煤粉循环管线减压管损坏原因剖析与处理

冯海平

(河南龙宇煤化工有限公司　河南永城　476600)



煤粉循环管线减压管损坏原因剖析与处理

冯海平

(河南龙宇煤化工有限公司河南永城476600)

简述了壳牌气化炉和五环炉的工艺特点、煤粉循环的工作原理以及减压管的构造和作用，分析了造成减压管内衬陶瓷脱落的原因。通过对减压管实施改造，彻底解决了内衬陶瓷脱落的问题，为装置的稳定运行提供了保障。

壳牌炉五环炉减压管

河南龙宇煤化工有限公司(以下简称龙宇公司)现有2套煤气化装置共3台气化炉，均以煤为原料制取合格的合成气供后系统使用，其中一期项目为1台壳牌气化炉，于2008年4月投产；二期项目为2台五环炉(WHG)，采用由五环科技股份有限公司与河南能源化工集团公司合作开发、具有国内自主知识产权的新型五环炉煤气化工艺。

1　壳牌气化炉和五环炉工艺概况

1.1壳牌气化炉工艺概况[1]

一期项目所采用的壳牌气化炉的有效煤气产能为132 000 m3/h(标态)，日处理煤量约2 200 t。原煤经磨煤机研磨成合格的煤粉(粒径<90 μm的煤粉约占总质量分数的90%，粒径<5 μm的煤粉约占总质量分数的10%，含水质量分数<2%)后进行干燥处理，再以高压N2或CO2作为载气送至气化炉煤烧嘴，与O2和蒸汽一起经煤烧嘴喷入气化炉。在气化炉反应室内，喷入的煤粉、O2和蒸汽在高温、加压条件下反应生成的合成气(1 400～1 600 ℃)由上至下进入气化炉激冷段，被来自激冷气压缩机的激冷气(约210 ℃)冷却至约900 ℃后进入合成气冷却器，合成气降温至约340 ℃并副产中压蒸汽后进入干式除尘及湿法洗涤系统，处理后含尘质量浓度<10 mg/m3(标态)的合成气送后工序。煤中所含的灰分熔化形成高温熔渣，自流入气化炉下部的渣池进行激冷，形成的玻璃体可用作建筑材料或用于路基铺设。湿洗系统排出的废水大部分经冷却后循环使用，小部分废水经闪蒸、沉降及汽提处理后送污水处理装置进行进一步处理。闪蒸气及汽提气可用作燃料或送火炬燃烧后放空。

1.2五环炉工艺概况[2]

2台五环炉的单炉有效煤气生产能力均为69 000 m3/h(标态)，主要原料为煤和氧气，其中煤来自原料煤贮运系统，氧气来自空分装置。煤通过皮带输送机输送至磨煤机和热风炉，分别经碾磨和干燥后制得合格的煤粉(粒径<90 μm的煤粉占总质量分数的90%，粒径<5 μm的煤粉占总质量分数的10%，煤粉含水质量分数<2%)，然后经煤烧嘴送入气化炉，与氧气在气化炉反应室内反应生成高温粗合成气(1 400～1 600 ℃)。粗合成气在气化炉反应室顶部被水/蒸汽激冷至900 ℃后进入激冷罐进行冷却洗涤，降温至215 ℃左右送后工序。大部分渣以熔融状态从反应室锥斗底部流入渣池，经喷水淬冷形成均匀的玻璃状细小颗粒，经由破渣机、渣锁斗、渣收集器、捞渣机、皮带输送机送出界区。富含大量水汽的粗煤气经湿洗塔再次洗涤后送往下游装置，激冷和洗涤产生的黑水送黑水闪蒸系统处理。

2　煤粉循环的工艺原理和作用

壳牌气化炉采用2套相同的给料系统为单台气化炉供煤，而2台五环炉采用2套单独的给料系统为气化炉供煤。

以五环炉为例，单台五环炉的煤加压与输送系统由1套单独的给料系统组成，为气化炉的4个煤烧嘴提供煤粉，并分别配有4条煤粉循环回路。来自磨煤系统磨制合格的煤粉通过隔离、充压、排放、泄压、重新给煤的程序，以高压CO2或N2作为载气，经常压仓、煤锁斗送入给料仓，一路煤粉由给料仓罐体侧壁输送至设在气化炉本体上的4个煤烧嘴，另一路煤粉经循环管线减压后返回至常压仓，循环管线上安装有减压管。煤粉在投入煤烧嘴前都需进行严格的煤粉循环测试，其目的是通过煤线流量测量值和常压仓称重仪显示值的对比来修正煤粉流量的偏差，同时检查速度计和密度计经压力和温度修正后的煤流量稳定情况。

3　减压管的作用和结构

减压管位于每条煤粉循环管线三通阀之后、常压仓顶部，其作用是在煤粉循环和煤烧嘴跳车后，煤粉可经煤烧嘴三通阀处切换至常压仓顶部，通过减压管减压至常压后返回常压仓。

减压管类似喇叭形状，外部是钢管，内部内衬陶瓷，中间缝隙用胶黏结。减压管安装时，应根据设计要求选择合适的孔径，孔径过大会造成煤线内无法保压，孔径过小很容易造成减压管堵塞，进而影响煤粉循环的正常进行。减压管结构见图1。

连接方式：②和③处为O形圈密封；①处为RF密封面法兰，其内圈为陶瓷部分，外圈为法兰金属部分。图1　减压管结构

4　减压管损坏的现象与原因剖析

4.1减压管内陶瓷破碎对生产的影响

(1)陶瓷碎片随着煤粉气流进入煤粉给料仓，造成下料不畅，严重时必须将煤粉排至临时煤粉贮仓。

(2)陶瓷碎片进入煤粉管线，导致煤角阀卡涩；速度计、密度计计量波动，导致煤粉循环无法正常进行。

(3)减压管不起减压作用，致常压仓超压。

4.2原因剖析

(1)图1所示的扩大管①处为RF密封面法兰，与下部阀门连接，选用DN200 mm的600LB垫片，一般采用D形缠绕垫片，采用其他垫片可能存在因安装不到位而达不到密封要求的情况。该处气密时与煤线气密相连，须达到5.0 MPa左右的压力。经拆检，发现扩大管①处法兰金属部分密封面过小，缠绕垫片密封面的内圈约有1 mm压至扩大管内圈陶瓷上，增大了内圈陶瓷的应力，一旦受到压力冲击变化，很容易引起陶瓷破碎。

(2)经现场检查发现，扩大管内部陶瓷是用溶脂胶水黏结在金属外壳上的，破碎部分明显无胶水黏结，使得陶瓷与金属外壳之间存在缝隙，一旦受到冲击，极易破碎。

(3)减压管安装存在问题，存在敲击螺栓的现象，使减压管受力。

(4)减压管陶瓷内衬受煤粉气流长时间冲刷，致使陶瓷磨损、壁厚减薄，在较高压力的冲击下，陶瓷出现破碎。

5　处理措施

(1)经与减压管制造企业沟通，要求对所有内部扩大管①处连接法兰处的陶瓷进行打磨，使其低于密封面约2 mm，不再受应力影响。

(2)在制造扩大管时，应改变扩大管①处尺寸，增大金属密封面积，使垫片不再受应力影响，同时要求制造企业在发货时提供垫片。

(3)每次安装时，应该认真检查，确保安装质量。

(4)严格控制煤粉粒度和水分在控制指标内。

(5)加强巡检，并定期检测减压管壁厚，发现问题及时处理。

6　结语

改造后，煤粉循环管线减压管内衬陶瓷再未出现过脱落现象，管线的稳定运行周期明显延长。随着今后干煤粉煤气化装置的不断投用、生产周期的不断延长，煤粉管线的稳定作为衡量装置运行的重要指标，减压管的运行情况起着至关重要的作用。

Analysis and Treatment of Pressure Relief Pipe Damage of Pulverized Coal Circulating Pipeline

FENG Haiping

(Henan Longyu Coal Chemical Co., Ltd.Henan Yongcheng476600)

An brief account is given of the process characteristic of Shell gasifier and WHG, the operation principle of pulverized coal circulation and the structure and function of pressure relief pipe, the causes of falling off of ceramics inner liner of pressure relief pipe are analyzed. By implementation of revamp of pressure relief pipe, the ceramics inner liner falling off problem is solved thoroughly, providing guarantee for stable operation of the unit.

Shell gasifierWHGpressure relief pipe

冯海平，男，助理工程师，从事煤气化生产技术管理工作；feng289422989@126.com。

TQ546

B

1006- 7779(2016)04- 0054- 03

[1]王贵昌，李华，匡正扬.壳牌煤气化工艺选择及实践体会[J].贵州化工，2010(5)：16- 21.

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2016- 03- 13)