气流床煤气化粉煤灰输送技术现状及研究进展
于利红 (兖矿）
摘要：介绍了不同煤气化技术煤粉输送系统的技术现状、关键设备，对煤气化技术煤粉输送的研究进展、煤粉输送机组常见故障等进行了总结。
关键词：煤气化气流床； 煤粉输送； 设备； 评价
气化技术根据原料供应方式的不同，可分为煤气化和煤气化。
水煤浆气化技术气化压力高(达8.5 MPa )，水煤浆可在高压下稳定输送； 煤气化技术对煤种适用性广，可解决三高煤(高灰、高硫、高灰熔点)综合利用问题，气化效率高。
我国工业运行粉煤气化技术主要包括壳牌、GSP、宇宙反应堆。
煤气化设备一般包括煤粉制备和输送单元、气化单元、合成气预净化和渣水处理单元，煤粉输送的稳定性影响整个气化系统的长周期运行，国内外研究者对煤粉稳定输送进行了大量的研究，不同的载气、密相输送、渣水处理单元
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煤粉输送技术现状
煤气化原料输送单元设备通常有常压粉煤储藏库、粉煤锁斗、加料罐(加料罐)等。
工艺流程为：将来自煤粉制备系统的合格煤粉通过气力输送送入常压煤粉储藏库，通过煤粉锁斗按一定顺序将常压煤粉储藏库内的煤粉送入进料罐，通过控制进料罐与气化炉的压差将煤粉送入气化炉参与反应
弹出序列一般包括进料、加料压、投料、卸压四个循环步骤，进料罐与气化炉维持一定压差，维持煤粉输送流量的稳定性。
不同的煤气化技术，煤粉输送技术总体相似，不同点在于锁斗数量、进料罐排放方式、煤粉管线补气设备等。
不同粉煤气化技术的煤粉锁斗数量不同，其中壳牌、航天炉为单煤粉锁斗，四喷嘴粉煤气化技术(兖矿集团和华东理工)为双煤粉锁斗，胆碱为三煤粉锁斗。
锁定斗的顺序程序因锁定斗的数量而异，锁定斗越多，顺序控制越复杂，需要各锁定斗之间协同运行，但安全性高于单锁定斗。
装入罐的排出方式不同，GSP为上排出材料，壳牌、航天、东方炉为下排出材料。 董卫宾研究了不同排放方式的粉煤气化技术，发现粉煤流量无显著差异。
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煤气化输送系统关键设备结构及应用
杜仁杰介绍了煤粉管道新型充气机在航天粉煤气化技术中的应用，针对煤粉载气中的O2和H2S杂质反应生成单质硫，吸附烧结在金属表面，引起烧结金属过滤器堵塞的问题，使烧结金属出现了小孔
运行结果表明，新型充气机能满足工艺所需的流化气体需求。
刘明介绍了航天粉煤气化技术煤粉锁斗的关键附属设备结构(见图1 )，煤粉充分流动，为防止煤粉桥堵塞，在煤粉锁斗下部设置充气锥。
粉煤灰斗安装在粉煤灰斗与进料罐之间的管道中，用于在粉煤灰斗间歇供应至进料罐之前填充流动管线中的粉煤灰。
通风斗和管道充气机均为内外套筒结构，内筒为烧结金属。
流化气体首先进入外管与内烧结金属环之间的间隙，通过烧结金属表面的多孔结构孔隙形成一定的流化风，流化设备及管道中的煤粉〔图2〕。
温剑风介绍了煤粉三通阀的国产及应用。 煤粉三通阀清洗能力强，不易卡死，阀门动作准确、可靠、位置齐全。
光自锋介绍了国产盘阀在航天粉气化技术中的应用。 盘阀是通过滑动盘来实现开关的一种快开、快闭阀，适用于有磨损、侵蚀性的材料。
工业装置运行表明，国产盘阀能满足煤粉输送装置的技术要求，具有良好的耐清洗、耐腐蚀性能。
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煤气化输送系统研究进展
研究表明，影响煤粉流动的主要因素是载气粘度相同煤粉浓度条件下，不同载气类型条件下管道压降变化小； 以CO2和空气为载气时，同等气速下的气力输送量较大且稳定，高固/气比时，不同载气输送量的差异较小。
CO2和N2作为载气，在表观气速较低时输送差异较小，表观气速增大时差异较大，N2输送浓度及输送量均大于CO2。
戴乐亭分析了以煤粉代替N2输送CO2的载气对以宇宙反应堆为气头的甲醇装置的影响，表明CO2作为载气降低系统消耗N2，提高合成气中CO含量，提高甲醇产量。
研究了星亮至粉煤密相输运稳定性与输运系统压力的关系，建立了弗劳德数粉煤流动稳定准则。
研究表明，Fr=10是煤粉能否稳定输送的临界值。 当fr大于10时，煤粉输送系统能稳定运行； Fr小于10时，煤粉输送系统不能稳定工作。
作者根据实验数据提出了煤粉堵塞的三种形式和临界气速预测模型。
当系统压力小于0.1 MPa时，以CO2为载气的输送量比以N2为载气的输送量大； 当压力大于0.15 MPa时，两个载体的输送量相等。
文献总结了不同的实验数据，建立了煤粉气力输送经济气速、直管压降的计算模型，定义了水平管和垂直管的不同流型。
刘凯研究了高浓度煤粉在文丘里管中流动的特点和规律。
发现文丘里管应用于煤粉输送系统可以显著增加系统压力，降低煤粉流量，但会增加能耗。
文丘里管及调节阀在煤粉输送系统总压降分数达50%~90%。
研究了不同文丘里喉管直径对煤粉输送量的影响。
输送过程中当体积固/气比、表观气速、气密度增加时，文丘里管压降相应增加。
陆海峰研究了通气料仓下料的影响因素(料仓通气方式见图3 )。
研究表明，锥部通气存在最佳充气高度，线式通气最佳通气径向半径比r/r0为7.1，面式通气最佳通气径向半径比r/r0为4.7。
实验装置验证了通气速度对煤粉原料流量的影响。
以Geldart C系粉体为实验原料，研究了Neddeman原料流量预测模型的正确性。
研究表明，其偏差在20%以内。
在压力0~800 kPa范围内，煤粉原料流量随料仓压力的增加而增加。
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煤粉输送系统常见故障
据文献报道，GSP煤气化技术在运行中出现了煤粉输送系统拱顶阀损坏的情况，事故原因是输送气气压不足和接线错误。
据文献报道，壳牌煤气化技术运行中出现了煤粉链斗交联现象。
解决方案是提高煤粉锁斗的伴热温度，严格控制煤粉含水量，防止煤粉水分过高导致煤粉锁斗煤粉块交联。
文献太空堆气化技术运行中，煤粉罐过滤器出现堵塞，是由于氮气吹扫管路吹扫气流量大，防雨罩结构不合理，罐内外温差大，罐过滤器锥形部有煤堵塞。
经过提高进入粉煤灰储罐过滤器的氮气温度、改变放空管高度、对放空管加热等措施后，系统运行稳定。
据文献报道，航天器临泉示范工程在煤粉输送系统煤粉运行后，未能及时排除导致煤粉设备架桥、管道堵塞的问题，设计了回煤管线。
在系统停车期间，煤粉在两煤粉输送装置中流动，避免了煤粉长时间存放导致系统堵塞。
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结束语
煤气化技术煤粉输送单元的运行工况影响煤气化工业装置的运行稳定性。
为此，研究人员大量进行了载气种类、补气器和空调等关键设备、链式斗序、不同排放方式、不同煤粉输送临界流速模型等基础研究，为煤气化技术的技术改进和系统优化设计提供了理论指导。
针对不同类型煤气化技术工业装置在运行中不同的运行故障，提出了具体的改进措施，为煤气化技术安全稳定运行积累了丰富的实践经验。
引用格式：于利红.气流床煤气化粉煤灰输送技术现状及研究进展[J] .煤炭加工与综合利用，2020(2):55-57 .
原文请参考《煤炭加工与综合利用》 2020年第2期。
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