力，出现反压差现象的发生；

（4）目前用的充气锥材料为粉末烧结，但是粉末烧结阻力太大，在烧结制作中粉末会产生颗粒搭桥。在充气锥工作过程中局部浓度过高。

4、充气锥损坏后造成的后果

（1）充气锥压差高或损坏时，将会影响煤粉的流动效果，造成下料困难现象的发生，严重时将影响气化炉的负荷

（2）充气锥一旦损坏，碎片极易进行V1205中，煤线流动不稳定，严重时将会造成煤线堵塞，造成气化炉偏烧现象的发生，严重时易造成烧嘴烧坏现象的发生

（3）若充气锥损坏比较大时，大的碎片进入V1205中，造成煤粉下不来，造成气化炉停车现象的发生

（4）充气锥碎片进入系统后造成，单烧嘴跳车现象的发生

（5）充气锥损坏后，造成12单元下料困难，一次下料的时间将近1个小时左右，严重影响着气化炉高负荷运行

4、充气锥改造技术要点：

（1）使用多孔板充气锥，充气锥和管道充气器本体使用原来旧充气锥和充气器的本体，充气锥和管道充气器的烧结金属用多孔板来替代，旧充气锥钻孔只需在烧结金属部分钻孔即可

（2）在距离环焊缝25mm的范围内，不允许钻孔

（3）在距离纵焊缝10mm的范围内，不允许钻孔

（4）新制作的充气锥件号由δ=6的304钢板卷制而成并钻孔，在与件号2.3焊件，组焊时满足形位公差

5、改造后的注意事项

（1）充气锥改造后，在充压的过程中严格控制充气锥的压差，严禁超过0.4mPa，

（2）严禁出现设备的压力高于管网的压力，防止出现煤粉倒流到氮气系统

（3）设备的压力与管网压力增加联锁，管网压力与设备压力压差小时，及时关闭充压阀门

（4）注意监控好系统的下料情况，防止因充压过快造成下料困难现象的发生

（5）每次检修时定期进行检查充气锥的运行情况，并及时总结分析

6、改造后使用效果

(1)本装置自改造后运行时间有1年左右，没有出现充气锥损坏现象的发生

(2)改造后解决了12单元下料困难的问题，在高负荷下保证了气化炉的煤粉给料

(3)保证了煤粉管线的稳定性，为气化装置安全稳定运行提供了保证

(4)其次大大降低了设备成本，延长了设备的使用寿命.

结语

国内已运行或在建的shell煤气化装置已近20套，已运行的shell煤气化项目都不同程度的出现了充气锥损坏问题，影响了各装置的长周期运行并增加了检修时间和费用，运行成本一直居高不下，通过上述改造措施的实施，保证了煤管线和烧嘴系统的稳定运行。开车后气化炉四个烧嘴运行稳定，为公司煤气化装置的长周期安全稳定运行奠定了基础，实现了公司生产系统的正常化。

刘士永，壳牌煤气化装置V1204充气锥（或充气笛管）在控制中的保护，化工过程与装备，2010-07