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粉焦对煤粉制备系统的影响论文

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  关键词:粉焦,煤粉制备系统,磨煤机

  0引言

粉焦对煤粉制备系统的影响论文

  粉煤热解技术因可以显著提高我国煤炭利用率,增加附加值,被广泛研究运用到生产实际中[1]。然而,在热解的过程中会产生大量的粉焦,大多数工厂会将这些粉焦储存到一定量后,采取装车外送的方式进行处理,但在这一外送过程中存在着扬尘大、污染重、成本高、管控难等问题[2]。因此,如何实现粉焦的清洁高效利用一直是整个行业面临和思考的一个问题。

  某公司采取将粉焦通过气力输送的方式掺入煤粉制备系统,经研磨后合格的产品再通过加压输送至气化炉掺烧生产合成气。这一技术路线一方面实现了粉焦的清洁利用,省去了粉焦装车外送的环节,降低了潜在的环境污染风险。另一方面,粉焦掺入煤粉制备系统中可以部分代替原煤,在有效降低生产成本的同时实现了资源的清洁高效利用。本文旨在对某公司在粉焦进入煤粉制备系统中引起系统波动、磨煤机震动等技术问题进行总结分析,并从工艺操作角度和设备技术改造两方面提出合理的操作方法和技改措施。

  1原料特性分析

  某公司气化装置磨煤工段是将来自曹家滩/小保当煤矿粒度为10 mm左右的原煤,通过称重给煤机定量送入磨煤机内研磨,研磨出一定规格粒度的煤粉(表1)。而来自某公司120装置热解产生的粉焦粒度如表2所示。表1中煤粉粒度均在200μm以下,而表2中有38.2%(质量分数)的粉焦粒度在220μm以上。由此可得,粉焦的粒度与系统所要求的煤粉粒度相比是不合格的,而煤粉粒度过大会加大对后续工段管线及气化炉煤粉烧嘴的磨损[4],且因为其比重轻,存在未经研磨而漂浮在磨煤机内的现象。

  2粉焦掺入对煤粉制备系统的影响

  来自某公司120热解装置产生的粉焦通过气力输送的方式送至煤粉制备系统的粉焦仓内,粉焦仓仓体设有防超压设施的爆破片,仓顶设有过滤泄放气的除尘器,仓底设有起助流疏松作用的流化氮气。仓内的粉焦经螺旋输送机与原煤一起进入中央落煤管,经落煤管进入磨机内研磨,如图1所示。然而,在实际系统运行过程中,掺杂粉焦会对整个系统造成以下几个问题。

  (1)粉焦仓顶爆破片频繁破损。某公司粉焦仓爆破片设计压力为0.03 MPa,仓顶除尘器过滤面积为135 m2。粉焦采用气力输送的方式将120热解装置的粉焦输送至粉焦仓,输送管线靠开关阀控制,整个输送过程中只能定量给料,无法自动调节输送的粉焦量和粉焦系统的压力。这样造成当粉焦仓接收来自120热解的粉焦时,由于粉焦除尘器过滤面积不足,反吹效果差,导致粉焦仓内气体无法泄出,造成仓内压力升高。当高于设计压力时,会造成爆破片爆破,仓内粉焦泄漏,存在火灾、粉尘爆炸等风险隐患。

  (2)粉焦给料系统漏粉、给料量无法控制。某公司粉焦仓仓体设置有称重模块,锥部设开关电动插板阀,下游设置变频称重螺旋给料机。当准备进料时电动阀全开,通过调节螺旋给料机频率,观察称重给料数值,以及粉焦仓称重变化曲线确认给料量。然而,在实际运行中会出现如下问题:①螺旋输送机称重模块不准,显示数值不具备参考价值;②粉焦螺旋密封性不好,当粉焦仓底电动插板阀全开时,螺旋压盖处会出现漏粉的情况;③粉焦给料量无法精细控制。煤粉制备系统采用负压制粉,在循环风机的作用下,煤粉螺旋输送机处压力为负值。若输送机密封性不好,阀门开启后,仓内粉焦会在负压抽引下迅速进入磨煤机,使得最初的设计即依靠改变频率调节转速控制粉焦进料量的设计难以实现。最后只能通过手动开关电动阀,辅以粉焦仓称重变化曲线控制进料,此方式费时费力,且操作存在极大的安全隐患。

  (3)磨煤机振动导致油管崩开。某公司原煤粒度为10 mm,粉焦粒度如表2所示,可以得到粉焦的粒度小于原煤。在设计中,螺旋输送机出口管线以锐角配置落煤管。粉焦按比例和原煤混合后经中央落煤管进入磨煤机进行研磨。在循环风的作用下,粉焦由于颗粒小,重量轻,存在还未落到磨煤机进行研磨就被循环风吹起送至旋转分离器现象。粉焦到达旋转分离器后,和煤粉粒度相近的部分粉焦通过,进入下游工段,而高达70%的大于200μm的粉焦既无法到达下游工段,又由于粉焦自身重量轻的特点,大部分粉焦在循环风的作用下无法落到磨盘研磨,从而造成整个磨机内流场的失衡[6],严重时甚至会导致液压油管崩开。

  (4)袋式收粉器压差升高,反吹效果变差。由粉焦和煤粉组成的含尘气体从进气口进入袋式过滤室,大颗粒落入其下部灰斗,细小粉尘则随气流通过滤袋,经滤袋过滤进入净气室后由出气口排出。随着工况的运行,除尘器的阻力会逐渐升高。在实际设计过程中会通过脉冲喷吹装置对滤袋进行反吹清灰,降低运行阻力。当系统掺杂粉焦后,会由于粉焦粒度大,一方面反吹的过程中会增加对滤袋的摩擦,另一方面会使得部分粉焦粘在滤袋上。从某工厂实际运行来看,系统掺入粉焦后,布袋压差处于高报警状态,若长时间运行容易造成糊袋,致使反吹效果变差,影响装置运行[7]。

  3解决措施

  (1)粉焦仓爆破片频繁破损解决措施。针对粉焦仓爆破片频繁破损这一情况,某公司对设备进行了改造,原设计为除尘器和粉焦仓一对一设置,改造为在相邻的两个除尘器之间增加连通管,并在操作方面不允许相邻的两个粉焦仓同时进料,这样改造的目的在于在接收粉焦时两个除尘器可以做到同时过滤,从而增大了整个粉焦进料的过滤面积。从改造后的实际情况来看,2023年3月份对该设备进行改造后,系统运行良好,有效解决了粉焦仓爆破片频繁破损的情况。此外,某公司还计划将粉焦仓除尘器的过滤器面积由135 m2增加至357 m2,增强对含粉焦泄放气的过滤效果,确保仓内的气体可以及时外排。

  (2)粉焦给料系统漏粉、给料量无法控制解决措施。为解决螺旋盖板漏粉焦,给料量无法精细控制的问题。某公司计划对设备进行如下改造:①在电动插板阀上部增设变频式旋转卸料阀,通过变频式旋转卸料阀连续均匀地输送粉焦,达到锁气定量给料的效果。②将现有的称重螺旋给料机更换为筒式全密封称重螺旋输送机[9],增加系统密封性,解决系统漏粉的问题。

  (3)磨煤机振动导致油管崩裂解决措施。某公司从工艺优化和设备改造两个方面解决磨煤机振动的现象。在工艺操作方面,系统进粉焦前,称重给煤机负荷调整至45~50 t,并相应地调整磨辊的加载力及反加载力,当粉焦进料时,随着粉焦的添加量缓慢地调整磨辊的加载力,寻找最佳的平衡点。同时,密切关注磨煤机进出口压差,磨煤机电流,大布袋压差,以及粉焦仓称重料位计的变化。在设备技改方面,将落煤管位置延伸至磨煤机中架体位置,这样可以使得合格的粉焦可被直接吹走,不合格的部分也可以落到磨盘进行研磨。由于该位置在喷嘴环喷口正上方,被研磨后的细粉刚脱离磨盘并与喷嘴环上来的热风进行热交换,使得混合均匀煤粉可以得到充分的热交换[10]。另外还需加强设备巡检,发现漏点及时消除处理,定期(每周)对油管的法兰进行预紧固,及时消除隐患。

  (4)袋式收粉器压差升高,反吹效果差解决措施。某公司主要从设备改造方面解决袋式压差过高的现象。采取优化反吹程序的方式,将原来的单个气包内电磁阀动作改为两个气包同时动作。如当反吹程序启动后,1和8号气包内电磁阀一次动作,优化后的袋式收粉器整个反吹周期缩短,反吹效果增强。

  4结论

  本文对某公司粉焦掺入煤粉制备系统的各种问题进行了总结,从实际运行情况分析了其成因,并提出了行之有效的改进措施:

  (1)爆破片频繁破损是由于除尘器过滤面积不够导致系统憋压,可以通过相邻除尘器之间增加连通管或更换过滤面积更大的除尘器两种方式来解决。

  (2)粉焦给料系统漏粉、给料量无法精细控制,是由于螺旋本身密封性存在问题,造成粉焦仓内物料在煤粉制备系统负压的抽引下进入系统。这一问题可以通过在粉焦仓锥部增设变频式旋转卸料阀或将螺旋输送机更换为筒式全密封称重螺旋输送机来解决。

  (3)粉焦掺入导致磨煤机振动油管崩开的情况是由于一方面原料粒度重量较原煤更小无法落至磨盘研磨,另一方面由于粒度偏大无法通过旋转分离器,致使粉焦在磨煤机中无规则运动导致的,从而破坏了磨机内的气场。解决这一问题,可以落煤管延伸至磨煤机中架体,确保粉焦可以更多地落入磨盘内研磨,此外还需要加强巡检,定期紧固油管法兰。

  (4)袋式收粉器压差升高,反吹效果差是因为粉焦进入附着在布袋表面,而布袋的清灰时间与周期和原来工况不匹配导致的。解决这一问题可以优化反吹程序,设置两个气包同时反吹以改善反吹效果。

  参考文献:

  [1]崔阳.粉煤热解技术的研究现状及展望[J].能源化工,2018,39(2):33-38.

  [2]郑少伟,王志强,王鹏,等.热解半焦的清洁高效利用现状及研究进展[J].华电技术,2020,42(7):42-49.

  [3]葛卫学.煤气化煤粉制备技术特点与安全、质量控制要点[J].硫磷设计与粉体工程,2019(1):1-4,6.

  [4]张建民.气化炉烧嘴损坏原因分析及预防措施[J].设备管理与维修,2013(11):69.

  [5]张志刚,段明哲,宋一鸣,等.基于Aspen Plus的热解粉焦气流床气化过程模拟与分析[J].煤化工,2015(6):10-13.

  [6]陈智会,顾小楠.中速辊盘式磨煤机振动的原因分析及调整[J].设备管理与维修,2018(20):2.

  [7]杨松,王林,李婷,等.布袋除尘器粘结原因及处理办法[J].陶瓷,2017(2):37-38.

  [8]赵理生.旋转卸料阀轴封改造[J].山东工业技术,2016(8):47.

  [9]刘奕青.水平螺旋输送机常见故障及改造[J].交通世界,2004(10):72-73.

  [10]秦伟.中速磨煤机加入焦化除尘灰的研究[J].煤矿机械,2023,44(3):60-62.

  [11]汤云禄,谢朋飞,白永岐,等.脉冲喷吹类袋式除尘器常见问题及优化措施分析[J].煤化工,2022,50(6):120-123.

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