煤粉流動(dòng)性對GSP氣化爐氣力輸送的影響研究

第5期(總第156期)煤化工No.5(Total No.156)2011年10月Coal Chemical IndustryOet. 2011煤粉流動(dòng)性對GSP氣化爐氣力輸送的影響研究郭偉1郭曉鐳?吳躍1黃斌1龔欣2(1.神華寧夏煤業(yè)集團煤炭化學(xué)工業(yè)分公司,寧夏靈武750411;2.華東理工大學(xué)潔凈煤技術(shù)研究所,上海200237)摘要針對CSP氣化裝置煤粉氣力輸送在試車(chē)階段出現的煤粉鎖斗下料不暢、發(fā)料罐輸送性能不佳等問(wèn)題,從原料煤性質(zhì)和工業(yè)裝置的改進(jìn)方面出發(fā),通過(guò)煤粉的流動(dòng)性參數的測量與研究,分析出現上述工程問(wèn)題可能的內在原因,并提出工業(yè)裝置改進(jìn)方法,為保證GSP煤粉氣力輸送工業(yè)裝置的正常運行提供解決辦法。關(guān)鍵詞GSP 氣化煤粉流動(dòng)性氣力輸送 粒度分布文章編號:1005-9598 (2011) -05-0009-03中圖分類(lèi)號 :T0022. 11文獻標識碼:B煤化工產(chǎn)業(yè)近幾年發(fā)展迅猛,煤氣化技術(shù)是煤化控制則是影響粉體輸送的外因”。本研究主要針對上工的關(guān)鍵和基礎技術(shù)，也是煤化工的龍頭和核心,在述工程問(wèn)題,分析可能的內在原因,并提出工業(yè)裝置很大程度.上影響著(zhù)煤化工的效率、成本和發(fā)展。神華改進(jìn)方法,最終為GSP氣化工藝煤粉氣力輸送工業(yè)裝寧煤集團煤基聚丙烯(MTP )項目采用世界首套大規模置的正常運行提供解決辦法。工業(yè)化的GSP干煤粉氣化工藝,在試車(chē)階段暴露出了一些工程化擴容問(wèn)題及配套技術(shù)不穩定等問(wèn)題。其1 GSP 煤粉氣力輸送工藝簡(jiǎn)介中,煤粉輸送系統存在給料不穩定、輸送量波動(dòng)較大等問(wèn)題,是制約裝置滿(mǎn)負荷連續穩定運行的因素之一。GSP氣化采用干粉煤密相氣力輸送工藝,煤粉輸一般來(lái)說(shuō),粉體的主要流動(dòng)性參數如粒度及其分送系統的主要設備包括煤倉、煤倉過(guò)濾器、鎖斗、泄壓布、濕含量、體止角、內摩擦角、堆積密度等是影響粉過(guò)濾器、煤粉氣力輸送倉、給料容器和送組合燒嘴的體輸送的主要內因;輸送裝置的工藝設計及操作條件煤粉輸送管線(xiàn)(見(jiàn)圖1)。低壓氮氣口>大氣弛放氣去低溫甲醇洗裝置煤粉來(lái)自磨煤干燥單元o-C迎ATM來(lái)自并聯(lián)鎖斗煤倉YYY泄壓高壓N/CO,c來(lái)自緩沖罐強粉輸送念|來(lái)自并聯(lián)鎖斗 煤粉去氣化爐高壓N_/CO2一0票中國LPGC>-圖1煤粉氣力輸送 系統示意圉基金項目:國家科技支撐計劃項目(No. 2007BAA08B01)備煤裝置中國煤化工的2根輸煤收稿日期:2011-08- 17管線(xiàn),以切線(xiàn)的1HCNMH G頂部中央的作者簡(jiǎn)介:郭偉(1983- ),男,2006年本科畢業(yè)于東北圓形進(jìn)口。煤粉在圓形進(jìn)口與載氣分離后,在重力作林業(yè)大學(xué)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè),工學(xué)碩士,現從事煤氣化研究工作。用下,均勻分配下降到煤粉倉4個(gè)錐形隔室。煤粉倉.-10-煤化工2011年第5期位于氣化裝置煤粉輸送系統的最高處,其4個(gè)隔室出室用煤進(jìn)行了對比。GSP試車(chē)用煤的粒徑分布見(jiàn)圖2口,分別對應4個(gè)鎖斗。從煤粉倉4個(gè)隔室下來(lái)的煤(平均粒度約77um),不同煤粉物料及流動(dòng)性參數對粉,分別進(jìn)入相對應的鎖斗后,進(jìn)行加壓,把煤粉倉下比見(jiàn)表1。表1中,1#煤樣為難下料和穩定輸送的煤來(lái)的常壓煤粉加壓到給料容器生產(chǎn)所要求的操作壓粉,2*煤樣是易下料和穩定輸送的煤粉,3*煤樣是實(shí)力(約4. 35MPa)。4個(gè)鎖斗的煤粉,分別通過(guò)與給料容驗室目前輸送用煤種,其濕含量與GSP試車(chē)煤樣相近。器相連的4根卸料管線(xiàn),進(jìn)人給料容器。通過(guò)跟氣化爐燃燒室之間的壓差控制,給料容器內呈流化狀態(tài)的煤粉,通過(guò)煤粉輸送管線(xiàn)密相輸送至氣化爐的組合燒嘴,進(jìn)行氣化反應。2 GSP 試車(chē)用煤流動(dòng)性參數研究0.010.1 1 10 100 1 000 100實(shí)驗對GSP試車(chē)用煤粉樣的主要流動(dòng)性參數進(jìn)粒徑/μm行系統測量,并與實(shí)驗室配置的2種典型煤樣及實(shí)驗圖2 GSP 試車(chē)煤粉粒徑分布表1不同煤粉物性及流動(dòng)性參數平均粒徑外水 內水全水松裝密度 振實(shí)密度休止角內摩擦 料斗 下料流/μum/% /%/%/kg.m3HR/°角/。率/kg.ht1"煤樣35. 70.30 1. 38.1.684919341.9045.441. 6架橋2煤樣73. 91.92 1. 443. 366299461.5038.9.42.21053*煤樣33.51.09 5.30 6. 394698811.88.41.9GSP試77. 61.83 5. 126. 955529231.6739. 740. 3不穩定車(chē)煤樣注:HR為振實(shí)密度與松裝密度之比。3討論與分析樣而大于2*煤樣,表明煤粉顆粒具有-定的黏附性,從表1可以看出，與其他煤樣相比,GSP試車(chē)煤流動(dòng)性一般,與表1中的各煤樣相比處于中等水平。樣平均粒徑較大,為77. 6um;內水質(zhì)量分數最高,為3.2休止角一般而言,粉體的休止角小于30時(shí),其流動(dòng)性5.12%,與3煤樣接近,遠高于其他煤樣;但它們的內較好;30°~ 45則有- -定黏附性;450 -55°黏附性較大; .摩擦角相差不大。通常將HR、休止角及料斗下料流率休止角大于55°則粉體幾乎不流動(dòng)31。上述4組煤樣作為評價(jià)粉體流動(dòng)性的參數，以下分別從這3個(gè)參數中, 1#煤樣的休止角最大,具有較高的黏附性;2*煤樣出發(fā)進(jìn)行對比分析。休止角最小，中試運行結果表明,其黏附性尚不足以3.1 H粉體HR與壓縮性、團聚性和流動(dòng)性之間的關(guān)系影響輸送穩定性。GSP試車(chē)煤樣休止角為39. 7°,明顯小于1#煤樣而略大于2*煤樣。因此,從休止角角度而見(jiàn)表2。言,GSP試車(chē)煤樣的流動(dòng)性與2* 煤樣接近。褒2粉體HR與壓縮性、團聚性和流動(dòng)性之間的關(guān)系3.3料斗 下料流率對GSP試車(chē)煤粉的多次料斗下料流率測試發(fā)現,壓縮性團聚性流動(dòng)性其下料過(guò)程不穩定,用時(shí)較長(cháng)，偶爾還會(huì )出現架橋結<1.2<15易團聚自由流動(dòng)拱,總體上無(wú)法穩定快速下料。1.2-1.415~30輕微團聚易流動(dòng)上述3個(gè)參數的測試結果是相互印證的。HR最1.4~2. 030~50有黏附性>2.0>50.不團聚困難小的2*中國煤化工斗下料流率達105kg/h,其;fYHCNMH G HR高達1.90,如表2所示,-般認為HR越小,粉體的流動(dòng)性休止角最大,在料斗下料實(shí)驗過(guò)程中,因架橋而無(wú)法越好。GSP試車(chē)煤樣的HR為1.67,小于1" 煤樣和3*煤下料,可見(jiàn)其流動(dòng)性最差41。GSP試車(chē)煤樣的料斗下料2011年10月郭偉等:煤粉流動(dòng)性對 GSP氣化爐氣力輸送的影響研究過(guò)程不穩定，休止角和HR介于1°煤樣與2*煤樣之3.4改進(jìn)方法間,其流動(dòng)性處于中間水平，但明顯優(yōu)于3*煤樣。-般而言,對于同-種粉體,粒度及其分布、水分通過(guò)上述參數的對比判斷,GSP試車(chē)煤粉流動(dòng)性是影響粉體流動(dòng)性的主要因素,粒度越小、分布越寬、弱于2*煤樣,但明顯優(yōu)于1*煤樣和3*煤樣,具有一水分越高,其流動(dòng)性越差5?？紤]到GSP試車(chē)煤樣水定的團聚和黏附特性,因此存在導致無(wú)法穩定供料的分達6. 95%,故采取烘干措施來(lái)降低水分(100C下,可能性。2h),其流動(dòng)性參數測試結果如表3所示。表3烘干前后GSP試車(chē)煤粉物性及流動(dòng)性參數內水外水全水松裝密度振實(shí)密度休止角內摩擦角料斗下料流率HR/%_/%/kg.m3_/kg.m3/°/kg.h+烘干前5. 121.83 6. 955529231.6739. 740.3不穩定烘千后1. 250. 101.35604401. 5633. 438.4351對比發(fā)現, 100C烘干2h后,煤粉水分顯著(zhù)降低，平 均粒度等是提高煤粉流動(dòng)性的有效途徑，故在布袋松裝密度、振實(shí)密度略有增加,同時(shí)HR和休止角明除塵器材質(zhì)和系統安全性許可的條件下,提高磨煤干顯減小，料斗下料流率大且穩定,流動(dòng)性得到顯著(zhù)改善。燥 單元的制粉溫度,從而降低水分,增大平均粒徑,改善GSP氣化用煤的輸送流動(dòng)性。4GSP工業(yè)裝置的改進(jìn)與相應的措施5結論在開(kāi)車(chē)過(guò)程中,煤粉輸送系統出現的問(wèn)題較多,如料位指示失真、鎖斗進(jìn)料程序混亂、鎖斗下料不暢、從原料煤性質(zhì)和工業(yè)裝置的改進(jìn)方面出發(fā),對煤煤粉的返料系統堵塞等,其中最主要的問(wèn)題是煤粉輸粉流動(dòng)性參數進(jìn)行了測量與研究,分析了出現上述工送流量不穩定,尤其是在開(kāi)車(chē)階段,很難保持穩定的程問(wèn)題可能的內在原因，并提出了工業(yè)裝置改進(jìn)方煤粉輸送量。究其原因,除上述煤粉本身物性導致輸法,初步解決了煤粉輸送流量不穩定的問(wèn)題,取得了送不穩定外,裝置設計也存在一- 些問(wèn)題6]。GSP氣化裝良好的工藝效果。置原設計煤粉輸送完全依靠發(fā)料罐和氣化爐間的壓參考文獻:差實(shí)現控制,即開(kāi)車(chē)時(shí)通過(guò)逐漸提高發(fā)料罐和氣化爐間的壓差來(lái)增加煤粉輸送量。但影響此壓差改變的因[1]許祥靜,劉軍. 煤炭氣化工藝[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2005:110-130.素很多(如發(fā)料罐壓力的改變等),很難穩定壓差不[2]郭樹(shù)才.煤化工工藝學(xué)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,變,無(wú)法僅通過(guò)壓差的改變實(shí)現煤粉穩定輸送。2003:95- 100.試車(chē)初期，調大發(fā)料罐和燒嘴間壓差設置值,發(fā)[3]宋永偉，郝愛(ài)民,李新生,等.型煤在煤氣發(fā)生爐中的現煤粉輸送仍不穩定，且煤粉輸送量改變不明顯;后氣化及工藝條件的優(yōu)化[J].煤炭轉化, 2002, 25(2):在維持輸送壓力、壓差一定的情況下,調節煤粉輸送53-56.管線(xiàn)上吹掃注人氣體的流量輸送仍未達到穩定。在[4]王芳芹.煤的燃燒與氣化手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出此情況下，又增加了煤粉流量控制閥,通過(guò)煤粉流量版社, 1997 :38-62.控制閥的調節最終實(shí)現基本穩定輸送,輸送裝置的負[5]王同章.煤炭氣化原理與設備[M].北京:機械工業(yè)出荷得到提升;另外,為實(shí)現無(wú)擾動(dòng)投料,通過(guò)增設回流版社，2001:57-70.管線(xiàn),先將煤粉流量穩定后,再進(jìn)行投料工作。[6]謝克昌.煤的結構與反應性[M].北京:科學(xué)出版社，原料煤方面,實(shí)驗證明降低水分、適當提高煤粉2002 :40-90.(下轉第14頁(yè))中國煤化工以科學(xué)發(fā)展觀(guān)統領(lǐng)煤化工MHCNMH寫(xiě).- 14-煤化工2011年第5期爆炸性混合物,遇熱或明火即爆炸。在運輸過(guò)程中,鋼足,易出現在還原過(guò)程中供氫中斷,延長(cháng)還原時(shí)間。瓶和容器因靜電、泄漏、高溫、碰撞等極易引發(fā)著(zhù)火爆4結語(yǔ)炸事故,增加了儲運、現場(chǎng)管理難度。3.2.2目 前能夠供應純度較高、數量較多的氫氣廠(chǎng)利用外購氫氣經(jīng)匯流排供氫升溫還原，供氫平商較少,偏遠地區相對運輸成本較高。穩,還原穩定，經(jīng)濟效益顯著(zhù),大大縮短了開(kāi)車(chē)時(shí)間,3.2.3匯流排的使用受地域、 運輸限制，因供氣不尤其在大型裝置中的應用效益更是顯著(zhù)。Application of Imported H2 in the Reduction of Catalystfor Methanol Synthesis in Large Methanol PlantsLv Huiguang and Huang Fengwei(Datang Inner Mongolia Duolun Coal Chemical Co, Ltd., Duolun Inner Mongolia 027300, China)Abstract Introduced in brief was the main process of the Datang coal-to-olefin project in Duolun, Inner Mongolia.he proposal of hydrogen reduction and methanol synthesis catalyst was put forward and the bhydrogen consumption wasestimated. The economics and features were compared between the imported bhydrogen and self prepared hydrogen in thereduction of the methanol catalyst. This can serve as a reference for the catalyst reduction of large domestic coal-basedmethanol synthesis plants.Key words methanol synthesis catalyst, reduction, imported hydrogen, H2 cylinder manifold, self- prepared hydrogen(上接第11頁(yè))Study on the Impact of the Flowability of the Pulverized Coal tothe Pneumatic Conveyance of the GSP GasifierGuo Wei', Guo Xiaoleit, Wu Yue', Huang Bin' and Gong Xin2(1. Coal Chemistry Industry Co., Shenhua Ningxia Coal Group, Lingwu Ningxia 750411, China;2. Institute of Clean Coal Technology, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China)Abstract During the experimental stage, the pneumatic coal conveying failitii of the GSP gasifer experiencedmany problems, such as blockage of the pulverized coal lock hoppers and poor perfrmance of the feder vessel, etc. Thecauses of the above problems have been summed up based on the feature of the feed coal and the improvement of thecommercial facilities through the survey and study of the flowability of the pulverized coal. Proposals for revamping thecommercial facilities have been suggested which can be served as a way for proper operation of the GSP pneumaticpulverized coal conveyance.Key words CSP, gasification, flowability of the pulverized coal, pneumatic conveyance, particle size distribution.簡(jiǎn)訊.商務(wù)部終裁:對進(jìn)口己內酰胺開(kāi)征反傾銷(xiāo)稅2011年10月18日,國家商務(wù)部發(fā)布2011年第68號公告:原產(chǎn)于歐盟中國煤化工頃銷(xiāo),中國國內產(chǎn)業(yè)受到實(shí)質(zhì)性損害,而且傾銷(xiāo)與實(shí)質(zhì)損害之間存在因果關(guān)系。決定自2011MHC N M H G盟和美國進(jìn)口已內酰胺征收2.2%- -25.5%的反傾銷(xiāo)稅,期限5年。(全國煤化工信息站).