半水煤气除尘系统改造

陈晓峰，卢元霖

（1.新疆轻工职业技术学院化工技术分院，新疆乌鲁木齐830021；2.新疆宜化化工有限公司能源事业部，新疆昌吉831100）

新疆宜化能源事业部现有20 台造气炉，共20台造气炉旋风除尘器。由于新疆煤特性（挥发分高，容易自燃）和气候原因，以前安装的自动喷水排渣装置不能将除尘器内粉煤灰及时排除，致使旋风除尘器堵死。现在，半水煤气带出的大量粉煤灰通过洗气塔洗涤后进入造气循环水，从循环水池内抓出的沉渣高达350t·d-1（含40%水分），通过内转车辆转运至戈壁滩晾晒后，再转回煤场供锅炉掺烧。存在问题：（1）厂区堆放大量粉煤灰，容易自燃；（2）每日内转量较大，增加了车辆拖灰费用；（3）半水煤气中大量带出物进入循环水，导致循环水水质变差。综上所述，经调研公司决定新建造气炉气力输送系统。

1 气力输送系统工艺概述

气力输送是利用气体能量输送散状固体颗粒物的一项有效技术，广泛应用于水泥、冶金、化工、电力等行业。气力输送以空气作为输送介质，利用气流的波动，来输送粉粒状物料的一种新型流体输送装置，依据工作原理，气力输送装置主要分为吸送式和压送式两大类,仓泵气力输送系统采用压送方式输送,利用管道输送，输送物料不受自然条件影响，无污染和也不会受潮,仓泵气力输送的系统采用的是PLC 控制系统，操作系统的稳定性强，是理想的气力输送设备。

任何一种气力输送方式均需要一个把物料送入管道的装置。仓泵就承担着这样的任务，仓泵又称仓式泵是在高压下（约700kPa 以下）输送粉状物料的一种比较可靠的密相动压气力输送装置，按仓式泵的卸料方式分为两种：一是在底部设置流态化充气板（层）,或其它方法使物料得以流态化;使物料在上部卸出为上引式仓泵,二是物料通过充气槽充气底部出料为下引式仓泵。见下图。

图1 上引式仓泵Fig.1 Upper sample pump

图2 下引式仓泵Fig.2 Bottom sample pump

2 技术改造方案

2.1 设计要求（设计参数）

将现有20 台造气炉旋风除尘器收尘物料送至热电事业部炉前仓；在每台旋风除尘器灰斗下设一台过渡仓，过渡仓下设一台仓泵，通过管道输送至热电事业部，在热电事业部设一座接收仓，煤粉经过接收仓后降温送到锅炉。

表1 物料参数Tab.1 Material indexes

2.2 方案选择

由于下引式多仓泵浓相正压气力除灰系统具有不堵管、能耗小适合长距离输送其输送几何距离最长可达到2000m 以上，出力达到200t·h-1以上，低流速、低磨损、维护工作量小等特点，因此，本项目煤粉灰输送采用正压浓相输送系统，及下引式流态化仓泵设计。

3 改造过程

3.1 改造方案

每台旋风除尘器灰斗下设置一台过渡仓，过渡仓下设1 台LP1.0 仓泵，单侧10 台仓泵分成4 组，每2 台或3 台仓泵串联成1 组，20 台仓泵分成8组；单侧4 组仓泵共用1 根输灰管送至接收仓；4 组仓泵交替运行，一组输送，另外三组进料，20 台仓泵共设2 根输送管。由于输送距离长，输灰管采用两级变径管，管径为DN150 →DN200 →DN250，当直管段超过100m 时设置管道补偿器。为防止长距离输送物料沉降，每根输送管道沿途设置3 组11 套增压补气装置（间隔80m 设置1 套），可以根据输送情况选择自动开启1～3 组，输送气采用压缩N2。

3.2 工艺流程

旋风除尘器灰斗→手动闸阀→预进料阀→过渡仓→手动闸阀→进料阀→仓泵→出料阀→输送管道→接收仓→降温后到锅炉

3.3 LP 型仓泵输送系统工作过程

（1）预进料阶段：初始工作时，打开过渡仓排气阀、检测灰斗料位，若对应灰斗无低料位报警时打开预进料阀，当料加装到预定位置时，料位计到高料位或进料时间到发出料满信号；关闭预进料阀，延时,关闭过渡仓排气阀，则预进料过程结束；在这一过程中，料位计为主控元件，进料时间控制为备用措施。只要料位到或进料时间到，都自动关闭预进料阀。

（2）进料阶段：仓泵排气阀打开，接着仓泵进料阀开启进料；当料加装到预定位置时，进料时间到发出料满信号；关闭仓泵进料阀，延时,关闭仓泵排气阀，则进料过程结束。

（3）流化、加压阶段：在进料阀、排气阀关闭后，开启流化气阀（流化气、背压气），对仓泵进气加压，对物料进行流化；接着开启主送进气阀，继续对仓泵进气加压、流化。

（4）输送阶段：当仓泵泵体内压力达到开泵的设定值时，打开出料阀，打开助吹进气阀，仓泵在流化气、背压气、主送气、助吹气共同作用下，物料正常输送。当物料接近送完时，仓泵泵体内压力会逐渐下降，当达到预定关泵压力时，关闭流化气阀（流化气、背压气），延时，关闭主送进气阀，输送阶段结束。

（5）清扫管道阶段：在关闭流化气、背压气主进气后，延时数秒，助吹进气阀也关闭，接着关闭出料阀，一个完整的运行过程结束。

（6）输送结束后，仓泵回到进料阶段。仓泵输送系统按照上述设定程序循环运行，无须人工干预。

（7）输送系统采用最先进的“稳压输送”专利技术。该技术具有输送稳定，不会出现堵管；输送浓度高，能耗低。依据输送管道压力变化，自动调度流化进气、背压进气开关，控制和保持输送管压力始终维持在设定值之间稳压输送。当输送管压力高于设定值1 时，关闭流化气、关闭背压气，减少物料进入输送管道，降低输送管压力，但关闭流化进气、关闭背压进气的瞬间，输送管压力会惯性上冲到一定值后压力回落；当输送管压力低于设定值2 时，再开启流化进气、开启背压进气，增加物料进入输送管道，提高输送管压力，但开启流化进气、开启背压进气的瞬间，输送管压力会惯性下降到一定值后压力回升，如此循环直至结束。

图3 稳压调度特性曲线Fig.3 Stabilized voltage characteristic

该项技术能够实现输送曲线实时可控性，有效地降低了输送管道的磨损，减少高压输送对管道弯头的冲击，延长管道及弯头的使用年限，配合采用的复合陶瓷大曲率半径耐磨弯头（R=5～6DN），能够确保弯头的使用寿命不低于50000h。

（8）仓泵运行方式为自动、手动、远操3 种运行方式，在操作员站上可进行自动、手动运行模式切换功能。

3.4 排堵事故处理方式

当输送管道压力达到预定警戒值并持续30s后，系统报警示意堵管，一旦发生堵管可按下列程序利用排气阀进行排堵。（参与排堵的阀门、仪表为排堵阀、助吹进气阀、输送管压力变送器）

（1）开启靠近出料口仓泵的排气阀。

（2）打开助吹进气阀，对输送管进行加压，使输送管的堵点与排堵阀之间的空腔内充满压缩空气。

（3）查看输料管压力变送器的压力值是否已到设定压力，一般为0.4MPa 左右，若已达到则将助吹进气阀关闭。

（4）将仓泵排堵阀突然打开，利用压力差，使输送管堵点与排堵阀之间空腔内的压缩空气，通过排堵阀回到排气仓。

（5）当输送管压力降至0MPa 左右时，关闭出料阀。

（6）打开助吹进气阀，对输送管进行加压。

（7）进气压力上升到排堵设定值（观察压力变送器）。

（8）返回第三步骤直至管道排通。

（9）清扫管道阶段：在关闭流化气、背压气、主进气后，延时数秒，助吹进气阀也关闭，一个完整的运行过程结束。

（10）输送结束后，系统回到预进料阶段。仓泵输送系统按照上述设定程序循环运行，无须人工干预。

4 输送系统主要工艺设备技术参数

输送系统主要工艺设备技术参数见表2。

表2 压力输送设备Tab.2 Positive delivery device

表3 输送技术参数Tab.3 Delivery parameters

5 改造后气力输送系统运行情况

（1）气力输送系统于2014年9月23日至9月26日现场电磁阀箱与DCS 控制系统联动测试完成，输入输出通电测试通过；现场各阀门调试完成；仓泵部分、管道部分的密封性能实验合格。2014年12月15日全部输送成功。

表4 仓泵密闭实验记录表Tab.4 Silo pump hermetically sealed experiments

空载运行时系统的参数设置如下表5：

表5 空载运行时系统的参数Tab.5 No-load run parameters

测试结果：系统空载运行，检查仓泵各部件使用情况良好，系统稳定，空载试验通过。

根据手动送料的情况调节进气阀组开度、调整进气量，重新设定系统参数，启动系统自动程序，系统开始按预定程序自动输灰。设定系统参数见表6。

表6 系统运行参数Tab.6 System running parameters

（2）运行总结：能源事业部安装1#～20#炉气力输灰装置已调试、开车成功。目前，输送系统投运后运行稳定，各项工艺参数均达到预期要求。

表7 气力输送系统情况记录表Tab.7 Pneumatic transmission system

6 结语

本次改造达到了改造的预期目标,气力输灰自开车以来运行正常,能源事业部造气炉70%的灰送至热电（输送量15t·h-1）；循环水运行状况改善明显，每小时减少50t·h-1换水量；大大提高了生产效率和经济效益。

气力输送虽属于环保设备但能耗相对较高，本设计比较了国内外各种气力输送工艺，从节能的原则出发，对影响气力输送能耗的诸多因素加以研究和分析，提出一些有效的节能措施，例如采用内旁通管补气方式可以在输送过程中根据输送管道中的输送状态辅管自动向主输送管道供气，输送管路变径降低气速减少阻力，系统采用的是PLC 控制系统较少了料气比，但目前运行中除尘器料位计远传显示容易出现不正常。堵管现象时有发生，因此，仪表控制的显示和控制保养维护是该系统运行的关键。

［1］杨家顺.20 万吨/年合成氨煤气化装置仓式泵气化输送自动控制系统［J］.化工管理,2014，（4）：160-162.

［2］苟剑锋，曾正中.密相流态化气力输送技术的工业试验研究［J］.环境污染治理技术与设备,2006，（4）：140-144.

［3］罗驹华,徐德龙,肖国先.一种新型连续供料气力输送装置［J］.现代化工,2002，（9）：40-44.

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