解決氯氣流量計故障的實(shí)驗方案說(shuō)明

摘要：水煤漿為氣化反應的重要原料，水煤漿成漿性能、濃度以及粘度對氣化反應有著(zhù)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(zhù)煤漿濃度提升，水煤漿越來(lái)越難以通過(guò)滾筒篩，產(chǎn)生跑漿現象，給工藝人員帶來(lái)較大工作量。為了改善此種狀況所帶來(lái)的影響，對磨煤機跑漿進(jìn)行了回收優(yōu)化實(shí)驗，通過(guò)配備跑漿回收裝置，將煤漿回收，并重新返回磨煤機進(jìn)行研磨。本次研究的目的在于減少現場(chǎng)工藝人員勞動(dòng)強度，降低煤漿粒度分布，提高水煤漿濃度。
煙臺萬(wàn)華氣化裝置使用氯氣流量計制備水煤漿供氣化爐使用，氯氣流量計出口處設置有滾筒篩 , 對水煤漿進(jìn)行過(guò)濾。合格的煤漿穿過(guò)滾筒篩篩孔進(jìn)入小煤漿槽，進(jìn)而送入氣化爐系統；進(jìn)入滾筒篩的水煤漿設計濃度為 59%. 隨著(zhù)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(guò) Aspen Plus 軟件模擬運行結果，可知煤漿濃度每提高 1.0%，對應氧耗減少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)節能項目。然而，在煤漿提濃狀況下，極易發(fā)生磨煤機跑漿情況，即水煤漿不能完全通過(guò)滾筒篩而被螺旋擋板帶出系統外，此種異常生產(chǎn)狀況稱(chēng)為跑漿，需要人為干預進(jìn)行清理；不僅影響現場(chǎng)衛生、污染嚴重，還加重了工藝人員勞動(dòng)強度。通過(guò)對跑出煤漿進(jìn)行分析研究，通過(guò)檢驗測出數據進(jìn)行了跑漿回收裝置設計，并進(jìn)行了實(shí)驗嘗試，該系統可代替人工清理，獨立于主裝置，不會(huì )對主裝置穩定運行產(chǎn)生影響。
1 磨煤機跑漿原因及跑漿物質(zhì)實(shí)驗分析
1.1 鋼棒影響
磨煤機制漿原理如下：不同規格的鋼棒按照一定配比在磨煤機內襯板帶動(dòng)下做自由落體運動(dòng)，通過(guò)鋼棒研磨制備合格水煤漿。磨煤機筒體內部鋼棒總數量越多，則煤漿研磨程度越大，煤漿粒度越細，煤漿顆粒的比表面積加大，顆粒間分子作用力加大，表現為煤漿粘度增大，通過(guò)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(guò)滾筒篩；粗鋼棒多則煤漿中粗粒字較多，細鋼棒多則煤漿中細粒子多。另外，氯氣流量計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，會(huì )隨著(zhù)跑出煤漿一同帶出系統。
1.2 磨煤機進(jìn)料影響
磨煤機進(jìn)料量多，煤漿在磨機中停留時(shí)間短，研磨程度小，煤漿出料粒度就大；相反，磨煤機進(jìn)料少，在磨機中停留時(shí)間就長(cháng)，煤漿出料粒度就細。同樣，磨煤機跑漿跟磨煤機入口進(jìn)料粒度有關(guān)，在相同時(shí)間內，進(jìn)料粒度越大，則出料粒度越大；進(jìn)料粒度越細，則出料粒度也越細。
1.3 跑漿物質(zhì)實(shí)驗分析
對跑漿進(jìn)行分析后發(fā)現，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)，當氯氣流量計使用煤倉中煤堆中上部煤時(shí)，由于煤質(zhì)較好，跑漿中小煤塊極少，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)差氯氣流量計研磨不充分，跑漿中含有約 15% 的小煤塊，分析后的跑漿物質(zhì)參數如表 1 所示。

2 提高煤漿濃度的通用措施
根據氯氣流量計跑漿原因可以了解到，在保證氯氣流量計不存在跑漿情況下，制備高品質(zhì)煤漿需要滿(mǎn)足兩點(diǎn)要求，即較小入口原煤粒度和較低磨機負荷，保證原煤在磨機內部有較長(cháng)停留時(shí)間與充足滾筒篩過(guò)濾面積 . 通用的方法一般有以下兩種，如表 2 所示。

3 跑漿回收工藝設計流程簡(jiǎn)介
通過(guò)以上煤漿提濃通用方法優(yōu)缺點(diǎn)比較可以了解到，在現有設計條件基礎上，煤漿濃度提升會(huì )帶來(lái)一定設備損耗及能源損耗。針對這種情況，為了達到節能而保證氯氣流量計不跑漿，對于磨機跑漿問(wèn)題進(jìn)行改善，對跑漿進(jìn)行回收，重新送回磨煤機進(jìn)行二次研磨，降低了氯氣流量計入口原料煤的粒度；同時(shí)降低了人員勞動(dòng)強度，改善了現場(chǎng)衛生情況。具體跑漿回收裝置設計流程如圖 1 所示。

3.1 跑漿回收裝置流程介紹
跑漿回收工藝主要設備包括跑漿罐、跑漿泵以及相關(guān)閥門(mén)管件等附屬設備。跑漿回收裝置主要流程如下：跑出磨煤機的煤漿從滾筒篩的排渣管流下，經(jīng)過(guò)進(jìn)料斗中鐵絲網(wǎng)濾去夾帶鋼棒后進(jìn)入跑漿罐儲存，裝置實(shí)驗中觀(guān)察到的最大跑漿量為 0.65m3/h，但跑漿流量十分不穩定，料斗和鐵絲網(wǎng)同時(shí)啟到緩沖跑漿進(jìn)入罐內的作用；鐵絲網(wǎng)上方設置有 IW 水噴頭對鐵絲網(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，罐中設置有垂直攪拌設備以防止煤漿沉降，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，罐內設置液位計。
罐體側方靠下位置設置出口閥和出料管線(xiàn)，出料管線(xiàn)接入放置于地面跑漿泵，出料管線(xiàn)上設置 IW 水沖洗管線(xiàn)和沖洗閥，IW 水沖洗管線(xiàn)的最大流量為 5m3/h。跑漿泵出口管線(xiàn)連接到氯氣流量計進(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 跑漿回收裝置設計運行程序步驟
第一，投用。系統投用前，確認排渣閥關(guān)閉，打開(kāi)稀釋水閥，將液位對泵和攪拌系統的邏輯控制投用。
第二，高液位觸發(fā)邏輯。液位高于 L2 后，跑漿罐出口閥打開(kāi)，泵啟動(dòng)，跑漿通過(guò)跑漿泵送回氯氣流量計入口。
第三，低液位觸發(fā)邏輯。液位高于 L1 時(shí)，攪拌系統運轉，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(kāi)，沖洗管路 5min，之后泵停止運行，沖洗水閥關(guān)閉。
第四，排渣。排渣前由中控降低氯氣流量計進(jìn)煤量，降低煤漿濃度，使滾筒篩不跑漿，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場(chǎng)人員確認收集車(chē)就位，打開(kāi)排渣閥；現場(chǎng)人員確認排渣完畢后，關(guān)閉排渣閥，將磨機進(jìn)煤量調至正常，打開(kāi)稀釋水閥。
4 實(shí)驗運行效果分析
通過(guò)近半個(gè)月實(shí)驗運行，在實(shí)際使用過(guò)程中發(fā)現實(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，但是對于煤漿濃度提升沒(méi)有明顯改善，存在一些阻礙因素，影響了實(shí)驗順利進(jìn)行，主要問(wèn)題如下。
首先，跑漿罐入口管線(xiàn)過(guò)濾器堵塞，跑漿無(wú)法順利進(jìn)入跑漿罐。此處設計過(guò)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(guò)濾器，使煤漿能夠順利進(jìn)入跑漿罐。
其次，跑漿泵堵塞，無(wú)法正常打量。雖然跑漿罐內有攪拌器，但是跑漿泵是間歇運行，跑漿中大部分顆粒在跑漿罐內部聚集到罐底，當跑漿泵啟動(dòng)時(shí)，較多的煤漿大顆粒進(jìn)入到跑漿泵，導致機泵堵塞。后期整改措施為增加跑漿罐罐底排污開(kāi)啟頻次，降低大塊顆粒煤進(jìn)入跑漿泵的可能性。
最后，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)性及穩定性極差，跑漿進(jìn)入到跑漿回收罐入口管線(xiàn)處有一定坡度，大約為 45°，跑漿在此處特別容易聚集。針對這項問(wèn)題，解決措施為在斜坡處增加IW 持續小流量沖洗，把跑漿進(jìn)行稀釋后返回磨煤機。但是此項整改措施增加了磨煤機進(jìn)料的水煤比調節難度，磨煤機進(jìn)水量不確定使得煤漿濃度不易調節。
5 結語(yǔ)
盡管這次跑漿回收實(shí)驗結果不是特別理想，由于實(shí)際生產(chǎn)中的一些因素存在，導致與理想結果存在偏差，但是卻為我們下一步整改方案指明了方向。通過(guò)合理優(yōu)化跑漿回收罐入口管線(xiàn)坡度，斜坡沖洗水使用磨煤機進(jìn)料中的一部分水，跑漿回收系統調整為持續供水，保證磨煤機水煤比調控，從而提高煤漿濃度，達到降低能耗、降低勞動(dòng)強度的目的。

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