煤粉锁斗充气锥的改进与应用

李庆春 张志刚 李彦强 冯明艾 王乐天(内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司， 内蒙古 017313)

煤粉锁斗充气锥的改进与应用

李庆春 张志刚 李彦强 冯明艾 王乐天(内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司， 内蒙古 017313)

充气锥在实际生产中，长时间处于充压状态，极易损坏。本文通过对我公司充气锥的技术改造，解决了充气锥使用寿命短的问题，实现了整个气化系统的长周期运行。

煤气化，充气锥，笛管

1 煤气化工艺

煤气化系统是我公司煤制甲醇的核心，采用国内自主研发的两段式干煤粉加压气化炉(气流床)煤气化工艺。

气化工段工艺流程为煤粉、氧气在加压条件下并流进入气化炉内，在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程，产生以H2和CO为主的合成气。[1]气化工艺采用干煤粉加压进料方式，纯氧作为气化剂，反应温度为1400～1600℃，压力4.0MPa，碳转化率高达98%以上，氧耗低，冷煤气效率高，液态排渣，产品气体洁净。

本煤气化装置由磨煤与干燥单元、煤粉加压输送单元、煤粉气化单元、除渣单元、湿洗单元、灰水处理单元及公用工程单元组成，其中灰水处理单元、公用工程等单元为煤气化系列共用。[2]

2 煤粉加压输送单元介绍

2.1 煤粉加压输送单元介绍

粉煤加压输送单元是将磨煤单元磨好的煤粉，采用螺旋输送机送入常压煤粉储仓，煤粉贮仓中的煤粉通过重力定时定量地加入其下方的煤粉锁斗，煤粉锁斗装满煤粉后关闭下料和排气管路阀门并开始升压，直至与其下方的给料仓压力相接近(一般略高)时，停止升压并将煤粉加入给料仓，煤粉通过气化单元四条粉煤管线输送到气化炉烧嘴。

煤锁斗作为煤加压输送系统中的关键设备，通过加压和泄压，向上连通(常压煤粉储仓，向下连通煤粉给料罐。而充气锥是煤锁斗进行加压的关键设备。

2.2 充气锥损坏原因分析

由于煤锁斗的压力时刻处于变化中，而煤锁斗充压过程主要依靠充气锥完成，因此充气锥在生产过程中极易产生疲劳甚至损坏。

充气锥是用烧结金属粉末做成的锥形漏斗，整体为多孔结构，气体通过金属粒子间的缝隙进入容器内，在充气锥的内表面形成一层气膜，防止干粉等物料压实堵塞[3]。烧结金属多孔材料具有刚性大、强度高、孔隙结构稳定、渗透均匀性好、耐高温、耐腐蚀等特点。

实际生产时，气体通过充气锥金属粒子间的缝隙进入容器内，对容器进行充压。我公司在运行中多次发现，充气锥、笛管烧结金属直接吹破，烧结金属积灰严重，笛管上的O型圈处的填料及密封垫被吹坏，笛管各法兰密封面、焊接部位被吹破从而导致泄漏。我厂为煤制甲醇项目，开车正常时二氧化碳气体密相输送，造成损坏的主要原因有充气锥设计不完善或煤锁斗与冲压管线压差过大，高于笛管烧结金属、法兰密封面、焊接部位所能承受的最大差压，并且充气锥长时间承受高温高压和煤粉煤灰的磨损，极易导致充气锥破损、膜片损坏和法兰密封面的撕裂。

3 充气锥损坏后造成的后果

(1)充气锥破损将会破坏煤粉的流态化，致使煤粉锁斗下煤粉不顺畅，煤粉架桥，以至于造成煤粉给料罐内没有煤粉进而气化系统停车。

(2)充气锥或管道通气器破损，还易使煤粉和充气锥碎片进入冲压管线，导致管线堵塞以及加压输送系统冲压时间增长，严重时也会造成气化炉停车。

(3)如果运行中充气锥或管道气通器破损，致使煤粉锁斗下煤粉不顺畅，煤锁斗底部煤粉架桥严重，下料困难，造成煤粉给料罐出现料位低的现象，气化系统则要降负荷，影响甲醇产量。

4 充气锥的技术改造

(1)煤锁斗笛管这路冲压管线与煤锁斗压力严格控制压差，如果压差高于0.6MPa，冲压阀会自动关闭，保护笛管不被吹破；其次是将煤锁斗冲压阀的最大开度限制为50%。

(2)为避免充气锥经常损坏而导致系统停车，我公司在充气锥内部焊接一层材质为304L、厚度约10mm的不锈钢钢板，同时钢板上均匀钻有直径约为20mm的孔洞(见图1)。钢板上下两端与充气锥设备焊接，在压差较高的情况下，烧结金属受钢板的支撑保护不易发生变形损坏，增强了充气锥烧结金属撑压效果。

5 改造后使用效果及总结

经过此次技改，我公司充气锥由以前的单次使用时间不超

改造前图片：

图1 充气锥改造前后对比

改造后图片：过两个月，到现在的接近一年维修一次，维修次数及停开车次数均有所减少，延长了气化炉运行时间，为公司在生产运行方面节省出较为可观的资金，也为公司长周期的生产运行奠定了基础。

[1]吴胜军.HT-L与Shell及Texaco粉煤气化技术的比较[J].化肥工业，2011,38(3).

[2]丁志云.两段式干煤粉加压气化炉的复杂控制[J].广州化工，2013,41(4):163-171.

[3]刘士永.壳牌煤气化装置V1204充气锥(或充气笛管)在控制中的保护[J].化学工程与设备，2010,7:46-47.

In the actual production,the gas cone is in a state of pressure filling for a long time and is easy to be damaged.In this paper,the problem of the short service life of the inflatable cone is solved by the technical transformation of the gas cone in our company.

coal gasification; gas cone; flute tube

李庆春(1986- )，男，内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司，研究方向：煤化工。