磨煤干燥过程安全系统及环境因素分析

2011-08-15李文杰

河南化工 2011年6期

关键词：热风炉磨煤机煤粉

孙一 ,李文杰 ,弥勇

(1.中油燃料油股份有限公司 ,北京 100025;2.中国寰球工程公司 ,北京 100029)

1 前言

磨煤干燥是煤气化阶段的前提,经过磨煤干燥,才可向下游气化工序提供合格的煤粉产品。本文针对磨煤干燥的系统进行分析,分析其工序,提出合理的优化方案。

2 磨煤干燥系统流程

原煤在磨煤机中挤压和碾磨成为煤粉,来自热风炉的热惰性气体以一定速度进入干燥空间,对煤粉进行干燥,经过磨煤机顶部的旋风分离器,粗煤粉返回重磨,合格的煤粉 (满足粒度要求)由热惰性气体带出,进入煤粉收集器过滤分离,煤粉收集送入煤粉仓。分离煤粉后的热气体,经循环风机大部返回热风炉中重新作为热气体进入磨煤区,部分排入大气。

磨煤干燥系统中,关键的影响因素是氧含量、水含量、灰尘含量以及 CO含量,根据相关国家环保标准,排入大气中的灰尘含量设定为 50 mg/Nm3以下,CO设定为 100×10-6以下,氧含量设定为 8.0%以下,水含量设定为 37.5%以下。

2.1 磨煤工序

原煤在经过处理之后,进入磨煤机进行研磨,国内一般选用的是中速磨 (一般处理能力为 60 t/h左右),磨煤工序中有时由于煤质的原因,易出现架桥、堵塞等现象,可以采用原煤仓输送机械进行原煤疏松来防止架桥等现象的发生。过细煤粉在系统中任何位置发生滞留,对安全生产带来的危险性丝毫不亚于温度的影响。因此合理的选择磨煤机必须根据其下游的煤粉粒度的要求来进行选择。

2.2 热气体工序

干燥煤粉所用的热惰性气体由热风炉产生,热风炉系统是通过燃料气燃烧产生热气体,燃烧空气和稀释空气的流量根据出口温度以及氧含量进行调节。此时,可以适当的采用较大能力的燃烧风机,加大其燃烧空气流量,这样便可取消稀释风机。热风炉的燃烧能力直接决定着燃料气是否能够充分燃烧。并且其烧嘴的设计应该完全满足不同的燃料的燃烧需求(目前,开车时选用的一般为 LPG或者柴油,正常运行时则选择燃烧合成气或者天然气)。

2.3 煤粉过滤工序

热惰性气体进入磨煤区间,将合格的煤粉带入煤粉收集器中进行过滤,过滤之后的煤粉通过纤维分离器以及螺旋输送机进入粉煤仓。此段工序中,煤粉收集器是一个关键的设备,其存在着着火、爆炸等危险因素。先前的化工设计中采用的爆破片,由于在爆破之后引起停车,更换爆破片等种种不利因素,可以考虑采用开关式泄爆门 (压力到达爆破压力时,迅速打开,压力降低,同时泄爆门关闭)。

2.4 气力输送工序

传统的气力输送工序是利用氮气作为载体输送煤粉,目前国内已经有利用二氧化碳进行输送的报道,考虑到二氧化碳的成本低,来源方便,可以考虑采用二氧化碳进行气力输送。

3 关键因素分析

3.1 氧含量

氧含量在煤气化工艺中自始至终是一个关键的控制因素,其直接影响着整个化工装置的安全性。目前在设计中一般考虑控制氧含量在 8.0%以下,自始至终将整个系统控制在惰性环境中。稀释风机的流量直接影响着系统中氧含量的高低,稀释风的流量增大,氧含量也会随着升高;因此必须合理的调整稀释风机的流量,使得系统中的氧气含量始终维持在较低水平。但是过分的降低氧含量不太合理(必然会导致成本的升高以及其它参数的变化);另外氧含量的分析也需要对分析仪进行经常的校对检查,防止假信号的产生导致不必要的停车等因素。

3.2 水露点

煤粉产品在系统输送过程中,为了防止水分凝结,必须合理的控制水露点,使得系统中的水分始终维持在气化的状态下。影响水露点的因素也是稀释风机的流量,随着稀释风机的流量的增大,水含量降低。但是同样也不能无限制的增大稀释风机的流量。必须在氧含量和水露点同时满足合格的要求下,维持合理的稀释风机的流量。

煤粉中的水分分为内水和外水,外水很容易干燥而去除。煤的内在水分指吸附或凝聚在煤颗粒内部毛细孔 (＜0.1μm)中的水分。在实际测定中指煤样达到空气干燥状态时保留下来的那部分水分。内在水分多少与煤的内表面积有关,内表面积愈大,内在水分愈高。不同变质程度煤的内表面积不同,变质程度愈浅,内表面积愈大,其内在水分也愈高。的确,内在水在常温下不能失去,但加热到一定温度就能逸出,不论是多大量的内水与外水,只要在检验时按规定时间加热到 110℃,这些水分可以在生产煤粉中烘干出来。

3.3 粉尘含量以及 CO含量

煤粉收集器出口,进入循环风机的管线上设置粉尘含量的检测以及 CO的检测。粉尘含量一般控制在 50 mg/Nm以下,一氧化碳的含量一般控制在100 ×10-6以下。

3.4 有害物分析以及可采取的措施

煤粉达到一定浓度可能自燃、爆炸,人吸入粉尘易得矽肺病;噪音危害;热风炉燃料采用燃料气,易燃、易爆;有毒有害气体,氮气严重泄漏时造成区域缺氧,导致窒息;高温气体包括高温蒸汽、凝结水汽化、循环风,氮气的泄漏和排空可能引起烫伤和设备损坏。

可以采取的措施有:管道系统密闭严防泄漏;系统惰性化;氮气消防;装置内设置负压清扫系统;燃料气管道设置阻火器;动设备采用低噪音设备;强制通风;有可能因氮气泄漏造成缺氧的环境悬挂安全警示牌;在进入可能出现缺氧环境的空间进行维修或操作时,佩戴空气呼吸器。

4 环境因素分析

磨煤干燥过程中,能够影响到环境的因素主要有:煤粉的泄漏造成环境的污染;气体燃烧以及输送过程中所用的二氧化碳的排放;系统过程中污染水的排放等。煤粉泄漏引起的因素很多,主要是要对设备的加工、管道的焊接等进行严格的检验制造;气体燃烧排放以及二氧化碳输送中所用的二氧化碳,必须经过严格的处理,在排放到大气中的时候,必须满足环保的要求;系统过程中产生的污水,必须进行净化处理,严禁直接排放。