第5期孫西紅:粉煤氣化中煤粉的適應(yīng)性改造●57●y,生產(chǎn)與應(yīng)用y粉煤氣化中煤粉的適應(yīng)性改造孫西紅(兗州煤業(yè)鄂爾多斯能化有限公司,內(nèi)蒙古達(dá)拉特旗,014300)摘要:簡(jiǎn)述了田壩煤在中試試燒過(guò)程中由于煤粉性質(zhì)和粒徑分布引起的一些問(wèn)題,分析原因,介紹了改造方法和效果。關(guān)鍵詞:煤粉粒徑;粉煤氣化;煤粉輸送中圖分類號(hào):TQ531文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1008 -021X(2012)05 -00S7 -04The Adaptability Reformation of CoalParticle at the Process of Pulverized - coal GasifierSUN Xi - hong( Yanzhou Coal Ordos Chemical Co. ,Ltd. ,Dalate 014300 ,China)Abstract : Introduced the issues created by coal particle properties about and coal particle size distributionduring the test bum at pilot plant test phase for the coal made in tianba，analysed the reasons of the issuesmentioned above , recommended the transforming method and effect.Key words:coal particle size ;pulverized - coal gasifier; pulverized coal transfer水煤漿氣化及煤化工國(guó)家工程研究中心日處理合適的煤粉經(jīng)氮?dú)鈹y帶進(jìn)人粗分分離器,完成煤粉煤30t的粉煤氣化中試裝置包含完整的煤粉磨制與的粒度篩選,粒度不合格的煤粉返回磨機(jī),粒度合格輸送單元、氣化單元、氣體凈化單元和渣水處理單的煤粉隨氮?dú)膺M(jìn)入第一分離器,完成煤粉與氮?dú)獾脑Ｖ性囇b置進(jìn)行過(guò)多個(gè)煤種的試燒工作,其中貴分離,煤粉進(jìn)人低壓煤粉罐,氮?dú)饨?jīng)過(guò)第三分離器凈州田壩煤在煤粉磨制、輸送、人氣化爐流量穩(wěn)定性等化后排放。方面與其他試燒過(guò)的煤種差異較大，原有制粉輸送煤粉輸送單元是煤粉連續(xù)不斷地加壓工作過(guò)系統(tǒng)生產(chǎn)出的煤粉不滿足氣化反應(yīng)要求,煤粉輸送程。低壓煤粉槽中的煤粉間斷進(jìn)人中間罐,然后由存在不穩(wěn)定情況,經(jīng)過(guò)幾次改造,煤粉粒度過(guò)細(xì)和流氮?dú)鈹y帶進(jìn)入第二分離器,分離出的氮?dú)饨?jīng)第四分量不穩(wěn)的情況已基本消除。離器凈化后排放，煤粉進(jìn)入煤粉鎖斗，煤粉鎖斗在接1中試裝置煤粉制 備與輸送系統(tǒng)流程收煤粉時(shí)是常壓,當(dāng)煤粉加滿罐后,關(guān)閉閥門,經(jīng)氮煤粉制備單元是進(jìn)行煤粉的磨制工作,粒度合氣充壓并 與發(fā)料罐壓力相等后,再將煤粉送人加料格的原煤由煤場(chǎng)經(jīng)汽車送至現(xiàn)場(chǎng),將煤和氣化助熔罐。加料罐始終保持--定料位,才能向氣化爐持續(xù)劑按比例摻混,原料經(jīng)皮帶運(yùn)輸機(jī)、斗提機(jī),送人原供料或進(jìn)行煤粉循環(huán)。制粉與輸送系統(tǒng)流程圖如圖煤槽,再經(jīng)螺旋計(jì)量給料機(jī)送人球磨機(jī),原煤在此被1所示。磨制成粉,同時(shí)進(jìn)人磨機(jī)的還有熱氮?dú)?磨機(jī)中粒度中國(guó)煤化工收稿日期:2012-04 -20作者簡(jiǎn)介:孫西紅( 1982- -) ,女,陜西扶風(fēng)人,助理工程師,一直從事氣流床氣.MHCNMHG山東化工●58●SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY2012年第41卷引風(fēng)機(jī)分離，器二y分離分離器三,器四器一低壓煤粉罐粉煤煤粉風(fēng)鎖斗選器原煤計(jì)量中間罐磨機(jī)I 給料罐氮?dú)鈭D1制粉與輸送 系統(tǒng)流程圖2煤粉的基本性質(zhì)料的接觸角度可分為刮削和壓剝兩類。2.1 煤粉的粒徑與粒度分布(1)刮削煤粉顆粒是構(gòu)成煤粉的基本單位。煤粉的許多煤粉顆粒以--定角度沖擊材料之后,以其動(dòng)能.性質(zhì)都由顆粒的大小及分布狀態(tài)所決定。粒徑或粒刮削材料。度都是表征粉煤所占空間范圍的代表性尺寸。對(duì)單(2)壓剝個(gè)顆粒,常用粒徑來(lái)表示幾何尺寸的大小;對(duì)顆粒煤粉顆粒以近乎垂直的角度沖擊材料，對(duì)材料群,則用平均粒度來(lái)表示。造成磨損。材料不同,其受到?jīng)_擊后磨損的情況也(1)粒徑不同。硬質(zhì)脆性材料受到?jīng)_擊后,由于局部產(chǎn)生裂以粉粒的長(zhǎng)度尺寸來(lái)表示粒度時(shí),該尺寸稱為紋而剝損;延性材料受到?jīng)_擊后,產(chǎn)生局部壓人變粒徑。形,多次反復(fù)后材料剝落;另外,延性材料也會(huì)因受(2)平均粒度到?jīng)_擊局部升溫而粘附于煤粉顆粒上,從而使材料平均粒度是對(duì)煤粉粒度大小的描述,可用粒徑剝落受損。的算術(shù)平均值來(lái)表示,如下式所示:2.4粘附( 凝聚)性質(zhì)煤粉顆粒與其他粉?；蛭矬w表面之間存在相互D、=一End;吸引的作用力,主要包括有分子間力、靜電力等,因(3)粒度分布而在氣力輸送過(guò)程中，粉粒往往會(huì)粘附在管壁、器壁粒度分布通常是指某-粒徑或某-粒徑范圍的以及機(jī)體表面上,或是煤粉顆粒間相互凝聚成團(tuán),影顆粒在整個(gè)粉體中所占比例,有區(qū)間分布和累計(jì)分響輸送過(guò)程的順利進(jìn)行。布兩種形式,區(qū)間分布又稱為微分分布或頻率分布，3輸送和試燒過(guò)程中出現(xiàn)的主要煤粉問(wèn)題它表示一系列粒徑區(qū)間中顆粒的百分含量。累計(jì)分(1)煤粉給料罐底部結(jié)拱、架橋;布也叫積分分布,它表示小于或大于某粒徑顆粒的(2)煤粉鎖斗到給料罐下料不暢;百分含量?？捎煤?jiǎn)單的表格、繪圖和函數(shù)形式表示(3)循環(huán)氣量控制較難;顆粒群粒徑的分布狀態(tài)。(4)煤粉流量不穩(wěn)定,波動(dòng)較大,導(dǎo)致煤粉流量2.2 休止角低于跳車值,幾次引起系統(tǒng)跳車。休止角是粉體堆積層的自由斜面在靜止的平衡4原因分析狀態(tài)下,與水平面所形成的最大角,它表示粉體重力4.1號(hào)中國(guó)煤化工流動(dòng)時(shí)的流動(dòng)性。MHCN MHG 1。其煤粉的物理2.3 磨損機(jī)理性質(zhì)見(jiàn)表2。煤粉顆粒對(duì)設(shè)備材料的磨損機(jī)理根據(jù)粉粒與材第5期孫西紅:粉煤氣化中煤粉的適應(yīng)性改造表1煤質(zhì)分析工業(yè)分析(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) /%元素分析(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) /%基準(zhǔn)MF(CHNS0ad1.1525. 68.16.0757. 1064.263.10.011.024.76d25.9816.2657.7665.003. 161.034.82灰熔融溫度/C熱值/( MJ/kg)哈氏可磨指數(shù)HCIDTSTHT25. 315171121812331269表2煤粉的物理性質(zhì)煤種平均粒徑/μm堆密度/(kg.m' -3) Husner 指數(shù)含水量/%休止角/(°)內(nèi)摩擦角/(°)田壩煤.5471.61.3539.2我們進(jìn)行了相關(guān)的流動(dòng)性測(cè)試,從而為密相氣因不僅粒度較小(平均粒度35μm) ,而且具有相對(duì)力輸送特性提供了理論依據(jù)。按照一般氣化用煤種其他水煤漿氣化用煤種煤樣粒度而言較寬的粒度分進(jìn)行煤粉磨制，田壩煤的平均粒徑較小，僅為布范圍,很可能會(huì)造成高濃度密相氣力輸送性能不36μm,這與其高達(dá)159的哈氏可磨指數(shù)相符;同時(shí)佳。其Hausner指數(shù)和休止角也偏大。4.2煤粉下料不暢根據(jù)Hausner提出的判別法，HR達(dá)1.6的田磨煤和輸送過(guò)程中氮?dú)鉁囟瓤刂撇粐?yán),造成煤壩煤粉屬于較難流化的粘性粉體。另外,從休止角粉水分偏高,引起料倉(cāng)結(jié)拱、架橋,導(dǎo)致煤粉下料不的角度而言,田壩煤粉休止角高達(dá)51°,屬于具有較暢。高粘附性的難以流動(dòng)的粉體。煤粉顆粒堵塞出料口,以致不能卸料的現(xiàn)象,稱實(shí)驗(yàn)室對(duì)不同粒度的田壩煤粉流動(dòng)性參數(shù)進(jìn)行為結(jié)拱。結(jié)拱現(xiàn)象的情況錯(cuò)綜復(fù)雜,常見(jiàn)的結(jié)拱形測(cè)試,結(jié)果表明,磨制的田壩煤粉流動(dòng)性較差,其原式如圖2所示。(a)(b)(C)(d)圖2料倉(cāng)結(jié)拱類 型(1)圖2(a)所示為第一類結(jié)拱,出料口附近的拱,嚴(yán)重時(shí)則需要用機(jī)械破拱。顆粒互相支撐,形成拱架狀態(tài)。這種形式在出料口(4)圖2(d)所示為第四類結(jié)拱,物料附著于料較小而顆粒較大的情況下最為常見(jiàn)。加大出料口,倉(cāng)的錐部表面,形成研缽狀。這種現(xiàn)象常見(jiàn)于壁面或在沖擊,振動(dòng)作用下即可破拱。的傾角過(guò)小和對(duì)壁面有附著性和粘性的粉狀物料。(2)圖2( b)所示為第二類結(jié)拱,物料集存在料可用振動(dòng)或吹人空氣破拱,嚴(yán)重時(shí)需用機(jī)械鏟除。倉(cāng)的錐部,使物料不能下落。結(jié)拱現(xiàn)多中國(guó)煤化工粒度、顆粒形.(3)圖2(c)所示為第三類結(jié)拱,物料在出料口狀、比密度、1YHCNMHG度以及出料口.上部近于垂直下落,形成空穴狀。它常見(jiàn)于顆粒間的大小等因素有關(guān)。結(jié)拱的原因大致可分為顆粒之有粘附性的細(xì)粉。可用振動(dòng)和吹人空氣的方法破間或顆粒與料倉(cāng)壁面之間的摩擦及粘力,以及物料山東化工●60●SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY2012年第41卷.顆粒間的粘結(jié)力。制。4.3人爐煤粉管線設(shè)置不合 理解決田壩煤流動(dòng)性差的問(wèn)題,關(guān)鍵在于提高煤人爐煤粉管線設(shè)置不合理也是造成磨損的主要粉粒徑,實(shí)驗(yàn)室研究表明貴州田壩煤煤粉平均粒徑原因。大于50μm時(shí)流動(dòng)性較好。通過(guò)以下幾個(gè)措施提高5解決方法煤粉粒度。5.1調(diào)整煤粉粒度 分布,提高平均粒度(1)調(diào)整磨機(jī)鋼球級(jí)配根據(jù)多次粉煤氣化爐試燒經(jīng)驗(yàn),煤粉氣化過(guò)程球磨機(jī)中原有鋼球級(jí)配為磨制南屯煤的級(jí)配，中煤粉平均粒徑40~50μm,90%≤74μm,100%≤南屯煤的哈氏可磨指數(shù)約為60 ~70,這- -級(jí)配不適100μm時(shí)流動(dòng)性較好,而且在氣化爐內(nèi)霧化彌散效合哈氏可磨指數(shù)高達(dá)159的田壩煤,所以嘗試調(diào)整果較好,燃燒比較充分,所以對(duì)煤粉粒徑要嚴(yán)格控了三次鋼球級(jí)配。如表3所示。表3鋼球級(jí)配改造效果各直徑鋼球重量/1煤粉平均粒度/μmφ60mmφ50mmφ40mmφ30mmφ25mm原始級(jí)配1.71.51. 530第一次改造后.9.72.41.2537第二次改造后0.550.7538第三次改造后0.3770.5660. 5660. 2080.28347由表3可以看出,前兩次的改造幅度太小,煤粉運(yùn)行結(jié)果表明粉煤密相輸送單元完全達(dá)到工藝要粒度沒(méi)有明顯變化,第三次改造后效果比較明顯,但求。依然沒(méi)達(dá)到50μm的要求,還要從別的方面再進(jìn)行1200改造1100(2)提高制粉系統(tǒng)循環(huán)風(fēng)量制粉系統(tǒng)循環(huán)風(fēng)量由3800Nm'/h 提高到4500Nm2/h,從而提高磨機(jī)出粉率,進(jìn)而達(dá)到提高煤00粉粒度的目的。改造前(3)調(diào)整煤粉風(fēng)選器擋板開(kāi)度煤粉風(fēng)選器擋板開(kāi)度由30°增大到45° ,減小風(fēng)0300 600 900 1200 1500選器阻截大顆粒的能力,使進(jìn)人第--旋風(fēng)分離器的時(shí)間/s煤粉粒度范圍變大。5.2 優(yōu)化操作,控制煤粉水分圖3粉煤質(zhì)量流率信號(hào)比較(1)適當(dāng)增加低壓氮?dú)饧訜崞?提高補(bǔ)充入制粉系統(tǒng)的新鮮氮?dú)鉁囟戎?80C。1.4(2)適當(dāng)增加循環(huán)氮?dú)饧訜崞髡羝?保證循環(huán)氮?dú)鉁囟雀哂?60。把煤粉的水分含量嚴(yán)格控1.3制在0.4%以內(nèi)。出1.2 truwtNM-mv5.3改造人爐煤粉輸送 管線布置1.1針對(duì)原煤粉輸送管路為非規(guī)則管線難以確保氣1.0化爐工藝條件的情況,對(duì)輸送管線進(jìn)行了系統(tǒng)整改，03000 6000 900 1200 1500重新布置煤粉切斷閥、煤粉流量調(diào)節(jié)閥和三塊煤粉流量計(jì)等的位置,使之變成從給料罐到人氣化爐具中國(guó)煤化工:比較有下降、水平和上升三段的規(guī)則管路,減少流動(dòng)干擾MYHCNMHG因素,管線排布趨于合理,輸送穩(wěn)定性明顯改善,同(下轉(zhuǎn)第66頁(yè))時(shí)設(shè)置三個(gè)固體流量計(jì)在下降、水平和上升段,開(kāi)車山東化工●66●SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY2012年第41卷表2工藝指標(biāo)一 覽表汽冷凝水的預(yù)熱加熱原料氣?？筛鶕?jù)天氣情況及時(shí)序號(hào)測(cè)點(diǎn)名稱調(diào)節(jié)原料氣溫度,確保脫硫劑的脫硫效果,我公司入1原料氣入口壓力/MPa0.2預(yù)脫硫塔的原料氣溫度一般控制在10 ~ 30C。原料氣人口溫度/C10~304.2.2增加加濕裝置原料氣CO2含量/%95 ~98預(yù)脫硫塔出口H2S含量/( mg/L)≤0.1根據(jù)氧化鐵常溫脫硫劑和水解劑的要求,脫CO2壓縮機(jī)二段出口氣體壓力/MPa2.3-2.5H2S時(shí)原料氣濕度最好為接近飽和水汽(60%~CO2壓縮機(jī)出口總管氣體溫度/C60 ~70C80%),而我公司的凈化放空氣含水量為0.012%，水解塔進(jìn)口CO2溫度/C60-90滿足不了常溫脫硫劑和水解劑的要求。經(jīng)過(guò)計(jì)算,精脫硫塔出口Cos含量/(mg/L)0精脫硫塔出口H2S含量/( mg/L)我公司在緩沖罐前增加φ8mm蒸汽管道,根據(jù)原料冷凝器出口CO2溫度/C-25~ -20氣水分分析結(jié)果及時(shí)補(bǔ)充原料氣中水分，提高產(chǎn)品提純塔塔底溫度/°C-25~ -18質(zhì)量。提純塔頂部氣體溫度/C-23~ -185結(jié)束語(yǔ)進(jìn)球罐液體CO2壓力/MPa2.0-2.5當(dāng)今世界的溫室效應(yīng)日益嚴(yán)重,人類生存的環(huán)提純塔項(xiàng)壓力/MPa2.2-2.5冷凝器氣氨壓力/MPa0-0.05境受到威脅。對(duì)工業(yè)排放的溫室氣體尤其是CO2冰機(jī)出口氣氨壓力/ MPa1.2-1.5加以回收利用,是當(dāng)今社會(huì)所面臨和亟待解決的嚴(yán)球罐壓力/MPa .1.8-2.0重問(wèn)題。本高硫煤制甲醇凈化廢氣回收制取液體18干燥塔出口水分含量分析/%≤0.002CO2裝置順利運(yùn)行,使工廠廢氣中CO2得到有效回干燥塔出口總烴含量分析/%≤0.05收和治理,符合國(guó)家綠色、低碳環(huán)保政策,既具有一4.2改進(jìn)措施定的社會(huì)效益,同時(shí)也為企業(yè)帶來(lái)了較好的經(jīng)濟(jì)效4.2.1增加原料氣加熱器該裝置脫除大部分H2S采用氧化鐵常溫脫硫益。劑,適用溫度為5~80°,而且在常溫下脫硫效果最參考文獻(xiàn)佳。我公司甲醇凈化采用低溫甲醇洗工藝,凈化放[1]代嵐.二氧化碳回收技術(shù)及應(yīng)用前景[J].遼寧化工，2010( 10) :1041 - 1043.空氣溫度在4~10C,由于放空閥處距離液體CO2裝置距離較長(zhǎng),且管道未保溫。在冬季,如不采取保(本文文獻(xiàn)格式:趙紹武,張萍,汪俊. 高硫煤制溫措施,CO2原料氣人預(yù)脫硫塔溫度可達(dá)-10C以甲醇凈化廢氣回收利用制取食品級(jí)液體CO2[J].山下,嚴(yán)重影響脫硫劑的脫硫效果。經(jīng)過(guò)論證,我公司東化工,2012 ,41(5):63 -66. )在CO2原料氣管道上增加蒸汽加熱器,利用富余蒸(. 上接第60頁(yè))分含量等都達(dá)到了粉煤氣化的要求,也摸索出了這圖3、圖4給出了穩(wěn)定操作時(shí)的典型煤粉流率- ~特殊煤種在粉煤氣化爐上應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)。和入爐壓力波動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)趨勢(shì)。比較結(jié)果表明,盡煤粉磨制與輸送是粉煤氣化過(guò)程中的關(guān)鍵技管處于穩(wěn)定操作階段,但改造后的煤粉流率和人爐術(shù),也是一-項(xiàng)技術(shù)難題,通過(guò)試驗(yàn),我們掌握了豐富壓力信號(hào)的穩(wěn)定性相比改造前明顯改善。的理論和技術(shù)經(jīng)驗(yàn),在工業(yè)化裝置中實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)化。5.4適當(dāng)加大各級(jí)料倉(cāng)底部活化目前國(guó)內(nèi)主要的氣化裝置還都是以水煤漿氣化爐居原有料倉(cāng)活化為料倉(cāng)底部周圈進(jìn)氮?dú)?改造成多,可用煤種的局限性大，氣化原料煤成本高,導(dǎo)致160C的熱氮?dú)饣罨?，同時(shí)在煤粉鎖斗增加一-路間歇產(chǎn)品在市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)力弱,利潤(rùn)空間低。干煤粉水冷活化氣,人為通過(guò)切斷閥控制,不規(guī)則開(kāi)啟,破壞料壁氣化爐憑借其原料優(yōu)勢(shì)和維護(hù)成本低的優(yōu)勢(shì),必倉(cāng)底部的煤粉狀態(tài),使煤粉在加壓時(shí)也能得到充分將成為煤氣化技術(shù)發(fā)展的方向。活化,使下料順暢,縮短下料時(shí)間。中國(guó)煤化工6改造結(jié)果(本文文比中煤粉的適應(yīng)性通過(guò)幾項(xiàng)改造措施的實(shí)施,煤粉平均粒度和水改造[J]:MHCNMH G57 -60,66. )