粉煤气化工艺中高压粉煤输送管道的优化改造

Optimization Improvement of High Pressure Pulverized Coal Pipeline of Pulverized Coal Gasification Process

鲁承明 Chengming LU

航天长征化学工程股份有限公司北京 101111 Changzheng Engineering Co., Ltd., Beijing 101111, China

摘要：

通过分析航天炉粉煤气化工艺中粉煤输送管道的运行工况及存在的问题，提出了高压粉煤输送管道的优化布置方案。优化改造实施后，提升了粉煤气化装置中粉煤输送系统的互备能力，减少了装置的维修次数。

关键词：

航天炉(HT-L); 粉煤管道; 粉煤气化; 优化改造;

Abstract：

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.

Keyword：

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

0 前言

随着煤化工的快速发展，粉煤气化工艺不断被推广和应用，且生产规模日趋大型化。为了满足大规模生产的需求，目前多数企业建有多套气化装置，或在1个气化框架内建有多套气化生产线，生产线相互独立，互不影响。现就航天炉粉煤气化工艺中的粉煤输送管道运行工况及存在的问题进行分析，提出高压粉煤输送管道的优化布置方案并实施改造，从而改善装置间的互备能力并提高装置的在线率。

1 问题描述

航天长征化学工程股份有限公司的临泉示范工程项目分2期进行设计，一期项目配置1台气化炉(炉型Φ 2 800 mm/3 200 mm)，预留二期气化框架；二期项目同样配置相同炉型气化炉1台，与一期项目的气化炉布置在同一气化框架内。该示范工程项目竣工以后，最终形成的工艺流程为3台磨煤机对应3套磨煤系统、2套输煤系统和2台气化炉。由于该项目分2期建设，当二期项目建设时，一期项目已投产且运行正常。当二期项目带物料运行后，需根据运行情况进行整改，但由于未能及时把粉煤储罐、粉煤锁斗和粉煤给料罐中的粉煤清除，导致粉煤在罐内架桥，间隔数天后再次进行粉煤循环时，出现输煤管线堵塞或粉煤输送密度不均匀或各输煤管线的粉煤流量差别较大的现象，严重时甚至导致输煤管线被完全堵塞，被迫将其拆除并逐段进行人工清理，给开车带来了很大的麻烦。

此外，对于建有2套或多套粉煤气化装置的项目，若未设计输煤管线的互倒，当其中某台气化炉出现故障或需检修时，输煤系统的3只粉煤储罐中的粉煤存放时间一旦超过2 d，在再次开车阶段就会增大输煤管线堵塞的风险，不能保证快速开车。在随后设计的其他项目中，陆续出现了此问题，直接影响了装置的开车时间、在线率和稳定性。

为了避免输煤管线的堵塞，粉煤的储存时间不能过长，当预计粉煤需要储存较长时间时，必须将粉煤倒至另一系统中，以保证再次开车的顺利进行。

2 优化改进措施

2.1 工艺流程的优化改进分析

航天炉粉煤气化工艺的输煤系统通常采用DN 50 mm和DN 65 mm规格的输煤管线，分别对应Φ 2 800 mm/3 200 mm炉型和Φ 3 200 mm/3 800 mm炉型。输煤系统互备的原则是能将A套装置中的粉煤输送至B套装置中，同时也能将B套装置中的粉煤输送至A套装置中，以保证1台气化炉停车时对应的输煤系统处于空料状态。根据输煤系统互备的原则，在回煤管线段设计相互连接的2条管线并配置相应的手阀，通过手阀的开关达到切换的目的。输煤管线配置优化后的工艺流程见图 1。

图 1

输煤管线配置优化后的工艺流程

从图 1可看出，输煤管线在粉煤三通换向阀之后回到粉煤储罐；在粉煤的流向方向设置1只45°特殊三通阀并配置手动切断球阀，用以调整粉煤的流向，将其输送至另一套输煤系统中。

2.2 套输煤系统优化改造方案

在航天炉粉煤气化工艺中，粉煤给料罐至气化炉烧嘴有3条输煤管线，2套输煤系统的配管优化改造方案是将2条输煤管线在回煤管线段彼此连接，形成粉煤管线输送回路。具体方法：在邻近的2条输煤管线设置2条顺流向的粉煤管道，在管道的根部设置根部切断阀，以防止正常运行时粉煤的窜气、盲段堵塞等问题。2套回煤管线配管优化方案三维管道模型见图 2。

图 2

2套回煤管线配管优化方案三维管道模型

从图 2可看出，输煤管线的配置与物料的流向一致，输煤管线的互倒是2条相互独立的管线，互不影响，在整个输煤管线中没有出现三通阀等需要耐磨的管件以及盲端，粉煤能够顺利地从一个系统流入另一个系统中。

2.3 套或多套输煤系统优化改造方案

3套或多套输煤系统输煤管线的优化改造方案是设置1根公用的粉煤连通管道，并将每条输煤管线连接至公用管道，从而实现输煤管线的互倒。每条输煤管线的回煤管线必须顺向并入公用的粉煤连通管道，同样在管道的连接根部设置根部切断阀，以防止正常运行时粉煤的窜气、盲段堵塞等问题。3套或多套系统粉煤管道配管优化方案三维管道模型见图 3。

图 3

3套或多套系统粉煤管道配管优化方案三维管道模型

从图 3可看出，输煤管线的配置与物料的流向一致，输煤管线的互倒采用公用的粉煤连通管道，在整个粉煤管线中通过三通阀接入公用的粉煤连通管道，基本满足粉煤管线的互倒原则。三通阀采用耐磨管件，整个系统中没有出现盲段，可顺利实现粉煤互倒。

3 结语

粉煤管线在开车前、开车过程中、检修等各阶段都具有十分重要的作用，设计的合理性和安全性对减少现场的拆装次数、改善现场的操作环境以及气化装置的长周期运行具有非常重要的意义。在粉煤管线互倒设计中，必须注意在特殊三通阀和连通管线的根部增设手动球阀，避免因粉煤积存而引起堵塞问题。另外，每次粉煤管线互倒后都需启动管线吹扫程序清理管道，或者在互倒管线头部独立设置吹扫管道，以保证将管道吹扫干净。