煤氣化煤粉制備工藝流程及環保技術改造

王巍

（國家能源集團寧夏煤業公司煤制油分公司氣化二廠，寧夏 銀川 751400）

一、工藝流程

制備煤粉要先將煤儲運車間輸送的原煤（直徑小于10mm）到備煤的原煤倉里面，經稱重給煤機煤稱重之后將一定量的煤輸送到磨煤機中，通過磨煤機的磨輥將煤磨成粉狀，磨粉的同時再利用含有大量惰性氣體的熱風爐將粉狀煤烘干。惰性氣體可以把粉狀煤吹到磨煤機上面的旋轉分離器中，讓顆粒較大的煤重新下落在磨盤上進行碾磨，顆粒標準合格的煤粉（小于500μm 的煤粉量大于99wt%，小于250μm 的煤粉量大于94wt%，小于63μm 的煤粉量占40-50wt%）則會送到煤粉袋式過濾器中進行分離，分離之后的煤粉就會通過旋轉給料閥、螺旋輸送機送至纖維分離器，對纖維進行分離后將煤粉放置在常壓煤粉儲罐中進行保存[1]。

二、主要設備

（一）磨煤機

磨煤機是制作煤粉的關鍵性設備，通常用來將原煤變為粉狀并進行選粉，這樣可以保證煤粉的質量標準達到生產要求，還可以將煤粉進行干燥。磨煤機有著各種類型，制作煤粉時通常使用的是輪式磨。我國的輪式磨大多是從德國引進相關技術，制作而成的產品，在掌握基礎技術的同時，還將技術進行了改進，增強了磨輥加載力，加快了磨盤轉速。在選擇磨煤機時，要充分了解對原煤碾磨的力度，原煤的狀況，對煤粉的細度要求等各項參數。

（二）熱風爐

熱風爐的主要目的是將煤粉進行初步干燥，根據結構特點可以將其分為兩種類型，分別是立式爐和臥式爐，要不同的工藝來選擇不同類型的熱風爐。熱風爐的質量與煤粉的干燥程度是否符合標準密切相關。熱風爐燃燒時使用的介質通常是由凈化合成工段輸送來的低壓燃料氣，也可以使用天然氣。熱風爐的工作原理是利用燃燒物質產生溫度較高的煙氣，這種煙氣可以和惰性氣體混合起來，讓惰性氣體具有高溫特性，之后將其送至磨煤機處，就可以干燥原煤。熱風爐中的惰性氣體溫度在進入磨機前要保持在290℃到320℃左右，為了及時發現惰性氣體的溫度是否達標，在熱風爐的爐膛和出口設有遠程溫度計，當溫度過高時會及時報警，并立刻連鎖停止熱風爐的運行。因為熱風爐的體積較大，因此廠房在布置時要做好熱風爐和磨煤機之間的銜接工作，確保煤粉能夠順利制備。

（三）煤粉袋式過濾器

煤粉袋式過濾器的主要作用是利用風將煤粉送至設備中，可以通過布袋，重力因素的影響，再加上惰性氣體會反吹濾袋，將這些干燥的煤粉放到灰斗當中。為了防止煤粉和高溫惰性氣體在通過煤粉袋式過濾器的時候出現結漏，需要在機器的表面安裝一層保溫材料。在選擇煤粉袋式過濾器時要充分考慮過濾袋的材料和大小，還要采用防爆設計，完善煤粉袋式過濾器的氣箱設計，既能煤粉的順利分離，又可以不對布袋造成影響。

（四）循環風機

循環風機是制備煤粉的能量來源，通常使用的是離心風機，因為系統可以處理大量的風量，因此可以根據設計工藝的不同來降低或是增加負荷。此外，為了便于循環風機增減負荷的操作，可以使用液力耦合器來調節風量的大小。

三、主要控制參數

（一）干燥熱負荷

干燥熱負荷是由原煤的含水率和處理量所決定的，在進行計算時，還要將廢氣排空熱量和散熱損失算進去，此外，原煤的含水率并不是一成不變的，因此在選擇設備時，要充分了解熱負荷的波動系數。

（二）循環氣排空量

在進行原煤干燥的過程中會出現水蒸氣，要將其排到系統之外，讓整個系統的水分能夠保持在一個合適的范圍之內。進行循環氣排空時，要定量向系統內補充干燥的惰性氣體，使系統內部的氣體處于恒定狀態。

（三）循環氣的氧濃度

將原煤用煤粉制備系統處理后，煤粉的粒度非常小小，基本上是在幾十微米左右，而系統內部溫度較高，粉塵處于這種狀態下很容易發生爆炸等安全事故，因此為了避免事故的發生，要控制好系統內循環氣的氧濃度，通常通過調整熱風爐負荷和補充系統內干燥惰性氣，例如氮氣等含量。

四、安全、質量控制

（一）氧濃度控制

煤粉制備系統很容易在干燥過程中發生燃爆現象，因此送風介質通常選用惰性氣體，還要將氧氣的濃度控制在8%左右。控制氧濃度的方式有兩種，一種是正常控制，也就是控制好系統的負壓設施，確保補入的新風均為不容易燃燒的純惰性氣體。另一種則是意外超標控制，是指在制備煤粉時，因操作不當或其他因素的影響，使得空氣進入系統當中，一旦系統內部的氧氣超過了8%，就要聯鎖氮閥，讓氧氣濃度保持在一定的范圍內。

（二）成品煤粉質量控制

成品煤粉通常是檢測煤粉的顆粒細度和含水量，來確定質量是否達標，檢測時需人工取樣，之后再進行分析。當煤粉的顆粒粒度超標時，可以通過調整磨輥的加載力，旋轉分離器轉速等方式，將煤粉重新碾磨。當煤粉的含水量超標時，可以增強熱風機的負荷，控制惰性氣體的補充量，開大系統放空量，提高系統的干燥能力。

五、發展方向

隨著科技手段的不斷發展，熱風爐的溫度，煤粉袋式過濾器處的氧氣濃度，循環風機的濕度等都實現了遠程測量，一旦超過標準，就會立即聯鎖，降低了煤粉制備風險，整個制備工藝流程基本上可以實現控制自動化。此外，我國在大力倡導保護環境和節能減排。為響應這一號召，目前，本企業已對熱風爐燃燒系統進行改造，加入煙氣再循環系統，通過降低熱風爐中心燃燒溫度來降低循環氣中氮氧化物含量，使備煤排放氣的氮氧化物含量低于國家環保要求值。但循環風機出口的氣體氮氧化物的所占比值仍舊較高，進一步降低排放氣中氮氧化物的含量和高效利用熱能是今后制備煤粉的發展方向。

六、結語

現階段，煤粉制備技術已經較為完善，但是仍需進一步優化，相關企業要正確認識煤粉制備狀況，盡量減少能源的消耗，也要從實際情況出發，不斷地進行控制調整，進而提高煤粉制備的質量和安全性。