粉煤鎖斗運(yùn)行架橋問(wèn)題的探討與分析

劉 星, 尹 興

(黔希煤化工投資有限責(zé)任公司, 貴州畢節(jié) 551500)

粉煤鎖斗(V1602)為交變壓罐，連接高低壓設(shè)備,通過(guò)高低壓切換進(jìn)行粉煤鎖斗進(jìn)料、充壓、下料、泄壓循環(huán)操作,從而保證粉煤給料罐(V1603)內(nèi)有足夠的粉煤輸送至氣化爐滿足生產(chǎn)要求。煤粉鎖斗在下料過(guò)程中頻繁出現(xiàn)架橋?qū)е孪铝喜粫常襞袛嗪吞幚聿患皶r(shí)將導(dǎo)致裝置運(yùn)行過(guò)程中煤線煤量的波動(dòng)、氣化爐降低負(fù)荷，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致粉煤給料罐料位無(wú)煤粉，氣化爐跳車的風(fēng)險(xiǎn)。

1 操作工藝流程

利用粉煤鎖斗的間歇性操作來(lái)實(shí)現(xiàn)粉煤的連續(xù)加壓輸送。將粉煤從常壓粉煤貯罐(V1601)送入粉煤鎖斗，粉煤鎖斗升壓后又將粉煤送入高壓的粉煤給料罐。粉煤鎖斗交替進(jìn)行降壓進(jìn)煤、升壓送煤，從而保證粉煤給料罐在壓力約4.7 MPa下連續(xù)不斷地將粉煤供應(yīng)至粉煤燒嘴。

在一次加料過(guò)程中，常壓粉煤貯罐內(nèi)的粉煤通過(guò)重力作用進(jìn)入粉煤鎖斗。粉煤鎖斗內(nèi)充滿粉煤后，即與粉煤貯罐及所有低壓設(shè)備隔離。通過(guò)高壓氮?dú)?HN)或高壓二氧化碳(HNC)對(duì)粉煤鎖斗進(jìn)行加壓，當(dāng)壓力升至與粉煤給料罐壓力相同，且粉煤給料罐內(nèi)的料位降低到足以接收一批粉煤時(shí)，打開粉煤鎖斗與粉煤給料罐之間的平衡閥(16XV1126、16XV1127)進(jìn)行壓力平衡，然后依次打開粉煤鎖斗和粉煤給料罐之間的2個(gè)切斷閥(16XV1131、16XV1132)，粉煤通過(guò)重力作用進(jìn)入粉煤給料罐。粉煤鎖斗卸料完成后，通過(guò)2次泄壓，將氣體排放至粉煤貯罐過(guò)濾器(S1601)，泄壓完成后重新與粉煤貯罐壓力平衡后連通；此時(shí)，一次加料完成，系統(tǒng)具備下一周期加料條件(見圖1)。

粉煤鎖斗加壓是通過(guò)充入HNC(開車時(shí)為HN)完成的，HNC經(jīng)充氣錐、充氣笛管、管道充氣器和鎖斗高壓過(guò)濾器(S1602)直接進(jìn)入粉煤鎖斗。為了保證到燒嘴的粉煤流量的穩(wěn)定，在粉煤給料罐和氣化爐之間通過(guò)控制粉煤給料罐的壓力保持一個(gè)恒定的壓差(0.7～0.8 MPa),該壓差的設(shè)定值取決于氣化爐的負(fù)荷。

2 架橋原因

(1) 粉煤鎖斗是交變壓設(shè)備，其內(nèi)部材質(zhì)的選型對(duì)粉煤是否容易掛壁等起關(guān)鍵作用，在考慮國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上還考慮耐磨且光滑不易使顆粒物掛壁的材質(zhì)，碳鋼的摩擦因數(shù)最大，其次是不銹鋼，鋁合金的摩擦因數(shù)最小(內(nèi)壁涂富環(huán)氧樹脂漆增加光滑度)。

(2) 粉煤鎖斗充氣笛管、管道充氣器、充氣錐(外Q345R、內(nèi)件S31603)安裝不牢固脫落，或充壓速率過(guò)快，內(nèi)外壓差高導(dǎo)致變形，以及粉煤鎖斗錐度、笛管安裝位置的角度均勻性差均會(huì)引起堵塞架橋。

(3) 粉煤貯罐過(guò)濾器反吹運(yùn)行不正常和伴熱溫度過(guò)低導(dǎo)致粉煤粘糊濾袋或掛壁成團(tuán)，等粉煤鎖斗再次泄壓時(shí)將成團(tuán)粉煤吹落進(jìn)入粉煤鎖斗內(nèi)引起堵塞架橋。

(4) HNC氣體中含油、含水、含硫量高，進(jìn)入粉煤鎖斗充壓時(shí)浸濕煤粉被壓實(shí)成團(tuán)成塊或硫析出堵塞燒結(jié)金屬孔隙導(dǎo)致充壓不均。

16XV1125—粉煤鎖斗頂部加壓閥；16LT1105—粉煤給料罐料位計(jì)；16XV1124—粉煤鎖斗微調(diào)壓力切斷閥；16TT1103—溫度計(jì)；16LS1103—粉煤鎖斗低料位計(jì)；16PV1116—粉煤鎖斗壓力微調(diào)閥；S1605—二氧化碳過(guò)濾器；16PDC1104—管道充氣器內(nèi)外壓差；16PDC1117—溫度計(jì)；16XV1122—粉煤鎖斗第Ⅰ階段泄壓閥；16XV1128—管道充氣器煤粉疏松閥；16XV1130—粉煤鎖斗充氣錐煤粉疏松閥；16XV1129—粉煤鎖斗充氣笛管充壓閥；16PV1102—粉煤鎖斗充氣笛管調(diào)節(jié)閥。

(5) HNC節(jié)流冷凝，正常生產(chǎn)過(guò)程中高壓二氧化碳儲(chǔ)罐(V1901)壓力>6.0 MPa、溫度為88 ℃左右，經(jīng)高壓二氧化碳調(diào)節(jié)閥(19PV-X002AB和19PV-X003AB)減壓至4.9 MPa給煤粉鎖斗充壓。煤粉鎖斗在高壓狀態(tài)時(shí)壓力為4.7 MPa，在泄壓至常壓狀態(tài)過(guò)程中，HNC氣體易制冷，使空氣中的水汽凝結(jié)，與泄壓過(guò)程中帶出的煤粉混合致使煤粉變得潮濕，黏結(jié)成塊。

(6) 粉煤鎖斗充壓完畢后等待下料的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成粉煤堆積壓實(shí)。

(7) 粉煤粒度過(guò)細(xì)或過(guò)粗都會(huì)導(dǎo)致鎖斗下料不暢。若粒度大于90 μm的粉煤顆粒在粉煤中占比較大，粉煤會(huì)在粉煤鎖斗出料口相互支撐架橋，導(dǎo)致粉煤鎖斗下料不暢。而若小于10 μm的粉煤顆粒在粉煤中占比較大，粉煤的比表面積增大，大量的粉煤黏附在粉煤鎖斗器壁上，導(dǎo)致粉煤鎖斗下料不暢[1-2]。

(8) 根據(jù)順控設(shè)計(jì)、設(shè)備結(jié)構(gòu)及抗壓強(qiáng)度不同，開閥充壓順序?yàn)榉勖烘i斗頂部、上部、錐部、下部；同時(shí)，也根據(jù)粉煤給料罐料位變化情況來(lái)決定充壓的速率，按充壓速率[2]可分為低速、正常、快速，粉煤鎖斗充壓的位置與速率不同會(huì)導(dǎo)致含水量和細(xì)粉濃度不同程度地增加，粉煤架橋的概率顯著升高。

(9) 粉煤鎖斗與粉煤給料罐壓差不平衡，阻力大于煤粉的重力；粉煤鎖斗下料不徹底，反復(fù)堆積壓實(shí)；粉煤含水量過(guò)高易壓實(shí)成團(tuán)成塊。

3 粉煤鎖斗架橋判斷

粉煤鎖斗架橋即下料不暢或堵塞，提前研判出粉煤鎖斗架橋是贏得除橋最關(guān)鍵的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

(1) 粉煤鎖斗下料正常情況下，粉煤給料罐料位計(jì)、溫度計(jì)(16TT1103、16PDT1117)曲線出現(xiàn)波峰拐點(diǎn)(每次下料用時(shí)約12 min)和管道充氣器內(nèi)外壓差大于零及粉煤鎖斗低料位計(jì)波動(dòng)頻繁后逐漸降低其值小于2%，在等待操作人員判斷下料完(等待2 min)，點(diǎn)擊粉煤鎖斗下料結(jié)束，開始泄壓。一次泄壓從最高壓力泄至2.0 MPa大約需要3 min,二次泄壓從2.0 MPa泄至0.2 MPa大約需要4 min，平衡粉煤鎖斗進(jìn)料結(jié)束大約需要2 min，粉煤鎖斗隔離正常充壓大約需要27 min；快速泄壓大約需要7 min(開粉煤鎖斗壓力微調(diào)閥和泄壓閥同時(shí)泄壓)，快速充壓大約需要8 min(粉煤鎖斗所有充壓閥全開)；則粉煤鎖斗正常循環(huán)時(shí)間約36 min，最短循環(huán)時(shí)間約17 min。在粉煤鎖斗下料結(jié)束，粉煤給料罐料位、溫度升至最高曲線平衡保持時(shí)間約35 min后曲線開始降低至正常下料料位顯示值65%左右。

(2) 粉煤鎖斗下料不暢的判斷依據(jù)：粉煤給料罐料位、粉煤給料罐溫度無(wú)明顯上升趨勢(shì)，粉煤鎖斗低料位無(wú)明顯波動(dòng)后逐漸降低，粉煤給料罐在進(jìn)料過(guò)程中溫度計(jì)(16TT1103、16PDC1117)曲線未出現(xiàn)波峰拐點(diǎn)，以及管道充氣器內(nèi)外壓差小于零且波動(dòng)頻繁，粉煤給料罐進(jìn)料約3 min就可以判斷出粉煤鎖斗下料情況；如果下料不暢，則啟動(dòng)除橋。

4 除橋方法

(1) 崗位操作人判斷出架橋后第一時(shí)間啟動(dòng)程序除橋一次，若程序除橋無(wú)效果則啟動(dòng)手動(dòng)除橋。

(2) 手動(dòng)除橋方法。

① 當(dāng)鎖斗架橋時(shí)，通過(guò)關(guān)閉粉煤鎖斗與粉煤給料罐平衡閥16XV1127與粉煤鎖斗卸料閥16XV1131，打開粉煤鎖斗充氣錐煤粉疏松閥與管道充氣器煤粉疏松閥加大氣量對(duì)粉煤鎖斗進(jìn)行疏松除橋，除橋20 s后，打開粉煤鎖斗與粉煤給料罐平衡閥16XV1127與粉煤鎖斗卸料閥16XV1131，關(guān)管道充氣器煤粉疏松閥，判斷鎖斗下煤情況。如果下煤還是不暢，也可在上述操作中，再打開粉煤鎖斗充氣笛管充壓閥與粉煤鎖斗充氣笛管調(diào)節(jié)閥，粉煤鎖斗充氣笛管調(diào)節(jié)閥手動(dòng)將閥位開至20%，進(jìn)行除橋。

② 粉煤鎖斗微泄壓再充壓除橋下料，將粉煤鎖斗安全隔離后，手動(dòng)開粉煤鎖斗第Ⅰ階段泄壓閥泄壓，將粉煤鎖斗壓力降低0.5 MPa左右關(guān)閉粉煤鎖斗第Ⅰ階段泄壓閥后充壓再次下料；或在粉煤鎖斗第Ⅰ階段泄壓閥關(guān)閉后開粉煤鎖斗微調(diào)壓力切斷閥、粉煤鎖斗壓力微調(diào)閥再開管道充氣器煤粉疏松閥、粉煤鎖斗充氣錐煤粉疏松閥、粉煤鎖斗充氣笛管充壓閥疏松，當(dāng)粉煤鎖斗壓力與粉煤給料罐壓力相近時(shí)關(guān)充壓閥開連通閥、下料閥,觀察下料情況，若還未除橋成功應(yīng)及時(shí)聯(lián)系值班人員和調(diào)度氣化爐準(zhǔn)備減負(fù)荷。

③ 應(yīng)急壓差除橋[1]由于風(fēng)險(xiǎn)高，建議在領(lǐng)導(dǎo)指揮下操作。粉煤鎖斗架橋下煤不暢除橋后，仍下煤不暢,粉煤給料罐料位低出現(xiàn)時(shí)，可用此方法。第一種是粉煤給料罐壓力高于粉煤鎖斗壓力：將粉煤鎖斗和粉煤給料罐隔離，將分程控制器壓差設(shè)定在0.8 MPa，達(dá)到設(shè)定值后開粉煤鎖斗卸料閥16XV1131、粉煤鎖斗與粉煤給料罐之間的平衡閥16XV1126或打開粉煤鎖斗第Ⅰ階段泄壓閥，粉煤鎖斗泄壓，待粉煤鎖斗與粉煤給料罐壓差(16PDT1119)到0.18 MPa時(shí)關(guān)閉粉煤鎖斗第Ⅰ階段泄壓閥，依次打開粉煤鎖斗與粉煤給料罐之間的平衡閥16XV1126、粉煤鎖斗卸料閥16XV1132、粉煤鎖斗卸料閥16XV1131，用粉煤給料罐高出的壓力頂粉煤鎖斗架橋的粉煤。第二種是粉煤給料罐壓力低于粉煤鎖斗壓力：將粉煤鎖斗和粉煤給料罐隔離，關(guān)粉煤鎖斗卸料閥16XV1131、粉煤鎖斗與粉煤給料罐之間的平衡閥16XV1126，開管道充氣器煤粉疏松閥、粉煤鎖斗充氣錐煤粉疏松閥，將粉煤鎖斗充壓，當(dāng)粉煤鎖斗壓力高于粉煤給料罐壓力0.15 MPa左右時(shí)關(guān)充壓閥開粉煤鎖斗卸料閥16XV1131、粉煤鎖斗與粉煤給料罐之間的平衡閥16XV1126下料，再開粉煤鎖斗頂部加壓閥加壓下料。

5 預(yù)防措施

(1) 在開車前要求廠家和儀表工重新校對(duì)標(biāo)定料位計(jì)，并對(duì)工藝人員進(jìn)行培訓(xùn)，同時(shí)加大員工對(duì)料位計(jì)準(zhǔn)確性的判斷和風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)。

(2) 加強(qiáng)對(duì)煤粉的粒度、含水量[3]的監(jiān)控，及時(shí)調(diào)整磨煤系統(tǒng)。水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)要求<1.5%，取決于磨煤機(jī)的負(fù)荷及原煤中的含水量，可適當(dāng)減負(fù)荷以滿足含水量要求；粉煤細(xì)度要符合指標(biāo)，即5～90 μm的粉煤顆粒在粉煤中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于78%，粒度分布應(yīng)合理，不可太細(xì)，否則流動(dòng)性差。必要時(shí)可以適當(dāng)降低粉煤細(xì)度，以提高其流動(dòng)性。

(3) HNC輸送需要考慮節(jié)流降溫效應(yīng)，煤鎖斗充壓所用二氧化碳?jí)翰钸^(guò)大則節(jié)流降溫明顯，導(dǎo)致煤鎖斗中的粉煤溫度較低從而架橋，適當(dāng)提高二氧化碳溫度[3]，二氧化碳溫度應(yīng)大于85 ℃，保證粉煤溫度大于90 ℃。

(4) 加強(qiáng)粉煤輸送系統(tǒng)及粉煤貯罐等的伴熱系統(tǒng)和磨煤機(jī)出口溫度控制(107～109 ℃)，保證粉煤溫度大于85 ℃。

(5) 降低HNC氣體中油、H2S含量，定期開高壓二氧化碳貯罐底部導(dǎo)淋排放。若堵塞嚴(yán)重，需要停車處理。

(6) 嚴(yán)格遵守充壓方式和充壓速率，不正確的充壓習(xí)慣也會(huì)導(dǎo)致粉煤壓實(shí)堵塞,2套粉煤鎖斗錯(cuò)開充壓，在二氧化碳?jí)毫υ试S的情況下快速充壓連通，為除橋爭(zhēng)取更多的處理時(shí)間。

(7) 嚴(yán)格遵守順控除橋方法，必要時(shí)可以用充氣錐吹掃，或稍降低粉煤鎖斗壓力后再次充壓下料，根據(jù)氣化爐負(fù)荷、上次接料質(zhì)量計(jì)算下料時(shí)間及粉煤給料罐料位溫度等綜合判斷下料。

(8) 在粉煤鎖斗低料位出現(xiàn)時(shí)，程序結(jié)束下料，保持手動(dòng)再下料2 min,保證粉煤鎖斗錐部無(wú)殘余粉煤。

6 優(yōu)化措施

(1) 將二氧化碳?jí)嚎s機(jī)口管接至高壓氮?dú)忸A(yù)熱器(E1902)加熱二氧化碳后再使用，及至粉煤鎖斗和粉煤給料罐二氧化碳管線加伴熱[4]并保溫。

(2) 每次檢查需將充氣錐、管道充氣器燒結(jié)金屬取出檢查積粉及變形情況，下料連通時(shí)開粉煤鎖斗充氣錐煤粉疏松閥、粉煤鎖斗充氣笛管充壓閥短暫流化破壞粉煤的安息角預(yù)防下料時(shí)出現(xiàn)除橋。

(3) 粉煤鎖斗充壓使用的二氧化碳摻混氮?dú)饣蚣兊獨(dú)?，氮?dú)獾闹评湫Ч榷趸疾睿尤氲獨(dú)夂笥行У亟档土藲怏w減壓時(shí)水汽的凝結(jié)，減少煤粉的潮濕度和降低粉煤板結(jié)的可能性。

(4) 在粉煤鎖斗的內(nèi)部設(shè)置環(huán)繞式笛管、笛管上均勻鉆孔、固定笛管元件光滑及笛管盡量靠壁固定減少接觸面，通過(guò)笛管內(nèi)部的HNC吹掃，使鎖斗內(nèi)部煤粉處于懸浮沸騰狀態(tài)，可有效避免煤粉的掛壁架橋、結(jié)塊等現(xiàn)象，從而保證粉煤鎖斗連續(xù)、穩(wěn)定下料。

(5) 將粉煤鎖斗頂部加壓閥路充壓管線改接在高壓二氧化碳過(guò)濾器出口除去HNC中的雜物和在管道充氣器煤粉疏松閥加旁路管線，優(yōu)化順控，即在粉煤鎖斗進(jìn)料時(shí)旁路一直流化疏松防止粉煤鎖斗進(jìn)料時(shí)及殘余煤粉的壓實(shí)。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)優(yōu)化預(yù)防措施和嚴(yán)格控制粉煤的各項(xiàng)工藝參數(shù)，并嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，確保粉煤鎖斗在循環(huán)下料時(shí)通暢，消除影響裝置安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)運(yùn)行的不穩(wěn)定因素，有助于裝置實(shí)現(xiàn)安全、效益的雙收益。