第36卷第3期工業(yè)爐Vol 36 No.32014年5月Industrial FumaceMay 2014燃水煤漿導熱油爐供熱系統(tǒng)設(shè)計汪琦,季炳奎2,季俊2(1上海熱油爐設(shè)計開發(fā)中心,上海20002;2上海恒欣化工有限公司,上海200436)摘要:介紹了水煤漿種類、制備工藝及濾漿環(huán)節(jié)。分析了導熱油供熱系統(tǒng)的工藝流程,總結(jié)了導熱油系統(tǒng)工藝管線的設(shè)計注意事項,并對導熱油膨脹系統(tǒng)的改進設(shè)計方法進行了探討。關(guān)鍵詞:水煤漿;制備工藝;導熱油;供熱系統(tǒng);工藝管線;膨脹系統(tǒng)中圖分類號:TK75文獻標識碼:B文章編號:1001-6988(2014)03-0035-03Heating System Design of Burning Coal Water SlurryHeat Conduction Oil FurnaceWANG Qi, JI Bing-kui, JI Jun2(1. Hot Oil Furnace Design and Development Center in Shanghai, Shanghai 200042, China;2. Shanghai Hengxin Chemical Co, Lid, Shanghai 200436, China)Abstract: The types, preparation technology and coal water slurry feed slurry link of coal water slurryare introduced. The technological process of heat conduction oil heating system is analyzed, the processpipeline design considerations of heat conduction oil system are summarized, and improvement of heatconduction oil expansion system design methods are discussedKey words: coal water slurry; preparation process; heat conduction oil; heating system; processpipeline; expansion system水煤漿是由大約70%煤、29%水和1%添加劑通煤炭產(chǎn)品過物理加工得到的一種低污染、高效率,可以采用管12中濃度水煤漿道輸送的代油煤基流體燃料,水煤漿可以替代煤炭由平均粒徑小于0.3mm且有一定級配細度的直接在導熱油爐中燃燒,并且水煤漿還具有良好的煤粉與水混合,煤水比為11左右,具有較好的流動穩(wěn)定性及流變性,易于裝卸、儲存、輸送及直接霧化性和一定穩(wěn)定性,可遠距離泵送的漿狀煤炭產(chǎn)品。燃燒,能夠管道輸送,運行費用低,是環(huán)保效益好降13精細水煤漿低環(huán)境污染的一種有效途徑。用超低灰(A<1%)精煤經(jīng)過超細磨碎粒度上1水煤漿種類限在44μm以下,平均粒度小于10μm,濃度約50%,表觀黏度在剪切速率為100s-時,小于40011高濃度水煤漿mPas,是重柴油的一種代替燃料。由平均粒徑小于006mm,且有一定級配(不同1.4煤泥漿粒級的配比)細度的煤粉與水混合,濃度在60%以利用洗煤廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煤泥,保持55%上,黏度在1500mPas以下,穩(wěn)定性在一個月內(nèi)不左右的濃度就地應用的漿狀煤漿燃料。產(chǎn)生硬沉淀,可以長距離泵送,霧化直接燃燒的漿狀2水煤漿制備工藝收稿日期:2013-11-05;修回日期:201401-31作者簡介:汪琦(1%61-),男,工學碩士,高級工程師,長期從水煤漿制備工藝通常包括選煤(脫灰、脫硫)、破事熱油爐、焚燒爐生物質(zhì)氣化爐的設(shè)計研究、開發(fā)碎、磨礦、加人添加劑捏混、攪拌與剪切,以及為剔除最終產(chǎn)品中的超粒與雜物的濾漿等環(huán)節(jié)。35經(jīng)驗交流:燃水煤漿導熱油爐供熱系統(tǒng)設(shè)計2.1選煤當原料煤的質(zhì)量滿足不了用戶對水煤漿灰分、管道流硫分與熱值的要求時,制漿工藝中應設(shè)有選煤環(huán)節(jié)。電自然循環(huán)4除制備超低灰(灰分小于1%)精細水煤漿外,制漿6用煤的洗選采用常規(guī)的選煤方法。大多數(shù)情況下選煤應設(shè)在磨礦前,只有當煤中礦物雜質(zhì)嵌布很細,需SYZY排污經(jīng)磨細方可解離雜質(zhì)選出合格制漿用煤時,才考慮+84Y采用磨礦后再選煤的工藝。煙囪22礦碎與磨礦1用熱設(shè)備2熱油爐3離心油泵4膨脹槽5儲油槽6油氣分離器7導熱油過濾器8齒輪油泵在制漿工藝中,破碎與磨礦是為了將煤炭磨碎圖1導熱油供熱系統(tǒng)工藝流程圖至水煤漿產(chǎn)品所要求的細度,并使粒度分布具有較高的堆積效率,它是制漿廠中能耗最高的環(huán)節(jié)。為送至用熱設(shè)備,經(jīng)油氣分離器和油過濾器,排除導熱了減少磨礦功耗,除特殊情況外(如利用粉煤或煤泥油中的氣體和雜質(zhì)后,再經(jīng)循環(huán)泵送回有機熱載體制漿),磨礦前必須先經(jīng)破碎。磨礦可用干法,亦可爐,從而實現(xiàn)供熱循環(huán)。用濕法。磨礦回路可以是一段磨礦,也可以是由多導熱油供熱方式有一次循環(huán)供熱、二次循環(huán)供臺磨機構(gòu)成的多段磨礦。熱和間歇性供熱等幾種23捏混與攪拌32注油系統(tǒng)捏混只是在干磨與中濃度濕磨工藝中才采用向供熱系統(tǒng)注入導熱油有以下幾種情況:它的作用是使干磨所產(chǎn)生煤粉或中濃度產(chǎn)品經(jīng)過過(1)將外部導熱油經(jīng)注油泵注入膨脹槽或儲濾機脫水所得濾餅能與水和分散劑均勻混合,并初油槽。步形成有一定流動性的漿體,便于在下一步攪拌工(2)將儲油槽內(nèi)的導熱油經(jīng)注油泵注入膨脹槽。序中進一步混勻。這種物料如不先經(jīng)捏混,直接進(3)將儲油槽內(nèi)的導熱油用注油泵排至供熱系入攪拌機是無法把漿體混勻的統(tǒng)外,以更換導熱油。攪拌是為了使煤漿混勻,還具有在攪拌過程中33排氣系統(tǒng)使煤漿經(jīng)受強力剪切,加強添加劑與煤粒表面間作導熱油供熱循環(huán)系統(tǒng)中的氣體或蒸汽經(jīng)油氣用,改善漿體流變性能的功能。在制漿工藝的不同分離器排至膨脹槽,由膨脹槽或儲油槽內(nèi)的排氣管環(huán)節(jié),攪拌所起的作用也不完全相同排至系統(tǒng)外的安全地點,以防槽內(nèi)導熱油因沸騰等24濾漿原因噴出而釀成火災。制漿過程中會產(chǎn)生一部分超粒和混入某些雜34冷油置換系統(tǒng)物,它將給儲運和燃燒帶來困難,所以產(chǎn)品在裝入儲遇突然停電緊急停爐時,可將膨脹槽的冷態(tài)導罐前應有雜物剔除環(huán)節(jié),一般用可連續(xù)工作的篩網(wǎng)熱油經(jīng)有機熱載體爐放人儲油槽,以防有機熱載體濾漿器。爐內(nèi)導熱油過熱。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,制漿過程中還應有煤35緊急冷卻系統(tǒng)量、水量、各種添加劑量、煤漿流量、料位與液位的在若導熱油爐為重型爐墻,有機熱載體爐內(nèi)熱量線檢測裝置,并且還應配備煤量、水量與添加劑的定大。當采用冷油置換無法降低爐溫,或因用戶停電較量加人裝置與閉路控制系統(tǒng)。頻繁,采用冷油置換不利于保證供熱系統(tǒng)穩(wěn)定時,需3導熱油供熱系統(tǒng)工藝流程設(shè)計設(shè)置緊急冷卻系統(tǒng),即強制導熱油在有機熱載體爐和冷卻水箱間循環(huán),以確保導熱油不超溫變質(zhì)。另外,冷導熱油供熱系統(tǒng)的工藝流程,應根據(jù)用戶用熱卻水箱也可兼作供油溫度偏高時的應急冷卻用。要求進行設(shè)計,見圖1。36安全排放系統(tǒng)3.1供熱循環(huán)當系統(tǒng)發(fā)生超壓時,可通過安全閥自動泄壓,泄導熱油由循環(huán)泵送入有機熱載體爐進行加熱后壓的導熱油徑直排入膨脹槽等安全位置。工業(yè)妒第36卷第3期2014年5月3.7穩(wěn)壓旁路系統(tǒng)(4)熱油系統(tǒng)的法蘭墊片不允許使用石棉橡膠當用戶耗熱量變化而調(diào)整導熱油供油量時,為板,應選用金屬纏繞墊或膨脹石墨復合墊片保證有機熱載體爐內(nèi)導熱油流速大于2ms,不能降(5)熱油系統(tǒng)的閥門應選用不泄漏的波紋管密低熱油爐內(nèi)的供油量,為此應將一部分導熱油走旁封閥門。路循環(huán)。旁路導熱油流量用自力式穩(wěn)壓閥進行控制。(6)熱油系統(tǒng)管材,凡同熱油相接觸的,均不得4熱油系統(tǒng)工藝管線設(shè)計選用鑄鐵或有色金屬材料。(7)熱油系統(tǒng)應設(shè)有安全閥,安全閥宜選用不4,1設(shè)置事故冷卻循環(huán)油路泄漏的波紋管密封安全閥。為防止緊急停電事故的發(fā)生,可在導熱油循環(huán)(8)應選用專有熱油循環(huán)泵,而不能用一般熱油系統(tǒng)中設(shè)置一組事故冷卻循環(huán)油路與基本循環(huán)油路泵代替。并聯(lián)。事故油泵的流量,一般選用系統(tǒng)流量的1/2,事故油泵是由一臺汽油機或柴油機直接帶動,啟動5膨脹系統(tǒng)的改進設(shè)計時間小于5min,啟動前開啟事故循環(huán)系統(tǒng)閥門,啟導熱油在加熱過程中溫度每升高100℃,體積將動后關(guān)閉基本循環(huán)系統(tǒng)閥門。熱油爐內(nèi)高溫導熱油有7%左右的膨脹,并產(chǎn)生少量的油蒸氣,必須加以釋經(jīng)事故油泵、冷卻水箱得到冷卻,冷卻后的回油再返放,才能保證導熱油在系統(tǒng)中的正常循環(huán)。目前絕大回熱油爐,不斷把熱油爐內(nèi)的高溫油冷卻,降至多數(shù)導熱油加熱爐均采用開式膨脹系統(tǒng)來泄壓。100-130℃,方可轉(zhuǎn)移為自然冷卻,從而確保導熱油熱油爐膨脹系統(tǒng)工藝流程見圖3。及設(shè)備的安全。導熱油循環(huán)系統(tǒng)見圖2。膨膨脹槽排空閥輔助排氣閥油氣分離器旁通閥出水供油進水熱媒加熱爐請油槽循環(huán)泵圖3熱油爐膨脹系統(tǒng)工藝流程圖1熱油爐2循環(huán)油泵3過濾器4汽液分離器5膨脹槽6事故油泵7冷卻水箱在系統(tǒng)最高處設(shè)一膨脹槽,膨脹管與膨脹槽底圖2導熱油循環(huán)系統(tǒng)示意圖部相通,膨脹槽上方設(shè)一溢流管與儲油槽相連,儲油4.2管線設(shè)計注意事項槽另設(shè)一透氣口與大氣相通以釋放壓力。但是開式(1)熱油系統(tǒng)工藝管線中,在最高處應設(shè)有排氣膨脹系統(tǒng)使高溫狀態(tài)下的導熱油直接接觸到外界空閥,最低處應設(shè)有排污閥。氣,從而使油質(zhì)迅速惡化,同時熱油蒸氣排出造成了(2)對較長的熱油系統(tǒng)管線,應考慮熱補償設(shè)環(huán)境污染計。為防止熱油泄漏,應選用自然補償形式。將開式膨脹系統(tǒng)改造成半開式膨脹系統(tǒng),既能解(3)熱油系統(tǒng)的管線除設(shè)備接口、儀表接口或閥決上述問題,又能滿足系統(tǒng)膨脹及釋放油蒸氣壓的要門等處必須采用法蘭連接外,其他接口均采用焊接求。其具體做法為,將儲油槽從中部隔成左右兩半,下連接。采用法蘭連接處,法蘭面應是榫槽面,且公稱方用U形管連接,使儲油槽中的導熱油通過U形管實壓力不低于16MPa,對于大于300℃的導熱油,則現(xiàn)左右互通,膨脹槽的溢流管與儲油槽的左側(cè)相連,法蘭公稱壓力不低于2.5MPa。法蘭宜選用對焊形在儲油槽的右側(cè)設(shè)置透氣口,其工作原理如下式,而不要用平焊形式的法蘭。(下轉(zhuǎn)第40頁)經(jīng)驗交流:爐缸側(cè)壁溫度升高的原因分析及措施含鈦物料的加入方式有:①與爐料一起由爐頂加入;②由風口噴入鈦精料;③風口喂線方式;④5結(jié)論在炮泥中加入含鈦物料。鑒于1高爐的侵蝕部位通過計算分析,1高爐爐缸側(cè)壁溫度異常的主主要集中在鐵口區(qū)附近,采用風口喂線方式和在炮要原因是由鐵水環(huán)流引起的,而爐心焦的透液性變泥中加入含鈦物料的方式進行護爐操作,這兩種方差是引起鐵水環(huán)流增強的主要因素,因此通過降低式不僅操作簡單、高效,而且不會影響高爐的正常冶煉強度同時采取中心加焦的辦法,加快爐缸死料冶煉。柱的更新,增加爐心焦的透液性,降低鐵水環(huán)流強4.3其它輔助措施度,可以維護爐缸側(cè)壁穩(wěn)定;另外,采取風口喂線和冷卻壁進出水流量檢測進出水溫差檢測,通過在炮泥中加入含鈦物料的方式進行護爐,對改善高進出水溫差計算爐缸熱負荷強度,進一步判斷碳磚爐局部侵蝕破損有良好的效果與冷卻壁之間、冷卻壁與爐殼之間是否存在間隙,如果存在間隙,可以采取壓力灌漿的方式提高爐缸熱參考文獻傳導性;可以選擇優(yōu)質(zhì)炮泥,提高鐵口深度,控制出1項鐘庸,高爐設(shè)計一煉鐵工藝設(shè)計理論與實踐北京:冶金工鐵速度,來維護鐵口區(qū)碳磚的使用壽命。業(yè)出版社,2007[2]張福明.現(xiàn)代高爐長壽技術(shù)M北京:冶金工業(yè)出版社,2012(上接第37頁)儲油槽內(nèi)所以能充分保護油質(zhì),且不污染空氣。(1)系統(tǒng)未運行前,膨脹槽及儲油槽內(nèi)的凈壓為6結(jié)語零,儲油槽內(nèi)左右兩室油位相平,見圖4燃水煤漿導熱油供熱系統(tǒng)由爐前供漿系統(tǒng)、導(2)系統(tǒng)開始運轉(zhuǎn)加熱后,熱油膨脹至膨脹槽,將熱油循環(huán)系統(tǒng)、水煤漿燃燒系統(tǒng)、煙氣除塵系統(tǒng)、電位使右側(cè)油位提高,從而達到泄壓的目的,見圖5。水煤漿燃燒器特點是借助內(nèi)混或外混的霧化空脹槽氣(蒸汽),采用空氣單、雙級旋流霧化噴嘴,標準的及改進型的Y型噴嘴;水煤漿燃燒特性是水煤漿通過噴嘴霧化后燃燒,由于霧化細度小,因此燃燒效率較高燃水煤漿導熱油爐的結(jié)構(gòu)是由爐體和爐膛兩大部件組成,爐體主要是由輻射螺旋盤管、爐頂回流管、對流蛇形管、集箱管、空氣預熱器組成,爐膛主要儲油槽是由燃燒器、穩(wěn)燃室、燃燒室、出灰裝置組成,并配有循環(huán)油泵、注油泵、高位膨脹油槽、低位儲油槽、鼓風圖4系統(tǒng)運行前的油位圖圖5系統(tǒng)運轉(zhuǎn)加熱后的油位圖機、引風機、除塵器、油氣分離器、油過濾器、水煤漿供應裝置和電控柜(3)停機降溫后,各部分油位又回到正常。燃水煤漿導熱油爐供熱系統(tǒng)的特殊專用裝置包此半開式膨脹系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時,高溫導熱油留在膨括水煤漿燃燒器、水煤漿噴槍、水煤漿在線過濾器、脹槽內(nèi),而熱的油蒸氣被儲油罐左側(cè)的冷油阻隔,既水煤漿點火裝置。不與外界大氣接觸,也不排出,降溫后油蒸氣又回到