煤气化粉煤加压输送系统优化研究

刘纪辰

(河南龙宇煤化工有限公司，河南 永城 476600)

1 粉煤加压输送工艺流程

龙宇煤化工有限公司煤气化装置采用原壳牌干煤粉气化技术，经过磨煤及干燥系统后，经合格的煤粉输送至煤粉贮仓V1201A/B中，通过重力作用进入煤粉锁斗V1204中，待煤粉锁斗V1204充满煤粉后，关闭其余所有的低压设备阀门。通过向V1204中冲入二氧化碳，使V1204压力升至与煤进料罐V1205压力相等，一旦煤进料罐V1205达到低料位，煤粉锁斗V1204与煤进料罐V1205下料阀将打开；待煤粉锁斗V1204下料完成后，煤粉锁斗V1204与煤进料罐V1205进行隔离，V1204将压力分3次泄至粉煤贮仓过滤器S1201A/B中，粉煤经过滤器过滤后进入煤粉贮仓V1201A/B中，二氧化碳气体排放到大气中。煤进料罐V1205内温度为80 ℃，压力为4.5MPa的煤粉在煤循环/给料程序13KS0011/12/13/14的控制下，经过计量和调节后分别进入烧嘴。当煤粉循环时，通过减压管减压，返回至粉煤贮仓。煤进料管的压力通过12PDICYA0128/0228分程控制在与气化炉压力成比例，压力低时通过12PV0128A/0228A补入氮气，压力高时通过12PV0128B/0228B放空至布袋过滤器S1201A/B中。

2 粉煤加压输送系统存在的问题

2.1 布袋过滤器S1201A/B粉煤堵塞、结块影响系统运行

粉煤加压输送系统工艺流程见图1。

图1 粉煤加压输送系统工艺流程

在系统运行过程中，由于煤粉加压系统的载气为二氧化碳气体，4.5 MPa的二氧化碳气体排放至常压设备布袋过滤器S1201中，吸收了S1201空间内大量的热量，使布袋过滤器S1201中的温度降低，导致煤粉出现板结、潮湿等问题，造成S1201下料困难，料位堆积，长时间不处理会导致S1201料位堆积，严重时导致煤气化装置被迫停车。

2.2 煤粉锁斗V1204充气锥破损、笛管脱落

煤粉锁斗V1204内部充压由4根长度2.5 m的笛管组件组成，底部充气锥为原烧结金属原件。在正常运行过程中，运行时间超过100天后，频繁出现V1204下料不畅，笛管脱落导致堵住V1205下料口，气化装置出现被迫停车、充气锥破损等问题。

2.3 煤粉锁斗V1204泄压管线磨损泄漏

由于煤粉锁斗V1204泄压分三步泄压，原泄压管线设计为V1204泄压出口延伸5 m左右竖管，之后由三路斜管与竖管焊接分三路进行泄压。由于V1204在泄压过程中可能挟带少量煤粉，在泄压过程中对泄压管线出现冲刷，经常出现竖管与斜管连接处磨损泄漏，泄漏后需进行在线泄压补焊，导致煤粉下料不及时，气化炉负荷被迫降低。

3 粉煤加压输送系统优化改造

3.1 布袋过滤器S1201A/B工艺优化

①S1201锥体的伴热热源由0.7 MPa低压蒸汽改为5.0 MPa中压蒸汽，提高设备本体温度。S1201锥底至X1205直管段的伴热热源由电伴热改为中压蒸汽伴热。②取消动设备X1206旋转给料机，在S1201下料口处一处带盲板的斜三通及杂物、煤块清除手孔，便于堵塞后及时进行清堵。③在X1205至V1201的下料管线及V1201与S1201平衡管线分别加设低压氮气流化吹扫管线，防止下料管线及平衡管线堵塞。④新增低压氮气换热器，对S1201AB、S1103AB反吹气，对X1205AB吹扫气，V1201AB底部流化气进行加热，使低压氮气温度控制在80 ℃左右，以提高S1201内部温度。

3.2 煤粉锁斗V1204优化改造

①V1204充压过程中，降低V1204充压阀门12PV0102的开度，防止大量气体进入，造成笛管的振动，12PV0102的开度，最大开度至35%。②在12PV0102主路管线上增加旁路，正常运行时旁路微开，保证有气通过，防止出现煤粉倒入到笛管中。③对V1204内部充气笛管进行改造，将V1204内部笛管的长度由原来的2.5 m减短至1 m，将笛管充气管上孔径扩大到Φ5 mm，在上下笛管的两段各开4个Φ10 mm的孔径，确保充压时笛管与V1204压差保持均衡，防止笛管损坏。④将V1204充气锥改为多孔板式，使用304钢板制作多孔板式充气锥，先在多孔板上钻Φ4 mm的孔，孔与孔之间的孔距为14 mm，孔和孔之间以三角形的形式进行排列，与充气锥本体焊接处25 mm的范围内不允许转孔，以保证多孔板的强度，防止其充压时损坏。⑤新增V1204充压气体二氧化碳过滤器，对二氧化碳压缩机来的二氧化碳气体中的油分进行过滤，防止二氧化碳气体中的油进入V1204，与煤粉接触堵塞充气锥和笛管，造成压差过高，损坏充气锥和笛管。

3.3 煤粉锁斗V1204泄压管线优化改造

将煤粉锁斗V1204原泄压管线45°斜三通改成90°等径三通，并将管道壁厚由原12 mm改为16 mm。

4 改造后运行效果

①通过将布袋过滤器S1201伴热由低压蒸汽改为中压蒸汽，增加氮气流化，提高低压氮气温度等措施，将S1201内部温度保持在80 ℃以上，解决了煤粉锁斗V1204泄压时造成S1201内部温度低煤粉结块堵塞问题。②对煤粉锁斗笛管和充气锥改造，有效地解决了充气锥、笛管易损坏问题，保障了煤粉加压输送系统下料的稳定运行，为煤线的稳定运行打下了较好的基础。同时，下料的顺畅减少了操作工的反复排堵，频繁的阀门动作，延长了阀门的使用寿命。③通过对煤粉锁斗V1204泄压管线改造后，解决了煤粉锁斗泄压管线频繁泄漏的问题，自改造以来已连续运行超过1 000天未出现泄漏。

5 结语

粉煤加压输送系统是干粉煤气化装置长周期稳定运行的基础，通过对粉煤加压输送系统的优化改造，保障了粉煤加压输送系统的稳定运行，为煤气化装置长周期稳定运行打下了坚实的基础。同时，现场操作人员不需每天处理S1201堵塞的问题，极大地减少了现场操作人员的劳动工作强度，改善了现场的工作环境。