粉煤氣化工藝中高壓粉煤輸送管道的優化改造

魯承明，羅 濤

(航天長征化學工程股份有限公司 北京 101111)

粉煤氣化工藝中高壓粉煤輸送管道的優化改造

魯承明，羅 濤

(航天長征化學工程股份有限公司 北京 101111)

通過分析航天爐粉煤氣化工藝中粉煤輸送管道的運行工況及存在的問題，提出了高壓粉煤輸送管道的優化布置方案。優化改造實施后，提升了粉煤氣化裝置中粉煤輸送系統的互備能力，減少了裝置的維修次數。

航天爐(HT- L)；粉煤管道；粉煤氣化；優化改造

0 前言

隨著煤化工的快速發展，粉煤氣化工藝不斷被推廣和應用，且生產規模日趨大型化。為了滿足大規模生產的需求，目前多數企業建有多套氣化裝置，或在1個氣化框架內建有多套氣化生產線，生產線相互獨立，互不影響。現就航天爐粉煤氣化工藝中的粉煤輸送管道運行工況及存在的問題進行分析，提出高壓粉煤輸送管道的優化布置方案并實施改造，從而改善裝置間的互備能力并提高裝置的在線率。

1 問題描述

航天長征化學工程股份有限公司的臨泉示范工程項目分2期進行設計，一期項目配置1臺氣化爐(爐型Φ2 800 mm/3 200 mm)，預留二期氣化框架；二期項目同樣配置相同爐型氣化爐1臺，與一期項目的氣化爐布置在同一氣化框架內。該示范工程項目竣工以后，最終形成的工藝流程為3臺磨煤機對應3套磨煤系統、2套輸煤系統和2臺氣化爐。由于該項目分2期建設，當二期項目建設時，一期項目已投產且運行正常。當二期項目帶物料運行后，需根據運行情況進行整改，但由于未能及時把粉煤儲罐、粉煤鎖斗和粉煤給料罐中的粉煤清除，導致粉煤在罐內架橋，間隔數天后再次進行粉煤循環時，出現輸煤管線堵塞或粉煤輸送密度不均勻或各輸煤管線的粉煤流量差別較大的現象，嚴重時甚至導致輸煤管線被完全堵塞，被迫將其拆除并逐段進行人工清理，給開車帶來了很大的麻煩。

此外，對于建有2套或多套粉煤氣化裝置的項目，若未設計輸煤管線的互倒，當其中某臺氣化爐出現故障或需檢修時，輸煤系統的3只粉煤儲罐中的粉煤存放時間一旦超過2 d，在再次開車階段就會增大輸煤管線堵塞的風險，不能保證快速開車。在隨后設計的其他項目中，陸續出現了此問題，直接影響了裝置的開車時間、在線率和穩定性。

為了避免輸煤管線的堵塞，粉煤的儲存時間不能過長，當預計粉煤需要儲存較長時間時，必須將粉煤倒至另一系統中，以保證再次開車的順利進行。

圖1 輸煤管線配置優化后的工藝流程

2 優化改進措施

2.1 工藝流程的優化改進分析

航天爐粉煤氣化工藝的輸煤系統通常采用DN 50 mm和DN 65 mm規格的輸煤管線，分別對應Φ2 800 mm/3 200 mm爐型和Φ3 200 mm/3 800 mm爐型。輸煤系統互備的原則是能將A套裝置中的粉煤輸送至B套裝置中，同時也能將B套裝置中的粉煤輸送至A套裝置中，以保證1臺氣化爐停車時對應的輸煤系統處于空料狀態。根據輸煤系統互備的原則，在回煤管線段設計相互連接的2條管線并配置相應的手閥，通過手閥的開關達到切換的目的。輸煤管線配置優化后的工藝流程見圖1。

從圖1可看出，輸煤管線在粉煤三通換向閥之后回到粉煤儲罐；在粉煤的流向方向設置1只45°特殊三通閥并配置手動切斷球閥，用以調整粉煤的流向，將其輸送至另一套輸煤系統中。

2.2 2套輸煤系統優化改造方案

在航天爐粉煤氣化工藝中，粉煤給料罐至氣化爐燒嘴有3條輸煤管線，2套輸煤系統的配管優化改造方案是將2條輸煤管線在回煤管線段彼此連接，形成粉煤管線輸送回路。具體方法：在鄰近的2條輸煤管線設置2條順流向的粉煤管道，在管道的根部設置根部切斷閥，以防止正常運行時粉煤的竄氣、盲段堵塞等問題。2套回煤管線配管優化方案三維管道模型見圖2。

圖2 2套回煤管線配管優化方案三維管道模型

從圖2可看出，輸煤管線的配置與物料的流向一致，輸煤管線的互倒是2條相互獨立的管線，互不影響，在整個輸煤管線中沒有出現三通閥等需要耐磨的管件以及盲端，粉煤能夠順利地從一個系統流入另一個系統中。

2.3 3套或多套輸煤系統優化改造方案

3套或多套輸煤系統輸煤管線的優化改造方案是設置1根公用的粉煤連通管道，并將每條輸煤管線連接至公用管道，從而實現輸煤管線的互倒。每條輸煤管線的回煤管線必須順向并入公用的粉煤連通管道，同樣在管道的連接根部設置根部切斷閥，以防止正常運行時粉煤的竄氣、盲段堵塞等問題。3套或多套系統粉煤管道配管優化方案三維管道模型見圖3。

圖3 3套或多套系統粉煤管道配管優化方案三維管道模型

從圖3可看出，輸煤管線的配置與物料的流向一致，輸煤管線的互倒采用公用的粉煤連通管道，在整個粉煤管線中通過三通閥接入公用的粉煤連通管道，基本滿足粉煤管線的互倒原則。三通閥采用耐磨管件，整個系統中沒有出現盲段，可順利實現粉煤互倒。

3 結語

粉煤管線在開車前、開車過程中、檢修等各階段都具有十分重要的作用，設計的合理性和安全性對減少現場的拆裝次數、改善現場的操作環境以及氣化裝置的長周期運行具有非常重要的意義。在粉煤管線互倒設計中，必須注意在特殊三通閥和連通管線的根部增設手動球閥，避免因粉煤積存而引起堵塞問題。另外，每次粉煤管線互倒后都需啟動管線吹掃程序清理管道，或者在互倒管線頭部獨立設置吹掃管道，以保證將管道吹掃干凈。

高壓粉煤輸送管道優化改造方案的實施徹底改善了粉煤輸送系統的互備性，提高了裝置的在線率，有助于提高企業的經濟效益。

OptimizationImprovementofHighPressurePulverizedCoalPipelineofPulverizedCoalGasificationProcess

LU Chengming, LUO Tao

(Changzheng Engineering Co., Ltd., Beijing 101111, China)

Through analyzing operation conditions and existing problems of pulverized coal pipeline of HT- L pulverized coal gasification process, the optimized layout scheme of high pressure pulverized coal pipeline is proposed. After implementation of the optimization improvement, the mutual standby ability of pulverized coal conveying system of pulverized coal gasification unit is promoted, and frequency of maintenance of the unit is reduced.

HT- L; pulverized coal pipeline; pulverized coal gasification; optimization improvement

TQ545

A

1006- 7779(2017)04- 0049- 03

2015- 06- 15)

魯承明(1983—)，男，副高級工程師，碩士研究生，從事石油化工管道設計工作；cmlwy@126.com