壳牌气化装置煤粉锁斗易架桥的技改措施

梅景学

(同煤广发化学工业有限公司，山西 大同 037001)

壳牌气化装置在工业生产中应用较为广泛，该种装置是由壳牌设备公司所研究的系统一体化设备。基于壳牌气化装置在煤传输环节中应用效果较好，但是在设备实际运行环节中，由于设备装置中原料负荷提升，在气化装置中比较容易产生架桥现象。基于此，为了提升壳牌气化装置煤粉传输效率，针对装置中所产生的架桥问题进行研究，提出相应的技术改革措施，希望能够为壳牌气化装置运行带来帮助。关键词： 壳牌气化装置；煤粉锁斗；架桥现象；技改措施

壳牌干煤粉气化工艺具有较为鲜明的技术特色，是当前工业生产领域中较为先进的二代煤气化工艺，目前该技术在实际应用中比较成熟。但是，在实际的装置作业环节中由于环境因素、设备因素以及原材料等因素的影响，导致设备在下料过程中料仓易产生架桥现象，并且当煤粉结块比较大的情况下，会造成仓料煤阀发生堵塞，最终导致煤的传输能力下降。当煤粉架桥的产生危及到系统运行，在负荷较高的情况下，造成单烧嘴跳车。

1 煤粉锁斗工艺流程与煤粉处理方式分析

1.1 基于原煤运输

壳牌气化装置煤粉传输环节比较复杂，需要经过煤粉的运输、沉降、干燥、过滤、装袋等环节的处理。原煤从输煤皮带中被运输到能够储藏原煤的气化界区，该处2个独立的原煤仓为V-1101A/B。煤粉锁斗原煤运输结构图见图1。

1) 通过重力式原煤称重机，将原煤仓中的煤送入磨煤机A-1101A/B中，在磨煤机中将石灰石粉作为助剂，按照一定的原煤处理比例，将原煤通过旋转给料机，与原煤之间相互混合进行研磨。

图1 煤粉锁斗原煤运输结构图

2) 在磨煤机中，原煤所处的环境为微负压或者是惰性气体环境，原煤能够充分地被干燥与研磨，其被研磨后，被制备成为煤粉和气体混合物，通过煤粉袋进行过滤。在实际过滤中主要是针对气体、粉体等不同状态的原料进行分离。最终所分离出的煤粉能够传递给给料机，最终进入到煤粉螺旋输送机中。

3) 经煤粉过滤器过滤后的原煤，在螺旋输送机的传输下，直接传输到煤粉储罐V-1201A/B当中。当煤粉储罐的原煤含量满足了其容器所允许的最高料位时，调节联锁停运U-1100单元煤粉螺旋输送机。

4) 当开、停车时，煤粉能够通过煤烧嘴前的循环管线回到煤粉储罐当中，该步骤的操作温度能够保持在80 ℃左右[1]。

1.2 基于粉煤过滤处理

粉煤凭借重力能够从煤粉储罐流入到煤粉放料罐中。当煤粉放料罐能够达到一定的要求后，隔离所有的低压设备，在罐中冲入高压氮气，对其进行加压，保障其能够与煤粉给料罐的压力保持一致。煤粉放料罐加压完成之后，需要进行煤粉放料罐的泄压，主要分为3个步骤，前2个步骤主要是通过限流孔板、切断阀，将氮气经过粉袋所配置的过滤器，排放到大气中。第三步比较关键，通过放料罐与煤粉袋之间的过滤器，进行气体的压力平衡转换，在实际转换模式下，保障以上2个设备作业压力稳定在0.02 MPa～4.40 MPa，设备实际操作温度为80 ℃[2]。

2 煤粉锁斗优化环节中所应用的参数

在壳牌气化装置煤粉锁斗作业中，需要确定好锁斗规格参数，才能够保障原煤能够实现高效的传输。具体的煤粉锁斗规格参数如表1所示。

表1 煤粉锁斗规格参数

3 煤粉锁斗架桥产生的原因分析

壳牌气化装置煤粉锁斗易产生架桥的原因主要有3个方面：

第一，管网压力问题。在系统装置冲压的情况下，导致管网内部出现较为明显的管网波动，在该种系统设计模式下，难以保障冲压压力。此外，当二氧化碳温度不能达到设计温度80 ℃时，将会导致冲压制冷，致使煤粉锁斗硫化状态较差[3]。

第二，煤粉结块。煤粉锁斗环节是一个显著的减压制冷过程，在这个环节中比较容易出现煤粉结块现象，当结块煤粉出现阻塞时，将会导致系统设备在实际运行环节中出现较为严重的烧嘴情况，工况波动比较大的状态下，甚至导致设备跳车。

第三，V-1204充压初期为显著的减压制冷环节，比较容易导致煤粉架桥，比较严重的情况会对系统高负荷稳定运行产生影响。

4 基于壳牌气化装置煤粉锁斗易架桥的技改措施

提升壳牌气化装置煤粉锁斗运行效率，改善其易架桥的问题，首先需要进行技改应用的可行性分析。

4.1 技改对于主操控系统的干扰分析

为了保障装置在高负荷、长周期运行环节下运行，在系统改进环节中在提升二氧化碳温度下，改变进入V-1204气体组分，同时，在该系统中增加相应的氮气。在这样的处理模式中能够有效地提升氮气的温度。改善V-1204内煤粉硫化状态已经成了该设备装置的技改目标。在V-1204冲压过程中，增加一定量的氮气，保障其硫化气体为二氧化碳和氮气的混合物，在这样的处理方式下，装置内部的煤粉结块现象减少。E-3053为超高压二氧化碳预热器，在压力等级比较符合系统应用的基础上，压力等级以及材质都需要符合实际的工艺条件要求。本装置改进仅改动了一处的温度，对于系统主操控的影响不大[4]。

4.2 纯氮气的引入

针对煤粉锁斗氮气系统进行改造环节中，主要分为2个方面的改进：第一，单独引入一股纯氮气，到煤粉锁斗系统中。第二，应用现有的装置设备以及废弃的热锅炉08E001加热，并且利用缓冲氮气和二氧化碳管网，保障煤粉在实际减压环节中不出现较为严重的结块情况。在具体的操作中，从系统装置分液氮泵中引出一路纯氮气，将其引入到超高压氮气/二氧化碳缓冲罐的出口当中。同时，在具体的应用中，增加一个截止阀，使得所应用的热源蒸汽能够达到1.6 MPa。在进行温度控制上，要求控制E-3053主副线汇合下游温度控制为80 ℃[5]。在测温点下游上增加1个缓冲罐。具体的设计图如图2所示。

图2 壳牌气化装置煤粉锁斗改进流程装置图

4.3 技改总结分析

进行装置整改环节中，需要注意以下问题：第一，避免过滤器阻塞而造成设备烧伤。当袋式过滤器出现阻塞时，其结构内部将会出现闷烧的情况。因此，在进行技术设备改进环节中，需要及时地进行滤袋更换，以10 d为一个周期进行过滤袋的更换；第二，避免单烧而出现烧嘴跳车。改造的设备跳车率与原来设备运行相比降低20%；第三，改造后设备避免对烧嘴寿命产生影响[6]。

5 结论

综上所述，在本文中针对壳牌气化装置煤粉易架桥问题进行改进，首先分析了煤粉易架桥产生的原因，第一，管网压力问题。第二，煤粉结块。当小结块煤粉出现阻塞时，将会导致系统设备在实际运行环节中出现较为严重的烧嘴情况，工况波动比较大的状态下，导致设备跳车。提升壳牌气化装置煤粉锁斗运行效率，改善其易架桥的问题，首先，需要进行技改应用的可行性分析，其次，引入纯氮气，第三，增加加热副线。

[1] 李强.壳牌煤气化磨煤干燥系统设备故障分析及处理[J].化肥设计,2013,51(6):44-47.

[2] 陈二孩,胡毅.大型煤制烯烃项目之壳牌煤气化装置灰渣残碳量高的原因分析及解决措施[J].化肥设计,2013,51(1):46-48.

[3] 侯刘涛,张彦民.盘阀在壳牌煤气化装置煤粉输送系统的应用[J].化肥设计,2012,50(6):36-37.

[4] 栾月秋.壳牌气化装置煤粉锁斗易架桥的技改[J].河北化工,2011,34(12):8-10.

[5] 陈二孩,岑涛,马江涛,等.试论Shell煤气化装置煤粉管线的稳定性[J].化肥设计,2009,47(5):26-28.

[6] 胡庆银.磨机张紧装置液压站的自动化控制改造[J].中国水泥,2008(6):89-90.