gsp氣化技術(shù)煤粉密相輸送系統(tǒng)穩(wěn)定性研究

丁飛

摘要：研究了煤粉的物理特性、輸送工藝和操作參數(shù)對輸送特性的影響，以便在采用大規(guī)模GSP氣化技術(shù)的密相輸送系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)煤粉的穩(wěn)定運(yùn)輸。結(jié)果表明，當(dāng)煤粉的含水量從6.9%下降到4.2%時，鎖斗以順利下料，減壓系統(tǒng)有時堵塞。當(dāng)煤粉通過壓差控制傳輸時，煤粉質(zhì)量流量變化大于20t/h;當(dāng)煤粉通過流量控制傳輸時，煤粉質(zhì)量流量變化小于5t/h，因此，當(dāng)流量控制生效時，提高輸送煤粉質(zhì)量穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：煤粉;GSP氣化;密相輸送;氣流床;煤氣化

輸送粉體是一種古老而有效的技術(shù)，利用惰性氣體的能量運(yùn)輸固體顆粒。到目前為止，他已經(jīng)有一百多年的歷史了煤粉加壓密相氣力輸送是大規(guī)模煤氣化的主要技術(shù)之一。使用密相氣力輸送裝置輸送煤粉不僅降低了運(yùn)輸成本，提高了運(yùn)輸效率，而且提高了氣體質(zhì)量。在干煤粉氣化裝置中，煤粉通過二氧化碳或高壓氮?dú)廨斔偷綒饣癄t，燃燒器中發(fā)生部分氧化反應(yīng)。氮或二氧化碳最終與產(chǎn)生的原料氣體混合，然后通過低溫甲醇處理分離。

1.GSP煤粉密相輸送系統(tǒng)簡介

干煤粉密相輸送GSP系統(tǒng)工藝流程。粗煤干燥研磨后，質(zhì)量水分不超過5%，粒度不超過200mm。原煤經(jīng)低壓氮?dú)獗∠嗨腿朊簜}。當(dāng)煤粉進(jìn)入儲集層時，在重力作用下與氮分離，分布在儲集層的四個隔室。四隔室錐形輸出對應(yīng)于四個鎖斗。當(dāng)鎖斗壓力降低到正常壓力時，煤倉出口閥打開，煤粉進(jìn)入鎖斗。煤粉填滿鎖斗后，關(guān)閉所有進(jìn)出閥，開始加壓鎖斗。當(dāng)發(fā)料罐生產(chǎn)壓力約為4.4MPa時，向發(fā)料罐供應(yīng)煤粉，依次運(yùn)行四個鎖斗，實(shí)現(xiàn)鎖斗的煤粉持續(xù)輸送到發(fā)料罐，實(shí)現(xiàn)燃?xì)鉅t的運(yùn)行壓力煤粉進(jìn)入發(fā)料罐，包括攪拌器，使煤粉循環(huán)，并由發(fā)料罐和煤氣爐之間的壓力差供給。煤粉以7-10mg的速度和300-500mg/m3的密度經(jīng)過三條碳管，并傳輸?shù)綗爝M(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。煤粉管道分別配有密度計、流量計、控制閥和排污氣體，以確保煤氣爐運(yùn)輸控制的穩(wěn)定和安全運(yùn)行。

2.煤粉密相輸送系統(tǒng)存在問題及解決方法

GSP氣化技術(shù)的煤粉輸送系統(tǒng)存在料位指示失真、下料鎖斗不暢、煤粉減壓系統(tǒng)堵塞等問題。主要問題是煤粉運(yùn)輸不穩(wěn)定，特別是在啟動階段。根據(jù)研究分析，料位指示失真一方面是由于某些料位計算中的質(zhì)量問題，另一方面是煤塵造成的料位指示錯誤。要解決此問題，請更換料位的某些部分并更改料位的安裝位置。

2.1調(diào)整煤粉含水量。研究了流動煤粉輸送的特性，解決了下料不暢的鎖斗和煤粉減壓系統(tǒng)受阻的問題。一般以壓實(shí)密度與堆積密度之比、休止角和閉鎖式料斗卸料速率作為評價粉體流動性的參數(shù)。初始輸送煤粉的物理參數(shù)為含水率6.9%，HR為1.67，休止角39.7°，內(nèi)摩擦角40.3°，閉鎖式料斗卸料不穩(wěn)定。輸送煤粉的HR為1.67，范圍為1.4～2.0，說明煤粉具有較強(qiáng)的團(tuán)聚性和流動性。輸送煤粉的休止角為39.7°，取值范圍為30°～45°，這意味著煤粉輸送具有一定的粘附性。對煤粉輸送料斗輸出速度的試驗(yàn)表明，進(jìn)料過程不穩(wěn)定，時間長，有時架橋結(jié)拱。以上數(shù)據(jù)也證實(shí)煤粉傳輸流動性差。GSP氣化過程中，含水量減少是提高煤粉流動性的有效途徑。各種含水煤粉的傳輸效果見表1。

從表1可以看出，當(dāng)煤粉濕含量下降到4%左右時，輸送穩(wěn)定性有了很大提高，減壓系統(tǒng)很少堵塞，下料也很順暢，輸送輸送穩(wěn)定性也有所提高。但是，由于煤質(zhì)的特點(diǎn)和制粉局限性，很難降低濕含量。

2.2輸送控制煤粉密相優(yōu)化。煤粉輸送系統(tǒng)的不穩(wěn)定性不僅與煤粉輸送的流動性有關(guān)，而且與工藝設(shè)計等因素有關(guān)。影響壓力差的因素包括：①改變進(jìn)料壓力。料倉加壓后，壓力由補(bǔ)排風(fēng)系統(tǒng)的壓力控制回路分階段控制?？刂茪饴分袣怏w的變化，如進(jìn)料、輸送氣體控制閥、流化氣體控制閥等，也會影響進(jìn)料倉的壓力。②氣化爐在啟動和升壓過程中是一種動態(tài)燃燒反應(yīng)。壓力由兩個調(diào)節(jié)閥控制。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于閥門的延時和氣化爐壓力的變化，很難將氣化爐壓力控制為設(shè)定壓力。當(dāng)氣化爐內(nèi)壓力升至一定值，其它工藝條件滿足主燃燒器進(jìn)料時，控制進(jìn)料倉與氣化爐壓差恒定（一般為0.6MPa），通過調(diào)節(jié)流量控制閥的開度來控制煤粉質(zhì)量。加煤粉流量控制閥前后煤粉輸送的質(zhì)量流量如圖1所示。由圖1可以看出，加裝煤粉流量調(diào)節(jié)閥后，煤粉質(zhì)量流量波動不超過5t/h，但不加裝流量調(diào)節(jié)閥時，煤粉質(zhì)量流量波動超過20t/h。因此，增設(shè)流量控制閥對提高煤粉輸送的穩(wěn)定性起著重要作用。

2.3煤粉致密相傳動操縱條件優(yōu)化。降低煤粉濕含量，增設(shè)煤粉流量控制閥，大大提高煤粉輸送穩(wěn)定性，但煤粉質(zhì)量流量仍略有波動，固氣輸送率較低，質(zhì)量流量較低。輸送條件，如傳動壓力差、流化氣、調(diào)節(jié)氣體等。對煤粉輸送特性有較大影響，因此優(yōu)化了煤粉密集相輸送運(yùn)行條件，主要有①調(diào)整進(jìn)料流化空氣量，從220～180 m3/h調(diào)整到90～140 m3/h;②將注射器1的氣體流量從7立方米/小時降低到3立方米/小時;③煤粉管道排放煤炭后，應(yīng)關(guān)閉注射器2。優(yōu)化操控條件后，固氣率由280 kg/m3提高到400 kg/m3，煤粉流量由42 t/h提高到72 t/h，運(yùn)輸穩(wěn)定性進(jìn)一步提高，煤粉密相輸送系統(tǒng)提高的輸送效果。

影響煤粉致密相輸送穩(wěn)定性的因素不僅與粉末的物理性質(zhì)有關(guān)，而且與工藝的設(shè)置、操作條件等有關(guān)。只有協(xié)調(diào)這些因素，煤粉的穩(wěn)定輸送才能實(shí)現(xiàn)。通過將煤粉濕含量從6.9%降低到4.2%，改變流量調(diào)節(jié)控制的壓差控制，優(yōu)化搬運(yùn)條件，最終實(shí)現(xiàn)了煤粉的穩(wěn)定輸送固體氣體流速為400 kg/m3，煤粉流速為72t/h，但煤粉致密相輸送仍存在問題，如煤粉質(zhì)量流量的準(zhǔn)確檢測，以及進(jìn)料倉底部的混合裝置可能存在問題，因此，還應(yīng)加強(qiáng)煤粉質(zhì)量控制工具和工藝優(yōu)化方面的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]李化.GSP“煤氣化技術(shù)的應(yīng)用[J].化肥T業(yè)，2019，33（3）：5—9.