粉煤密相输送的影响因素及其处理对策分析

高静

摘 要：密相输送是气流输送固体粉状物料的过程，如果管线中颗粒流的密度接近于临界流化状态下的密度，则称为密相输送。密相输送所需要的气体流量小，但气流压降较大，颗粒的运动速度低，而粒子與管线的磨损小，输送完成后颗粒捕集容易。常见于石油催化裂化中的催化剂循环管、多嚼流化床的溢流管设备中。一般输送距离比较短。煤气化工艺是未来技术发展的主要方向，通过将煤粉和氧气在气化炉内不完全燃烧产生氢气和一氧化碳的合成气，气化炉的结构相对简单，对于煤种的选择也非常灵活，自动化程度可以得到保障。粉煤密相输送是维持气化炉稳定运行的重要保障，其进料过程是采用来自空分单元的高压氮气作为介质，将煤粉高压输送至煤烧嘴内与氧气混合进行反应，其输送稳定状态直接关系到实际的生产状况。粉煤密相输送的影响因素有很多，针对可能出现的各种因素采取有效措施，是保证煤气化稳定、高负荷运行的前提。因而需要重点关注，尤其是对其处理对策的分析。

关键词：粉煤；密相输送；影响因素；处理对策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.077

0 引言

气力输送在能源、化工产业当中得到了非常广泛的应用，并且对于粉体的密相输送也产生了很多优秀的研究成果。另外，大规模的煤气化技术由于其清洁性，也得到了社会的发展和重视。密相输送技术正是其关键技术之一，因为高压浓相输送的效率和稳定性对于煤气化技术的影响极大，因而需要重点关注。

1 粉煤密相输送的具体流程

密相输送分为发送罐输送和旋转阀输送。发送罐输送是通过将发送罐加压至一定压力，采用切换出料阀及气刀对物料进行分配来实现输送的。这种输送气流速度较低而固气比较高，输送气压力较高。输送气体常采用空气或氮气，动力一般由压缩机提供，旋转阀密相输送是采用稀相正压输送方式，而动力采用压缩机提供。系统具有较高压力、较低流速但输送能力大，对物料几乎无影响。密相输送时，颗粒是在少量气体松动的流化状态下进行集体运动，并不靠气体使它加速，固体的移动是靠静压差来推动的。在高低并列式提升管催化裂化装置中，利用斜管进行催化剂输送，就是依靠静压差。催化剂流动的推动力由斜管内料柱的静压头形成，以克服催化剂在斜管中的流动阻力和两器的压差。其中不连续密相是常用于单点供料，较长距离输送。管线中几乎充满了以柱塞流动方式向前移动的物料。管道磨蚀小、物料不易破碎。一般为正压输送。正压输送系统是以压缩空气把大量物料输送至较远距离的一种节能高效的输送方式。 其气源常采用压缩风机。

空分单元的氮气经过高压之后，通过粉煤给料罐进行加料，然后再与粉煤相混合后，调节形成煤流。煤流在获得相应速度和密度的前提下会保持相应的稳定状态，并且在没有干扰因素的情况下，其速度和密度会产生变化，流动阻力也会在这种条件下出现变化。另外，如果干扰因素产生的影响程度比较大，煤流和氮气的混合不够均匀的情况下，输煤线路也会存在着明显的不稳定。

2 影响输煤线的主要条件

2.1 煤种变化

煤种变化一般指的是原料煤种出现的变化，最主要的一点是影响到其物化性质。以常见的例子来看，粉煤的骨架密度就会有明显的变化，并且其条件还会在煤循环测试中影响到校正系数，实际的流量也会出现过高或过低的情况。此时从粉煤的密度和速度来看，都处于非常不利的条件，也不利于粉煤和氮气所形成混合物。除了这一方面的原因，粉煤粒度的分布情况也会影响到具体的输送状态。相比于传统的设计条件来说，粉煤粒度分布会导致在输送过程中的煤分层和沉降。比如当煤粒度过大时，就会导致其在管道内的正常流通情况受阻，然后影响速度和煤阀的调节作用，甚至产生卡塞情况，影响输煤线路整体的稳定性。

2.2 管道堵塞

管道堵塞一般是由异物堵塞所导致，通常情况下如果输煤线出现异物，则磨损的材料和碎片会在煤阀处出现滞留，耐磨管等管道原件附近也会有明显的受损。无论是异物还是磨损，这些都是改变粉煤运输状态的重要因素，严重时会导致煤速出现频繁波动，直接影响到煤量的测量结果，与实际的数据监测结果差距过大，最终导致输煤线的变化，对于企业本身的正常生产也会产生不利的影响。

2.3 气化炉压差

气化炉压差产生的主要机理在于煤和氧气在气化炉内产生氧化反应过后，出现了气相的反应和固相反应。这些反应都是非常复杂的化学反应过程，其中任何一个环节的变化都会直接影响到其它组分的变化，并且最终影响到几个反应的进行程度，并改变气体成分。粉煤在加压的过程中容易导致压实，致使粉煤进料的顺序出现明显的问题，使得粉煤给料罐和气化炉出现压差波动，输煤线的稳定性受到了严重影响。

2.4 通气设备受阻

通气设备的运行程度决定于通气锥能够像粉煤给料罐输入适量的氮气，同时这也是粉煤稳定输送的关键所在。当通气锥的通气量过高或过低的情况下，煤速都会有不稳定的情况产生，在密度上也会脱离正常值。同理，当通气状况非常差时，输送状态的不稳定也会导致粉煤的沉积，并且对于煤量来说也不够稳定。此外加料器如果出现破损，那么氮气分布不均匀会导致高压氮气的流动不畅，给料罐的底部受到的压力程度会比较大，波动导致粉煤流量失真，输煤线极大地出现不稳定。另外工艺条件也是影响粉煤密相输送状态的一个因素，仪表的准确性、氮气流量、输煤线的压力同样也是引起煤量波动的重要条件。

2.5 输送压力和固气比

系统发送罐压力即为输送压力，煤粉和输送氮气的质量会随着输送压力的变化而产生变化。可以了解到的一点在于，输送压力的提升会让煤粉和输送氮气的质量流量出现明显提升。实际上煤粉质量流量的相对增加趋势是要低于氮气质量流量的相对增加含量。而固气比则是煤粉流量和输送气体之间的比值，也是生产过程中需要重点关注的参数。由于气体体积流量受到气体压力和温度的影响程度会比较大，所以相对而言，固气比和输送压力与煤粉之间会存在着流量关系。随着输送压力的提升而产生变化。endprint

3 如何进行有效地处理

3.1 煤种校对

校对的目的在于，当输煤线管道阻力系数变化程度相对较大的情况下，煤循环测试的结果可能会出现明显的不准确，此时在开始前应该对输煤线进行测量和数据对比，将误差进行记录后，以便于及时解决。保障正常生产的过程中工况和事先测定好的数据能够保持一致。因此需要特别重视校对，做好矫正工作，减少在生产过程中产生的误差，切实提升生产效率。

3.2 阻挡异物

由于异物的产生多半是因为原料中本身含有杂质或是纤维材料，而布袋和其它材料在受损的情况下会进入输煤线路当中，会影响到输

煤线路整体的运行情况。因而具体的解决办法是在试车后，在磨煤环节进行纤维分离，安装位置在布袋过滤器之后，目的在于防止异物过分进入输煤线路当中。

3.3 降低压力波动

压力波动的调节可以从两个方面入手，首先是在仪表的吹扫量上面，可以根据设计的要求进行调整，并且尽量降低气量。此外粉煤给料罐在通常情况下应该将料位保持在尽量低的水平，便可以最大程度降低除桥产生的压力波动。实际上粉煤放料系统的功能性需要高度重视，并且在一般情况下要大于负荷的需要。因为在粉煤放料罐和给料罐联通之后，需要保障放料时间能满足实际的要求，并且在此基础上消除两者联通过程中出现的压力波动，防止导致除桥产生的压力波动堆积。

3.4 防止粉煤过度压实

防止粉煤过度压实的目的在于保障放料系统设备一定的通气能力。而要降低放料罐和给料罐的磨损情况，就需要减少放料除桥的次数，其核心工作也在于防止粉煤的过度压实。此时应该先寻找充压氮气之间的合理比例，才能保障设备的通气能力。需要注意的一点在于放料氮气罐的压力应该始终比粉煤放料罐的压力要大，这样做的目的在与减少粉煤逆向流动的可能性，可以有效降低在设备出现故障或损坏的前提下损伤其它通气设备。

3.5 设备的维护保养工作

设备的维护和保养工作需要结合通气设备的实际状况，在设备不使用的期间，进行拆检，重点是对于放料罐、给料罐、加料器等经常使用的设备的维护和保养，并且及时发现破损或是老化的设备，以便于及时维修和更换。通常而言放料罐的通气锥可以再生，只要通过通入氮气的方式即可维持正常。另外在装置停车之后，放料罐和给料罐应该保持良好的循环，并在停车期间保证一定含量的氮气可以进行清洁工作。

4 结语

通过研究，可以看出在消除了粉煤密相输送的影响因素之后，煤气化装置的运行会变得更加平稳，所煤烧嘴频繁跳车的情况得到了有效缓解，粉煤气化和设备的运行也变得更加稳定。该项技术作为新型技术，在未来必然会有更加广阔的发展前景。

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