粉煤气化装置快捷拆装式充气锥优化改进

李俊杰, 张林峰

(安徽晋煤中能化工股份有限公司， 安徽临泉 236400)

在安徽晋煤中能化工股份有限公司(简称中能化工)航天炉粉煤加压气化装置中,充气锥是保证系统安全稳定运行的关键设备之一。然而在实际运行中，由于粉煤中经常出现异物(陶瓷片、金属等)，导致在充气锥内部变径处经常有磨损、磨烂的情况，造成设备安全隐患。充气锥质量大，登高检修困难，耗费大量人力物力，充气锥检修更换频繁且检修时间长[1-2]。充气锥管和直管连接处使用1 a左右就会磨损损坏，不能充分利用；充气锥烧结金属部分的使用寿命为3 a，耗费成本大。

1 存在的问题

由于粉煤中出现的异物(陶瓷片、金属等)及粉煤本身的冲刷力，导致充气锥每次更换后大约使用1 a，锥管段和直管段就会出现磨损，进而损坏(见图1)。

图1 充气锥锥管段和直管段磨损

如果将充气锥连同烧结金属体一起换掉，1个充气锥的成本约3万元，中能化工一期、二期6个充气锥每年全部更换1次约18万元(不包含人力、物力费用)。同时，检修工作需要投入大量的人力、物力和精力，效率低、经济性差、作业安全风险大。

充气锥损坏后不及时更换将造成以下后果：

(1) 充气锥破损会破坏粉煤的流态化，致使粉煤锁斗下粉煤不顺畅，锁斗底部煤粉架桥；下料困难将造成煤粉给料罐出现料位低的现象，严重时会导致煤粉给料罐内没有煤粉。为了应对煤粉给料罐液位低的情况，气化系统需要降负荷，导致甲醇产量受到影响。

(2) 充气锥破损易使煤粉和充气锥碎片进入冲压管线，导致管线堵塞及加压输送系统冲压时间增长。

检修充气锥需要组织大量人力协同作业，整体拆装麻烦，托运、吊装、安装工具需求多。充气锥备件的采购及准备，以及消耗品的准备耗时久、花费多。检修充气锥对安装人员的业务技能和操作技术要求高；同时，由于检修环境受限，登高作业不便于操作，若延长检修还会影响整体生产。因此，优化改进充气锥的拆装更换工作迫在眉睫。为了快捷地检修更换充气锥，对充气锥的检修工作方式和内容进行优化，将充气锥易损坏部位分离出来。

2 改进方案

将易磨损的部位在锥管段做成组合式，检修时只要将充气锥壳体下部小法兰(见图2)拆下，即可将充气锥的锥管段和直管段取出。这极大地减少了人员的工作量，同时提高检修更换效率。检修时可以直接拆下充气锥壳体下部小法兰，节省对笨重的充气锥的大量拆装工作；而每次检修使用过1次的烧结金属体，还可以在改造后继续使用[3-4]。

1—法兰环;2—锥体2；3—筋板；4—充气锥；5—锥体1；6—接头；7—O形圈1(Φ136 mm×52.2 mm);8—连接管；9—O形圈2(Φ38 mm×3.5 mm)。

改进后充气锥的易损坏部位在直管段与锥管段接口处上下5 cm左右；将锥体出口变径处改成两段承插式，中间加O形圈密封。充气锥壳体下部小法兰通过螺栓连接，当充气锥和外筒与金属烧结体(见图3)连接密封后，通过此法兰，将充气锥完整封闭在壳体内。

图3 充气锥装配示意图

3 效果检验

改进后的充气锥达到了预期的检修效果，2019年系统运行半年多，未出现异常。改进后充气锥的检修工作效率得到了大幅度的提升，大大降低了检修成本。

3.1 直接经济效益

每个充气锥(连同烧结金属)的价格约为3万元，若只检修更换直管段和锥管段价格约为2万元，每个充气锥节省1万元；2套航天炉每年需更换6个充气锥，则每年可以节省6万元。按烧结金属体的使用周期3 a计算，每个充气锥使用周期可以节省18万元。

3.2 间接效益

将整体式充气锥分为两段式承插式中间加O形圈密封的改造，可产生以下几方面的间接效益：

(1) 每次检修多耗费时间内损失的生产效益。

(2) 每次检修开停车需放空大量原料气等。

(3) 充气锥损坏碎片进入系统，对生产的影响。

(4) 检修所涉及的人力、物力等。

4 结语

该装置由多个部件成锥形结构，便于粉煤的快速卸出，锥形整体呈斜45°流线形结构，利于粉煤靠自重力自动快速落下。该装置多处通过法兰和O形圈连接的配合使用方式，可实现化工生产中锥体快速卸出工作，具有安全、快捷、稳定的效果，便于维护装置。

该装置大大简化了充气锥的装卸工作，对充气锥进行保护性、节约性的装卸，同时降低了操作人员的受伤害概率，省时省力，经济效益可观,可广泛推广应用。