一種碎煤加壓氣化爐氮?dú)獯祾哐b置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種吹掃裝置，具體涉及一種對(duì)碎煤加壓氣化爐進(jìn)行氮?dú)獯祾叩难b置，以及使用該裝置對(duì)氣化爐及其管道和配套設(shè)施進(jìn)行氮?dú)獯祾叩姆椒ā?br>【背景技術(shù)】
[0002]基于目前煤氣化工藝技術(shù)的研究趨勢(shì)和進(jìn)展近況，提高氣化壓力、利用劣質(zhì)褐煤進(jìn)行碎煤加壓氣化是發(fā)展趨勢(shì)。原因在于，氣化爐操作壓力的提高，有利于粗煤氣中甲烷的生成，從而減小下游裝置的處理能力和設(shè)備規(guī)模、降低最終裝置甲烷合成的負(fù)荷，大大節(jié)約整個(gè)裝置的能耗，提高能源轉(zhuǎn)化效率。
[0003]目前國(guó)內(nèi)外碎煤加壓氣化爐設(shè)計(jì)操作壓力一般在3.0MPa以下。本發(fā)明人在氣化爐型選擇時(shí)，充分考慮到褐煤煤種的特性及人工天然氣的組成特點(diǎn)，有效成份為合成甲烷氣，將氣化爐的工作壓力由3.0MPa提高至4.0MPa,并增大了氣化爐體積。氣化爐提壓和爐體增大后，直接帶來以下好處:其一，提高單爐生產(chǎn)能力，增加了投煤量。通過對(duì)內(nèi)部的布煤方式進(jìn)行優(yōu)化，擴(kuò)大氣化爐及加煤設(shè)備煤鎖的容積，提高了氣化爐的效率和生產(chǎn)能力。其二，操作壓力的提高，提高了有效組份甲烷的生成量。在氣化過程中甲烷含量由8%左右提高到12%以上，這樣就使一次甲烷生成量達(dá)到了最終產(chǎn)品的48%以上。其三，隨著壓力的提高，為下游凈化、甲烷化、壓縮輸送提供了足夠的動(dòng)力，使下游凈化和合成設(shè)備規(guī)?？s小、更為緊湊；同時(shí)，大大降低了下游裝置的投資。概括而言，氣化爐壓力的提高，提高了氣化爐效率及原料煤的利用水平，對(duì)節(jié)能降耗意義重大。
[0004]采用劣質(zhì)褐煤在4.0MPa壓力下以碎煤加壓氣化爐進(jìn)行氣化，在世界范疇中尚屬首次，加之氣化爐容積和高度增加，氣化爐內(nèi)的床層分布及反應(yīng)性均有其相應(yīng)的特征。因此探索和建立與之相適應(yīng)的操作管理體系、開停車壓力梯度管控體系，弄清特定工況下的反應(yīng)模型，確立最佳的工藝控制參數(shù)，進(jìn)而確保安全穩(wěn)定長(zhǎng)周期的運(yùn)行模式，是運(yùn)行管控的新課題。
[0005]本發(fā)明人采用的上述劣質(zhì)褐煤屬于低熱值、高水分、熱穩(wěn)定性四級(jí)的煤，其典型數(shù)據(jù)為:Mar36.9 %，TS+628.7 %，低位發(fā)熱量3000kcal/kg左右，其特點(diǎn)表現(xiàn)為熱穩(wěn)定性極差、機(jī)械性低。在外部存放時(shí)易碎裂、易自燃；入爐氣化過程中在高溫高水份氣氛中易爆裂，從而造成床層紊亂壓差增高，而且容易隨煤氣從氣化爐出口帶出，堵塞下游設(shè)備。
[0006]歸因于劣質(zhì)褐煤的以上特點(diǎn)，有必要定期清理氣化爐及有關(guān)管道和配套設(shè)備內(nèi)殘存的煤粉。然而，氣化爐停車泄壓后，爐內(nèi)燃燒層及氣化層極易復(fù)燃；氣化爐排空后，爐內(nèi)殘存在設(shè)備上的煤粉因其含水量較高、熱穩(wěn)定性極差及機(jī)械性低等特點(diǎn)，在氣化爐內(nèi)極易自燃，這給設(shè)備及檢修、清理作業(yè)均帶來了極大的安全隱患。
[0007]因此，目前尚需要研發(fā)一種安全、高效的方法或裝置將氣化爐及有關(guān)管道內(nèi)的煤粉加以清除，從而確保設(shè)備維護(hù)工作的順利進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中缺乏吹掃氣化爐的有效手段之問題，提供一種對(duì)碎煤加壓氣化爐進(jìn)行氮?dú)獯祾叩难b置，以及使用該裝置對(duì)氣化爐進(jìn)行氮?dú)獯祾叩姆椒?。所述裝置和方法安全、有效，不僅能夠清除氣化爐和有關(guān)管道中殘存煤粉，還可在此過程中防止煤粉復(fù)燃或自燃，以保證設(shè)備維護(hù)工作的安全性，尤其適用于4.0Mpa碎煤加壓氣化工藝。
[0009]基于此，本發(fā)明提供了一種碎煤加壓氣化爐氮?dú)獯祾哐b置，該裝置包括與碎煤加壓氣化爐的氣化劑混合管連通的公用空氣管線I和與所述公用空氣管線I連通的氮?dú)獯祾吖芫€2，所述氮?dú)獯祾吖芫€2按氮?dú)獾牧鲃?dòng)方向依次設(shè)置有氮?dú)鈫蜗蜷y21、氮?dú)忾l閥22和氮?dú)饷ぐ?3。所述氮?dú)饷ぐ?3可以為8字盲板。
[0010]在不使用氮?dú)鈺r(shí)，氮?dú)饷ぐ?3可以完全切斷管道內(nèi)的介質(zhì)流動(dòng)，防止閥門泄漏或誤操作，此時(shí)氮?dú)忾l閥22為關(guān)閉狀態(tài)；在使用氮?dú)獯祾吖芫€時(shí)，導(dǎo)通氮?dú)饷ぐ?3，同時(shí)打開氮?dú)忾l閥22，使氮?dú)饽軌蛲ㄟ^氮?dú)獯祾吖芫€2與公用空氣管線I的連通處，通入公用空氣管線1、氣化劑混合管以及氣化爐等，此時(shí)氮?dú)鈫蜗蜷y21可進(jìn)一步防止介質(zhì)反串或密封不嚴(yán)所帶來的安全隱患。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述公用空氣管線I在其與所述氮?dú)獯祾吖芫€2的連通處的上游部分，按公用空氣的流動(dòng)方向依次設(shè)置有公用空氣第一閘閥11和公用空氣盲板12。在使用氮?dú)獯祾吖芫€時(shí)，不僅導(dǎo)通氮?dú)饷ぐ?3并打開氮?dú)忾l閥22，同時(shí)還可導(dǎo)盲(即封閉)公用空氣盲板12或關(guān)閉第一閘閥11，進(jìn)而避免公用空氣與氮?dú)饣旌?，保證氮?dú)獾募兌取?br>[0012]根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述公用空氣管線I在其與所述氮?dú)獯祾吖芫€2的連通處的下游部分設(shè)置有氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥13。氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥通常是由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥連通安裝調(diào)試后形成的調(diào)節(jié)裝置。通過接收工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制信號(hào)，該氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥13可用于調(diào)節(jié)管道中流動(dòng)介質(zhì)的流量、壓力等工藝參數(shù)，例如調(diào)整氮?dú)獾牧髁亢蛪毫Φ取?br>[0013]根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述公用空氣管線I在其與所述氮?dú)獯祾吖芫€2的連通處的下游部分還設(shè)置有公用空氣單向閥14和公用空氣第二閘閥15 ;優(yōu)選地，所述公用空氣單向閥14和公用空氣第二閘閥15位于所述氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥13的下游。
[0014]所述公用空氣第二閘閥15通常處于開啟狀態(tài)，因?yàn)椴徽撌菤饣癄t系統(tǒng)正常工作時(shí)使用公用空氣，還是吹掃氣化爐時(shí)使用氮?dú)猓冀?jīng)過該公用空氣第二閘閥15進(jìn)入氣化劑混合管，然后可進(jìn)入氣化爐。所述公用空氣單向閥14則可防止氣化劑混合管中的物流反串至公用空氣管線I。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的裝置，其中，所述公用空氣管線I在其與所述氮?dú)獯祾吖芫€2的連通處與所述公用空氣盲板11之間設(shè)置有第一導(dǎo)淋16，和/或所述氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥13與所述公用空氣單向閥14和/或公用空氣第二閘閥15之間設(shè)置有第二導(dǎo)淋17。
[0016]本發(fā)明的裝置還可在公用空氣管線I上設(shè)置FICQ設(shè)備和/或TI設(shè)備，其中，F(xiàn)ICQ設(shè)備指流量、顯示、控制、積累量(Flow, Indicat1n, Control, Quantity)設(shè)備,TI設(shè)備指溫度、顯示(Temperature, Indicat1n)設(shè)備。優(yōu)選地,所述FICQ設(shè)備和TI設(shè)備設(shè)置于公用空氣管線I與氮?dú)獯祾吖芫€2的連通處和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥13之間，用于提供公用空氣管線I內(nèi)的流量、累積量及溫度信息，并可以控制氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥13加以調(diào)節(jié)。
[0017]作為一種實(shí)施方式，按公用空氣的流動(dòng)方向，公用空氣管線I上依次設(shè)置有公用空氣第一閘閥11、公用空氣盲板12、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥13、公用空氣單向閥14和公用空氣第二閘閥15 ;按氮?dú)獾牧鲃?dòng)方向，所述氮?dú)獯祾吖芫€2依次設(shè)置有氮?dú)鈫蜗蜷y21、氮?dú)忾l閥22和氮?dú)饷ぐ?3，其中，所述氮?dú)獯祾吖芫€2連通于公用空氣管線I的公用空氣盲板12和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥13之間的位置。
[0018]作為另一種實(shí)施方式，按公用空氣的流動(dòng)方向，公用空氣管線I上依次設(shè)置有公用空氣第一閘閥11、公用空氣盲板12、第一導(dǎo)淋16、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥13、第二導(dǎo)淋17、公用空氣單向閥14和公用空氣第二閘閥15 ;按氮?dú)獾牧鲃?dòng)方向，所述氮?dú)獯祾吖芫€2依次設(shè)置有氮?dú)鈫蜗蜷y21、氮?dú)忾l閥22和氮?dú)饷ぐ?3，其中，所述氮?dú)獯祾吖芫€2連通于公用空氣管線I的第一導(dǎo)淋16和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥13之間的位置。優(yōu)選地，在公用空氣管線I與氮?dú)獯祾吖芫€2的連通處和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥13之間，還設(shè)置有FICQ設(shè)備和/或TI設(shè)備。
[0019]本發(fā)明還提供了使用上述的裝置對(duì)碎煤加壓氣化爐進(jìn)行氮?dú)獯祾叩姆椒ǎ龇椒ò?
[0020]將碎煤加壓氣化爐泄壓至常壓，導(dǎo)通氮?dú)獯祾吖芫€2上的氮?dú)饷ぐ?3，并打開氮?dú)忾l閥22，然后向氮?dú)獯祾吖芫€2中通入氮?dú)?從而置換氣化爐及管道中的可燃?xì)饧八魵?，并且吹掃氣化爐及管道中殘存的煤粉，直至氣體成分分析中可燃?xì)夂啃∮?.5%為止。盡管氧氣通常起助燃作用，但其實(shí)際上直接參與了燃燒過程，因此，為描述方便，本文中的可燃?xì)獍ㄑ鯕狻?br>[0021]根據(jù)本發(fā)明的方法，所述方法還包括:封閉所述公用空氣管線I的位于公用空氣管線I和氮?dú)獯祾吖芫€2連接處上游的部分；優(yōu)選地，通過關(guān)閉公用空氣第一閘閥(11)和導(dǎo)盲公用空氣盲板(12)以封閉公用空氣管線(I)的所述部分。
[0022]例如，可以將碎煤加壓氣化爐泄壓至常壓，關(guān)閉所述公用空氣第一閘閥11和導(dǎo)盲公用空氣盲板12，然后導(dǎo)通氮?dú)獯祾吖芫€2上的氮?dú)饷ぐ?3，并打開氮?dú)忾l閥22，接著向氮?dú)獯祾吖芫€2中通入氮?dú)?，從而置換氣化爐及有關(guān)管道中的可燃?xì)饧八魵猓⑶掖祾邭饣癄t及管道中殘存的煤粉。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的方法，其中，將氣化爐及有關(guān)管道中的可燃?xì)庵脫Q至可燃?xì)獾捏w積百分比低于0.45%，例如將氧氣置換至氧氣體積百分比低于0.45%。在實(shí)際操作過程中，氮?dú)鈱?duì)氧氣可燃?xì)獾闹脫Q通常需至少兩次分析合格，即氧氣可燃?xì)獾捏w積百分比低于
0.45%，從而更為有效地防止氣化爐內(nèi)燃燒層，并防止、氣化層復(fù)燃或在氣化爐停車排空后，爐內(nèi)殘存在設(shè)備上的煤粉自燃。
[0024]一般而言，碎煤加壓氣化工藝以塊狀褐煤為原料，為降低因煤氣夾帶細(xì)粒導(dǎo)致的碳損失，入爐煤最小粒徑宜在13_以上,小于2_的粉煤量控制在1.5%以內(nèi)，小于13_的細(xì)粒煤量控制在5 %以內(nèi)。因而從技術(shù)角度講，碎煤加壓氣化工藝對(duì)原料褐煤煤質(zhì)要求極其嚴(yán)格，不能偏離設(shè)計(jì)指標(biāo)。然而前文所述，大唐克旗煤制天然氣公司使用褐煤屬于低熱值、高水分、高揮發(fā)分、熱穩(wěn)定性四級(jí)的煤，其特點(diǎn)表現(xiàn)為熱穩(wěn)定性極差、機(jī)械性低，空氣中易風(fēng)化破裂，入爐氣化過程中在高溫高水份氣氛中易爆裂，粉化嚴(yán)重。這容易造成在氣