灰融聚流化床粉煤气化装置备煤系统设计

毕可军

(陕西秦晋煤气化科技有限公司,陕西西安 710075)

伴随着我国采煤机械化程度的提高,产生了大量粉煤,如2008年我国无烟煤原煤产量达到4.4×108t,平均出块率17.6%,市场上块煤供不应求,而粉煤却严重积压。因此,我国急需合理、高效利用粉煤。

灰融聚流化床粉煤气化技术可以直接用0～6 mm粉煤作为气化原料,是合理、高效利用机械化采煤产生大量粉煤的好途径。在灰融聚流化床粉煤气化技术产业化过程中,往往因对原料粉煤制备系统的重视不够,而影响灰融聚流化床粉煤气化装置的稳定运行。

1 灰融聚流化床粉煤气化装置对备煤系统的要求

灰融聚流化床粉煤气化技术对煤种适应范围较宽,应用煤种确定后,对备煤系统的要求主要是原料粉煤粒度分布和外在水分含量。

1.1 原料煤粒度

灰融聚流化床粉煤气化装置要求原料煤的粒度在0～6 mm,颗粒平均粒度为1.2 mm,粒度≤1 mm的质量分数不应超过30%,最大粒度不超过8 mm。原料粉煤粒度过小,易造成煤气夹带粉尘量过大,从而造成后续热回收系统热负荷增加和废热回收器磨损等问题;原料煤粒度过大,导致不易流化而聚集在气化炉底部,从而形成局部结焦。如果原料煤粒度过小或过大,在实际操作中一般采取减小或增大气量操作,从而使气化运行指标偏离正常值;如果原料粉煤既含过多小颗粒又含过多大颗粒,导致操作难度增加,床层不易建立,整个气化系统处于不稳定运行状态。因此,合理的原料粉煤颗粒粒度分布是保证灰融聚流化床粉煤气化炉正常流态化及整个气化系统正常运行的首要条件。

1.2 外在水分

灰融聚流化床粉煤气化装置要求原料粉煤外在水分≤5%,最大含量不超过8%。原料粉煤含外在水分过高,易导致原料粉煤在给料斗处形成挂壁粘结或架桥,螺旋给料机堵塞不给料,从而直接影响气化装置的稳定运行。另外,原料粉煤含外在水分过高,将导致煤耗和氧耗增加。

1.3 异 物

灰融聚流化床粉煤气化装置要求原料粉煤中不存在异物,如铁丝、木条、绳头等异物,此类异物易导致加煤系统下料不畅,更严重的是将导致螺旋给料机堵塞,不给料。

2 备煤系统工艺设计

2.1 备煤系统布置形式

根据灰融聚流化床粉煤气化装置对备煤系统的要求以及原料粉煤含水量等因素,其备煤系统流程可简单概括为如下两种。

(1)筛分—干燥

筛分—干燥布置形式要求原料粉煤外在水分≤14%,采用先筛分后干燥的工艺,工艺流程见图1。

(2)干燥—筛分

干燥—筛分布置形式应用于原料粉煤外在水分>14%,如褐煤等,采用先干燥后筛分的工艺,工艺流程见图2。

图1 灰融聚流化床粉煤气化装置备煤系统布置形式一

图2 灰融聚流化床粉煤气化装置备煤系统布置形式二

2.2 备煤工艺流程

灰融聚流化床粉煤气化装置备煤工艺流程如图3所示。带防雨棚的贮煤库内贮存的原料粉煤,经铲车推向受煤斗,由1#皮带输送机送入振动筛进行筛分,其中6 mm以下的粉煤直接进入烘干系统,6 mm以上的粉煤进入细破碎机破碎后进入烘干系统。烘干系统采用立式烘干机进行烘干,使破碎筛分后的原料粉煤外在水分烘干至5%以下,然后进入2#斗提机,提升到气化炉加煤系统的煤仓。

图3 灰融聚流化床粉煤气化装置备煤工艺流程图

3 立式烘干机

立式烘干机是水泥厂最常用的烘干设备,主要用于建材、化工生产中的粘土、矿渣、煤炭和矿石等原辅材的烘干。

3.1 立式烘干机工作原理

在立式烘干机底部温度达400～450℃条件下,首先根据智能料位仪的指示控制斗式提升机,将≤6 mm的原料粉煤提升进入预热带,经电动截流器计量送入数组相互重叠的散料锥、滑料盆,反复均匀滑落,再经数组电动截流配重秤逐步进入烘干带,预热烘干后的原料粉煤自由沉落,进入干燥带。原料粉煤经过预热带、烘干带、干燥带不断同上升的热气流反复迂回换热,其中的金属物体等又可通过热传导和热辐射的方式传热给原料粉煤,最后在自动测湿仪的控制下将含水分≤5%的干燥原料粉煤用电振机自动输出,再由皮带输送机和斗式提升机送入气化炉加煤系统。立式烘干机底部热风炉有温度检测仪,根据原料粉煤所需温度提供相应的热量。

3.2 立式烘干机主要技术参数

立式烘干机采用多组箅盆,其箅锥采取一定的角度及间距设计,适应粉煤的干燥,常用φ2000 mm立式烘干机烘干粉煤的主要技术参数见表1。

表1 φ2000 mm立式烘干机烘干粉煤的主要技术参数

3.3 立式烘干机运行

3.3.1 投料

当热风炉出口温度达到450℃,同时立式烘干机中部温度在200℃以内(这样可确保烘干机内残留原煤不自燃),立式烘干机便可投料。确定原料粉煤出立式烘干机后,便可全部打开闸门向烘干机内送热风,随后再打开引风机进风口蝶阀,进行正常烘干操作。

3.3.2 烘干

原料粉煤在烘干时,要根据出料水分高低调整喂料量和引风机风门的开度,但不能随意提高热风温度,一般不超过450℃,以防止烘干机内的原料粉煤自燃。出料水分大,要减少喂料量或开大引风机风门;出料水分小,可增大喂料量。原料粉煤提前进行筛分破碎,有利于在立式烘干机均匀分布和匀速向下运动,与热风充分进行换热。冬季操作要适当提高袋式除尘器入口温度(80℃),避免布袋结露,影响通风和除尘效果。

3.3.3 正常停机

正常停机,首先关闭热风闸门,其次让湿粉煤继续通过烘干机,利用烘干机的余热继续换热,待烘干机内温度降到150℃时,停止喂料。确定烘干机内粉煤出空后,关停引风机。立式烘干机停止工作,热风炉在保温期间,严禁打开热风闸门,以防烘干机内温度突然升高造成机内残留燃煤自燃。停机超过1 h,必须将卸料管口锁风阀用手动关闭(使其集料再多也不能自动打开),防止停风后自然沉积在出料管内的煤粉自燃并排出机外,引起局部火灾。

3.3.4 故障停机

当发生入料装置跳停或出料装置堵塞,使烘干机内出现无料或堵料等问题时,都会直接造成烘干机内温度急剧波动,给烘干机带来安全隐患。遇到上述问题,首先是关闭热风管道闸门,打开冷风门,然后再做其他方面的处理。

4 结 语

山西丰喜肥业(集团)股份有限公司临猗分公司建设的1.0 MPa灰融聚流化床粉煤气化装置于2007年1月份投入运行。该装置投煤量20 t/h,采用山西当地河津烟煤作为气化原料,备煤工艺采用筛分—干燥布置形式,烘干设备采用立式烘干机。整套备煤系统运行基本稳定,为1.0 MPa灰融聚流化床粉煤气化装置的稳定运行提供了可靠的保障。