磨煤干燥装置煤粉收集器设备选型的优化

光　辉，弥　勇

（1.北京航天石化技术装备工程公司，北京100076；2.中国寰球工程公司，北京100029）

磨煤干燥装置煤粉收集器设备选型的优化

光辉1，弥勇2

（1.北京航天石化技术装备工程公司，北京100076；2.中国寰球工程公司，北京100029）

对磨煤干燥装置中的关键设备煤粉收集器设备选型的优化进行初步的阐述，对其影响煤粉收集器的运行参数进行了分析，为煤粉收集器设备的选型以及优化提供理论参考。

煤粉收集器；过滤面积；风速

目前我国煤化工发展较为迅速，在众多煤气化工艺中，加压气流床粉煤气化技术应用最为广泛，而煤粉制备与干燥系统是该技术所必需的一个工艺过程。

煤粉的制造和输送属于粉体工艺中的重要组成部分，而煤粉分离在这个工艺段中又处于一个重要环节，煤粉袋式过滤器是这个环节的重要工艺设备[1]。

煤粉收集器作为煤粉制备与干燥系统中的关键设备，对于装置的运行和长期稳定操作起着至关重要的作用。因此，有必要对本设备进行优化，以利于装置的安全稳定运行。

1　煤粉收集器工作原理

煤粉收集器一般布置在磨煤干燥装置的最顶部，用于过滤分离来自于磨煤机的热惰性气体以及干燥煤粉。分离之后的合格煤粉经由煤粉收集器底部的旋转给料阀输送至下游装置，分离的循环气体经循环风机返回装置循环利用，部分放空。

混合一定粒度煤粉的惰性气体由中箱体下部进入，经过煤粉收集器内部缓冲区使混合煤粉的气流扩散，减速后到达滤袋。煤粉阻留在滤袋外表面，干净气体穿入滤袋内，经袋口进入上箱体，再由出风口排出，经过循环风机再次进入磨煤机。随着滤袋上的煤粉层不断增厚，设备阻力逐渐上升，达到设定值后，控制系统发出信号，对滤袋进行清灰。

清灰方式为在线脉冲喷吹。喷吹装置上的脉冲阀得到信号后，瞬间将压缩氮气释放，经喷吹管上的喷嘴进入滤袋，滤袋外壁的积粉受到强烈冲击而脱离滤袋并落入灰斗，从而保证滤袋良好的透气性。由于脉冲喷吹过程非常短暂，不会影响设备整体的正常过滤作用。

2　煤粉收集器选型优化

2.1设计输入条件

①进入煤粉收集器的热烟气流量为150000m3/h，温度100℃；②进入煤粉收集器的煤粉流量为35t/h，温度100℃；③煤粉收集器入口含尘浓度≤200g/Nm3；④煤粉收集器出口含尘浓度≤10mg/L。

2.2过滤面积

式中：Q-处理烟气量，m3/h；V-过滤速度，m/min。

根据规范，袋式除尘器的过滤速度根据清灰方式、烟气和粉尘性质以及滤料考虑，无脱硫设施时小于1.2m/min，有脱硫设施时宜小于0.95m/min。

过滤速度（横轴m/min）与过滤面积（纵轴m2）的线性关系见图1。

图1　过滤速度与过滤面积的关系

由图1可以看出，随着过滤速度的增大，所需过滤面积随之减小。

2.3漏风率

漏风率是按照设备的大小以及设备尺寸详细数据考虑的。在整个磨煤干燥系统过程中，煤粉收集器漏风量的大小决定着整个磨煤干燥系统的循环风量。因此，煤粉收集器的漏风率可以按照经验值并结合设备大小考虑，一般选择在循环风量的2%～3%左右。

2.4过滤风速

煤粉收集器进口的风速，按照设计规范一般维持在16～18m/s左右。风速过低，则选择的管径过大且输送困难；风速过大，则对于煤粉收集器的冲刷磨蚀较为严重，降低煤粉收集器寿命。

因此，煤粉收集器入口处有必要设置风速减速设施，考虑设置弯头、方便圆等扩径处理，扩大热烟气进入煤粉收集器的通径，达到一定的减速效果，防止过高的风速冲刷滤袋。

2.5煤粉收集器旁侧的循环风机放空管线

磨煤干燥装置中，循环风机放空管线一般设置为高点排空，设置在煤粉收集器旁，由于循环气中含有约30%～40%的水蒸气，在放空点处，经常导致蒸汽冷凝，严重覆盖煤粉收集器设备区域，且循环气中还含有部分氮气，对煤粉收集器检修巡检人员会造成较大的人员伤害，不利于设备检修以及人员操作。

因此，循环气放空管线有必要抬高放空点的高度，且考虑现场装置的全场风向，使得在煤粉收集器顶部检修或者操作人员始终处于较为安全的环境中。循环气放空处需设置防雨罩以及防鸟罩，由于此处水量较多、氧气较少，设置防鸟罩可以避免鸟类动物误入装置区，对设备的运行造成影响。

2.6煤粉收集器出口烟气含尘量

煤粉收集器内部进行过滤分离之后，合格的煤粉输送至下游，过滤分离之后的气体经循环风机返回利用，部分放空，因此，煤粉收集器出口的粉尘含量需要进行合理的设计，使其满足国内日益严峻的环保排放标准。在箱体过滤室内设置气流分布室，对含尘气流进行有序地组织，严格控制每个段落的气流速度，煤粉直接进入灰斗内，减少滤袋的过滤负荷。

另外，煤粉收集器一般设置有定压和定时两种电磁阀脉冲反吹方式。定压方式在初期使用，一般待装置运行稳定之后，可以设置为定时脉冲反吹方式。

滤袋的寿命也直接决定着煤粉收集器的过滤效果。在滤袋的合理使用期间，需严格控制进入煤粉收集器的热烟气温度在水露点以上，但是也不能过高，否则会导致煤粉收集器滤袋焖燃损坏。滤袋如果破损严重，会有大量的粉尘排放至大气中，造成严重的环境污染。除了控制温度之外，合理地调整磨煤机的磨辊加载力以及旋转分离器转速也是必要的，必须保证合格粒度的煤粉进入煤粉收集器。如果粒度过大，会刮损煤粉收集器滤袋，也会造成粉尘含量超标，严重时会导致系统紧急跳车。

2.7煤粉收集器卸爆

煤粉收集器必须设置可靠有效的卸爆阀，用于煤粉收集器内部超压所致的压力卸爆，卸爆阀必须考虑压力灵敏且完全卸爆；同时，在煤粉收集器卸爆阀周围必须预留有效的卸爆空间，不可设置影响卸爆阀卸爆面积的建构筑物以及设备。

3　结论

本文针对煤粉收集器的部分参数以及安全操作进行了初步阐述，可为磨煤干燥装置中煤粉收集器的选型以及安全操作提供一定的参考依据。

[1]韩延阳，王潇宇，王建军.煤粉袋式过滤器内煤粉结块、积煤的分析及安全总结[J].化工技术与开发，2013（3）：63-64.

Optimization of Coal Dust Collector Equipment for Coal Milling and Drying Unit

GUANG Hui1，MI Yong2
（1.BeijingAerospace Petrochemical Technologyand Equipment EngineeringCompany，Beijing100076，China；2.China Huanqiu Contracting&EngineeringCorp.（HQCEC），Beijing100029，China）

This paper made preliminary analysis for coal dust collector of coal milling and drying unit.We considered operation parameters of the coal dust collector in the coal milling and drying unit.This parameter could provide reference and theoretical guidance for the equipment chooses.

coal dust collector；filter area；wind speed

10.3969/j.issn.1008-553X.2016.04.038

TQ051.8+92

A

1008-553X（2016）04-0103-02

2016-01-21

光辉（1980-），男，毕业于北京航空航天大学，工程师，从事煤化工研发工作，13811706815，engineermiyong@163.com。