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解決氯甲烷流量表故障的實(shí)驗(yàn)方案說明

摘要:水煤漿為氣化反應(yīng)的重要原料,水煤漿成漿性能、濃度以及粘度對(duì)氣化反應(yīng)有著重要影響,尤其是濃度影響。如果濃度偏小,就會(huì)增加較多能耗,并且降低系統(tǒng)有效氣產(chǎn)率,所以水煤漿濃度提高是降低成本的重要手段。但在實(shí)際生產(chǎn)中,隨著煤漿濃度提升,水煤漿越來越難以通過滾筒篩,產(chǎn)生跑漿現(xiàn)象,給工藝人員帶來較大工作量。為了改善此種狀況所帶來的影響,對(duì)磨煤機(jī)跑漿進(jìn)行了回收優(yōu)化實(shí)驗(yàn),通過配備跑漿回收裝置,將煤漿回收,并重新返回磨煤機(jī)進(jìn)行研磨。本次研究的目的在于減少現(xiàn)場工藝人員勞動(dòng)強(qiáng)度,降低煤漿粒度分布,提高水煤漿濃度。
煙臺(tái)萬華氣化裝置使用氯甲烷流量表制備水煤漿供氣化爐使用,氯甲烷流量表出口處設(shè)置有滾筒篩 , 對(duì)水煤漿進(jìn)行過濾。合格的煤漿穿過滾筒篩篩孔進(jìn)入小煤漿槽,進(jìn)而送入氣化爐系統(tǒng);進(jìn)入滾筒篩的水煤漿設(shè)計(jì)濃度為 59%. 隨著煤氣化工藝不斷發(fā)展,煤漿濃度逐漸提高,不僅降低了生產(chǎn)能耗,而且能夠提高工藝氣產(chǎn)氣率。通過 Aspen Plus 軟件模擬運(yùn)行結(jié)果,可知煤漿濃度每提高 1.0%,對(duì)應(yīng)氧耗減少4.4Nm3/1000Nm3,煤耗降低 3.4Kg/1000Nm3。因此,為了降低生產(chǎn)成本,提高有效氣產(chǎn)量,水煤漿提濃逐漸成為各煤化工企業(yè)的重點(diǎn)節(jié)能項(xiàng)目。然而,在煤漿提濃狀況下,*易發(fā)生磨煤機(jī)跑漿情況,即水煤漿不能完全通過滾筒篩而被螺旋擋板帶出系統(tǒng)外,此種異常生產(chǎn)狀況稱為跑漿,需要人為干預(yù)進(jìn)行清理;不僅影響現(xiàn)場衛(wèi)生、污染嚴(yán)重,還加重了工藝人員勞動(dòng)強(qiáng)度。通過對(duì)跑出煤漿進(jìn)行分析研究,通過檢驗(yàn)測(cè)出數(shù)據(jù)進(jìn)行了跑漿回收裝置設(shè)計(jì),并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)嘗試,該系統(tǒng)可代替人工清理,獨(dú)立于主裝置,不會(huì)對(duì)主裝置穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響。
1 磨煤機(jī)跑漿原因及跑漿物質(zhì)實(shí)驗(yàn)分析
1.1 鋼棒影響
磨煤機(jī)制漿原理如下:不同規(guī)格的鋼棒按照一定配比在磨煤機(jī)內(nèi)襯板帶動(dòng)下做自由落體運(yùn)動(dòng),通過鋼棒研磨制備合格水煤漿。磨煤機(jī)筒體內(nèi)部鋼棒總數(shù)量越多,則煤漿研磨程度越大,煤漿粒度越細(xì),煤漿顆粒的比表面積加大,顆粒間分子作用力加大,表現(xiàn)為煤漿粘度增大,通過滾筒篩篩孔時(shí)阻力增大;相反,鋼棒量減少,則煤漿粒度增大,容易產(chǎn)生粒度較大的煤漿顆粒,不容易通過滾筒篩;粗鋼棒多則煤漿中粗粒字較多,細(xì)鋼棒多則煤漿中細(xì)粒子多。另外,氯甲烷流量表中的鋼棒在磨損到一定程度后會(huì)發(fā)生斷裂,斷裂后的鋼棒不會(huì)隨煤漿進(jìn)入系統(tǒng),會(huì)隨著跑出煤漿一同帶出系統(tǒng)。
1.2 磨煤機(jī)進(jìn)料影響
磨煤機(jī)進(jìn)料量多,煤漿在磨機(jī)中停留時(shí)間短,研磨程度小,煤漿出料粒度就大;相反,磨煤機(jī)進(jìn)料少,在磨機(jī)中停留時(shí)間就長,煤漿出料粒度就細(xì)。同樣,磨煤機(jī)跑漿跟磨煤機(jī)入口進(jìn)料粒度有關(guān),在相同時(shí)間內(nèi),進(jìn)料粒度越大,則出料粒度越大;進(jìn)料粒度越細(xì),則出料粒度也越細(xì)。
1.3 跑漿物質(zhì)實(shí)驗(yàn)分析
對(duì)跑漿進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn),跑漿是一種由煤漿和一些雜質(zhì)混合而成的半流體物質(zhì),當(dāng)氯甲烷流量表使用煤倉中煤堆中上部煤時(shí),由于煤質(zhì)較好,跑漿中小煤塊*少,性質(zhì)同正常煤漿,只是固含量稍高;而使用煤堆底部的煤時(shí),煤質(zhì)差氯甲烷流量表研磨不充分,跑漿中含有約 15% 的小煤塊,分析后的跑漿物質(zhì)參數(shù)如表 1 所示。

2 提高煤漿濃度的通用措施
根據(jù)氯甲烷流量表跑漿原因可以了解到,在保證氯甲烷流量表不存在跑漿情況下,制備高品質(zhì)煤漿需要滿足兩點(diǎn)要求,即較小入口原煤粒度和較低磨機(jī)負(fù)荷,保證原煤在磨機(jī)內(nèi)部有較長停留時(shí)間與充足滾筒篩過濾面積 . 通用的方法一般有以下兩種,如表 2 所示。

3 跑漿回收工藝設(shè)計(jì)流程簡介
通過以上煤漿提濃通用方法優(yōu)缺點(diǎn)比較可以了解到,在現(xiàn)有設(shè)計(jì)條件基礎(chǔ)上,煤漿濃度提升會(huì)帶來一定設(shè)備損耗及能源損耗。針對(duì)這種情況,為了達(dá)到節(jié)能而保證氯甲烷流量表不跑漿,對(duì)于磨機(jī)跑漿問題進(jìn)行改善,對(duì)跑漿進(jìn)行回收,重新送回磨煤機(jī)進(jìn)行二次研磨,降低了氯甲烷流量表入口原料煤的粒度;同時(shí)降低了人員勞動(dòng)強(qiáng)度,改善了現(xiàn)場衛(wèi)生情況。具體跑漿回收裝置設(shè)計(jì)流程如圖 1 所示。

3.1 跑漿回收裝置流程介紹
跑漿回收工藝主要設(shè)備包括跑漿罐、跑漿泵以及相關(guān)閥門管件等附屬設(shè)備。跑漿回收裝置主要流程如下:跑出磨煤機(jī)的煤漿從滾筒篩的排渣管流下,經(jīng)過進(jìn)料斗中鐵絲網(wǎng)濾去夾帶鋼棒后進(jìn)入跑漿罐儲(chǔ)存,裝置實(shí)驗(yàn)中觀察到的*大跑漿量為 0.65m3/h,但跑漿流量十分不穩(wěn)定,料斗和鐵絲網(wǎng)同時(shí)啟到緩沖跑漿進(jìn)入罐內(nèi)的作用;鐵絲網(wǎng)上方設(shè)置有 IW 水噴頭對(duì)鐵絲網(wǎng)上堆積跑漿進(jìn)行沖洗,提高跑漿流動(dòng)性;沖洗水量正常操作流量為 0.5m3/h。跑漿罐容積為7m3,罐中設(shè)置有垂直攪拌設(shè)備以防止煤漿沉降,罐底為圓底使跑漿中的煤塊沉積在底部,定期從底部排渣口排出;圓底容納煤塊的容積為 1m3/h,罐內(nèi)設(shè)置液位計(jì)。
罐體側(cè)方靠下位置設(shè)置出口閥和出料管線,出料管線接入放置于地面跑漿泵,出料管線上設(shè)置 IW 水沖洗管線和沖洗閥,IW 水沖洗管線的*大流量為 5m3/h。跑漿泵出口管線連接到氯甲烷流量表進(jìn)料口處,跑漿泵、出口閥和 IW 水沖洗閥由跑漿罐液位控制。
3.2 跑漿回收裝置設(shè)計(jì)運(yùn)行程序步驟
*一,投用。系統(tǒng)投用前,確認(rèn)排渣閥關(guān)閉,打開稀釋水閥,將液位對(duì)泵和攪拌系統(tǒng)的邏輯控制投用。
*二,高液位觸發(fā)邏輯。液位高于 L2 后,跑漿罐出口閥打開,泵啟動(dòng),跑漿通過跑漿泵送回氯甲烷流量表入口。
*三,低液位觸發(fā)邏輯。液位高于 L1 時(shí),攪拌系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn),低于 L1 時(shí)停止;液位低于 L1 時(shí),觸發(fā)沖洗停泵程序,出口閥關(guān)閉,沖洗水閥打開,沖洗管路 5min,之后泵停止運(yùn)行,沖洗水閥關(guān)閉。
*四,排渣。排渣前由中控降低氯甲烷流量表進(jìn)煤量,降低煤漿濃度,使?jié)L筒篩不跑漿,并關(guān)閉稀釋水閥;隨后啟動(dòng)跑漿程序。跑漿程序啟動(dòng)后,泵啟動(dòng),降低液位至 Lmin 后觸發(fā)沖洗停泵程序?,F(xiàn)場人員確認(rèn)收集車就位,打開排渣閥;現(xiàn)場人員確認(rèn)排渣完畢后,關(guān)閉排渣閥,將磨機(jī)進(jìn)煤量調(diào)至正常,打開稀釋水閥。
4 實(shí)驗(yàn)運(yùn)行效果分析
通過近半個(gè)月實(shí)驗(yàn)運(yùn)行,在實(shí)際使用過程中發(fā)現(xiàn)實(shí)際效果并不是特別理想,雖然在一定程度上減少了工作人員勞動(dòng)量,但是對(duì)于煤漿濃度提升沒有明顯改善,存在一些阻礙因素,影響了實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行,主要問題如下。
*先,跑漿罐入口管線過濾器堵塞,跑漿無法順利進(jìn)入跑漿罐。此處設(shè)計(jì)過濾器的目的是為了防止較大顆粒雜志進(jìn)入跑漿罐從而堵塞跑漿泵。后期整改措施為取消此處過濾器,使煤漿能夠順利進(jìn)入跑漿罐。
其次,跑漿泵堵塞,無法正常打量。雖然跑漿罐內(nèi)有攪拌器,但是跑漿泵是間歇運(yùn)行,跑漿中大部分顆粒在跑漿罐內(nèi)部聚集到罐底,當(dāng)跑漿泵啟動(dòng)時(shí),較多的煤漿大顆粒進(jìn)入到跑漿泵,導(dǎo)致機(jī)泵堵塞。后期整改措施為增加跑漿罐罐底排污開啟頻次,降低大塊顆粒煤進(jìn)入跑漿泵的可能性。
*后,跑漿容易在滾筒篩跑漿口斜坡處聚集。由于跑漿自身性質(zhì),跑漿流動(dòng)性及穩(wěn)定性*差,跑漿進(jìn)入到跑漿回收罐入口管線處有一定坡度,大約為 45°,跑漿在此處特別容易聚集。針對(duì)這項(xiàng)問題,解決措施為在斜坡處增加IW 持續(xù)小流量沖洗,把跑漿進(jìn)行稀釋后返回磨煤機(jī)。但是此項(xiàng)整改措施增加了磨煤機(jī)進(jìn)料的水煤比調(diào)節(jié)難度,磨煤機(jī)進(jìn)水量不確定使得煤漿濃度不易調(diào)節(jié)。
5 結(jié)語
盡管這次跑漿回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果不是特別理想,由于實(shí)際生產(chǎn)中的一些因素存在,導(dǎo)致與理想結(jié)果存在偏差,但是卻為我們下一步整改方案指明了方向。通過合理優(yōu)化跑漿回收罐入口管線坡度,斜坡沖洗水使用磨煤機(jī)進(jìn)料中的一部分水,跑漿回收系統(tǒng)調(diào)整為持續(xù)供水,保證磨煤機(jī)水煤比調(diào)控,從而提高煤漿濃度,達(dá)到降低能耗、降低勞動(dòng)強(qiáng)度的目的。