燃水煤浆导热油炉供热系统设计

第36卷第3期工业炉Vol 36 No.32014年5月Industrial FumaceMay 2014燃水煤浆导热油炉供热系统设计汪琦,季炳奎2,季俊2(1上海热油炉设计开发中心,上海20002;2上海恒欣化工有限公司,上海200436)摘要:介绍了水煤浆种类、制备工艺及滤浆环节。分析了导热油供热系统的工艺流程,总结了导热油系统工艺管线的设计注意事项,并对导热油膨胀系统的改进设计方法进行了探讨。关键词:水煤浆;制备工艺;导热油;供热系统;工艺管线;膨胀系统中图分类号:TK75文献标识码:B文章编号:1001-6988(2014)03-0035-03Heating System Design of Burning Coal Water SlurryHeat Conduction Oil FurnaceWANG Qi, JI Bing-kui, JI Jun2(1. Hot Oil Furnace Design and Development Center in Shanghai, Shanghai 200042, China;2. Shanghai Hengxin Chemical Co, Lid, Shanghai 200436, China)Abstract: The types, preparation technology and coal water slurry feed slurry link of coal water slurryare introduced. The technological process of heat conduction oil heating system is analyzed, the processpipeline design considerations of heat conduction oil system are summarized, and improvement of heatconduction oil expansion system design methods are discussedKey words: coal water slurry; preparation process; heat conduction oil; heating system; processpipeline; expansion system水煤浆是由大约70%煤、29%水和1%添加剂通煤炭产品过物理加工得到的一种低污染、高效率,可以采用管12中浓度水煤浆道输送的代油煤基流体燃料,水煤浆可以替代煤炭由平均粒径小于0.3mm且有一定级配细度的直接在导热油炉中燃烧,并且水煤浆还具有良好的煤粉与水混合,煤水比为11左右,具有较好的流动稳定性及流变性,易于装卸、储存、输送及直接雾化性和一定稳定性,可远距离泵送的浆状煤炭产品。燃烧,能够管道输送,运行费用低,是环保效益好降13精细水煤浆低环境污染的一种有效途径。用超低灰(A<1%)精煤经过超细磨碎粒度上1水煤浆种类限在44μm以下,平均粒度小于10μm,浓度约50%,表观黏度在剪切速率为100s-时,小于40011高浓度水煤浆mPas,是重柴油的一种代替燃料。由平均粒径小于006mm,且有一定级配(不同1.4煤泥浆粒级的配比)细度的煤粉与水混合,浓度在60%以利用洗煤厂生产过程中产生的煤泥,保持55%上,黏度在1500mPas以下,稳定性在一个月内不左右的浓度就地应用的浆状煤浆燃料。产生硬沉淀,可以长距离泵送,雾化直接燃烧的浆状2水煤浆制备工艺收稿日期:2013-11-05;修回日期:201401-31作者简介:汪琦(1%61-),男,工学碩士,高级工程师,长期从水煤浆制备工艺通常包括选煤(脱灰、脱硫)、破事热油炉、焚烧炉生物质气化炉的设计研究、开发碎、磨矿、加人添加剂捏混、搅拌与剪切,以及为剔除最终产品中的超粒与杂物的滤浆等环节。35经验交流:燃水煤浆导热油炉供热系统设计2.1选煤当原料煤的质量满足不了用户对水煤浆灰分、管道流硫分与热值的要求时,制浆工艺中应设有选煤环节。电自然循环4除制备超低灰(灰分小于1%)精细水煤浆外,制浆6用煤的洗选采用常规的选煤方法。大多数情况下选煤应设在磨矿前,只有当煤中矿物杂质嵌布很细,需SYZY排污经磨细方可解离杂质选出合格制浆用煤时,才考虑+84Y采用磨矿后再选煤的工艺。烟囱22矿碎与磨矿1用热设备2热油炉3离心油泵4膨胀槽5储油槽6油气分离器7导热油过滤器8齿轮油泵在制浆工艺中,破碎与磨矿是为了将煤炭磨碎图1导热油供热系统工艺流程图至水煤浆产品所要求的细度,并使粒度分布具有较高的堆积效率,它是制浆厂中能耗最高的环节。为送至用热设备,经油气分离器和油过滤器,排除导热了减少磨矿功耗,除特殊情况外(如利用粉煤或煤泥油中的气体和杂质后,再经循环泵送回有机热载体制浆),磨矿前必须先经破碎。磨矿可用干法,亦可炉,从而实现供热循环。用湿法。磨矿回路可以是一段磨矿,也可以是由多导热油供热方式有一次循环供热、二次循环供台磨机构成的多段磨矿。热和间歇性供热等几种23捏混与搅拌32注油系统捏混只是在干磨与中浓度湿磨工艺中才采用向供热系统注入导热油有以下几种情况:它的作用是使干磨所产生煤粉或中浓度产品经过过(1)将外部导热油经注油泵注入膨胀槽或储滤机脱水所得滤饼能与水和分散剂均匀混合,并初油槽。步形成有一定流动性的浆体,便于在下一步搅拌工(2)将储油槽内的导热油经注油泵注入膨胀槽。序中进一步混匀。这种物料如不先经捏混,直接进(3)将储油槽内的导热油用注油泵排至供热系入搅拌机是无法把浆体混匀的统外,以更换导热油。搅拌是为了使煤浆混匀,还具有在搅拌过程中33排气系统使煤浆经受强力剪切,加强添加剂与煤粒表面间作导热油供热循环系统中的气体或蒸汽经油气用,改善浆体流变性能的功能。在制浆工艺的不同分离器排至膨胀槽,由膨胀槽或储油槽内的排气管环节,搅拌所起的作用也不完全相同排至系统外的安全地点,以防槽内导热油因沸腾等24滤浆原因喷出而酿成火灾。制浆过程中会产生一部分超粒和混入某些杂34冷油置换系统物,它将给储运和燃烧带来困难,所以产品在装入储遇突然停电紧急停炉时,可将膨胀槽的冷态导罐前应有杂物剔除环节,一般用可连续工作的筛网热油经有机热载体炉放人储油槽,以防有机热载体滤浆器。炉内导热油过热。为了保证产品质量稳定,制浆过程中还应有煤35紧急冷却系统量、水量、各种添加剂量、煤浆流量、料位与液位的在若导热油炉为重型炉墙,有机热载体炉内热量线检测装置,并且还应配备煤量、水量与添加剂的定大。当采用冷油置换无法降低炉温,或因用户停电较量加人装置与闭路控制系统。频繁,采用冷油置换不利于保证供热系统稳定时,需3导热油供热系统工艺流程设计设置紧急冷却系统,即强制导热油在有机热载体炉和冷却水箱间循环,以确保导热油不超温变质。另外,冷导热油供热系统的工艺流程,应根据用户用热却水箱也可兼作供油温度偏高时的应急冷却用。要求进行设计,见图1。36安全排放系统3.1供热循环当系统发生超压时,可通过安全阀自动泄压,泄导热油由循环泵送入有机热载体炉进行加热后压的导热油径直排入膨胀槽等安全位置。工业妒第36卷第3期2014年5月3.7稳压旁路系统(4)热油系统的法兰垫片不允许使用石棉橡胶当用户耗热量变化而调整导热油供油量时,为板,应选用金属缠绕垫或膨胀石墨复合垫片保证有机热载体炉内导热油流速大于2ms,不能降(5)热油系统的阀门应选用不泄漏的波纹管密低热油炉内的供油量,为此应将一部分导热油走旁封阀门。路循环。旁路导热油流量用自力式稳压阀进行控制。(6)热油系统管材,凡同热油相接触的,均不得4热油系统工艺管线设计选用铸铁或有色金属材料。(7)热油系统应设有安全阀,安全阀宜选用不4,1设置事故冷却循环油路泄漏的波纹管密封安全阀。为防止紧急停电事故的发生,可在导热油循环(8)应选用专有热油循环泵,而不能用一般热油系统中设置一组事故冷却循环油路与基本循环油路泵代替。并联。事故油泵的流量,一般选用系统流量的1/2,事故油泵是由一台汽油机或柴油机直接带动,启动5膨胀系统的改进设计时间小于5min,启动前开启事故循环系统阀门,启导热油在加热过程中温度每升高100℃,体积将动后关闭基本循环系统阀门。热油炉内高温导热油有7%左右的膨胀,并产生少量的油蒸气,必须加以释经事故油泵、冷却水箱得到冷却,冷却后的回油再返放,才能保证导热油在系统中的正常循环。目前绝大回热油炉,不断把热油炉内的高温油冷却,降至多数导热油加热炉均采用开式膨胀系统来泄压。100-130℃,方可转移为自然冷却,从而确保导热油热油炉膨胀系统工艺流程见图3。及设备的安全。导热油循环系统见图2。膨膨胀槽排空阀辅助排气阀油气分离器旁通阀出水供油进水热媒加热炉请油槽循环泵图3热油炉膨胀系统工艺流程图1热油炉2循环油泵3过滤器4汽液分离器5膨胀槽6事故油泵7冷却水箱在系统最高处设一膨胀槽,膨胀管与膨胀槽底图2导热油循环系统示意图部相通,膨胀槽上方设一溢流管与储油槽相连,储油4.2管线设计注意事项槽另设一透气口与大气相通以释放压力。但是开式(1)热油系统工艺管线中,在最高处应设有排气膨胀系统使高温状态下的导热油直接接触到外界空阀,最低处应设有排污阀。气,从而使油质迅速恶化,同时热油蒸气排出造成了(2)对较长的热油系统管线,应考虑热补偿设环境污染计。为防止热油泄漏,应选用自然补偿形式。将开式膨胀系统改造成半开式膨胀系统,既能解(3)热油系统的管线除设备接口、仪表接口或阀决上述问题,又能满足系统膨胀及释放油蒸气压的要门等处必须采用法兰连接外,其他接口均采用焊接求。其具体做法为,将储油槽从中部隔成左右两半,下连接。采用法兰连接处,法兰面应是榫槽面,且公称方用U形管连接,使储油槽中的导热油通过U形管实压力不低于16MPa,对于大于300℃的导热油,则现左右互通,膨胀槽的溢流管与储油槽的左侧相连,法兰公称压力不低于2.5MPa。法兰宜选用对焊形在储油槽的右侧设置透气口,其工作原理如下式,而不要用平焊形式的法兰。(下转第40页)经验交流:炉缸侧壁温度升高的原因分析及措施含钛物料的加入方式有:①与炉料一起由炉顶加入;②由风口喷入钛精料;③风口喂线方式;④5结论在炮泥中加入含钛物料。鉴于1高炉的侵蚀部位通过计算分析,1高炉炉缸侧壁温度异常的主主要集中在铁口区附近,采用风口喂线方式和在炮要原因是由铁水环流引起的,而炉心焦的透液性变泥中加入含钛物料的方式进行护炉操作,这两种方差是引起铁水环流增强的主要因素,因此通过降低式不仅操作简单、高效,而且不会影响高炉的正常冶炼强度同时采取中心加焦的办法,加快炉缸死料冶炼。柱的更新,增加炉心焦的透液性,降低铁水环流强4.3其它辅助措施度,可以维护炉缸侧壁稳定;另外,采取风口喂线和冷却壁进出水流量检测进出水温差检测,通过在炮泥中加入含钛物料的方式进行护炉,对改善高进出水温差计算炉缸热负荷强度,进一步判断碳砖炉局部侵蚀破损有良好的效果与冷却壁之间、冷却壁与炉壳之间是否存在间隙,如果存在间隙,可以采取压力灌浆的方式提高炉缸热参考文献传导性;可以选择优质炮泥,提高铁口深度,控制出1项钟庸,高炉设计一炼铁工艺设计理论与实践北京:冶金工铁速度,来维护铁口区碳砖的使用寿命。业出版社,2007[2]张福明.现代高炉长寿技术M北京:冶金工业出版社,2012(上接第37页)储油槽内所以能充分保护油质,且不污染空气。(1)系统未运行前,膨胀槽及储油槽内的净压为6结语零,储油槽内左右两室油位相平,见图4燃水煤浆导热油供热系统由炉前供浆系统、导(2)系统开始运转加热后,热油膨胀至膨胀槽,将热油循环系统、水煤浆燃烧系统、烟气除尘系统、电位使右侧油位提高,从而达到泄压的目的,见图5。水煤浆燃烧器特点是借助内混或外混的雾化空胀槽气(蒸汽),采用空气单、双级旋流雾化喷嘴,标准的及改进型的Y型喷嘴;水煤浆燃烧特性是水煤浆通过喷嘴雾化后燃烧,由于雾化细度小,因此燃烧效率较高燃水煤浆导热油炉的结构是由炉体和炉膛两大部件组成,炉体主要是由辐射螺旋盘管、炉顶回流管、对流蛇形管、集箱管、空气预热器组成,炉膛主要储油槽是由燃烧器、稳燃室、燃烧室、出灰装置组成,并配有循环油泵、注油泵、高位膨胀油槽、低位储油槽、鼓风图4系统运行前的油位图图5系统运转加热后的油位图机、引风机、除尘器、油气分离器、油过滤器、水煤浆供应装置和电控柜(3)停机降温后,各部分油位又回到正常。燃水煤浆导热油炉供热系统的特殊专用装置包此半开式膨胀系统运转时,高温导热油留在膨括水煤浆燃烧器、水煤浆喷枪、水煤浆在线过滤器、胀槽内,而热的油蒸气被储油罐左侧的冷油阻隔,既水煤浆点火装置。不与外界大气接触,也不排出,降温后油蒸气又回到