第36卷第3期工業(yè)爐Vol 36 No.32014年5月Industrial FumaceMay 2014燃水煤漿導(dǎo)熱油爐供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)汪琦,季炳奎2,季俊2(1上海熱油爐設(shè)計(jì)開發(fā)中心,上海20002;2上海恒欣化工有限公司,上海200436)摘要:介紹了水煤漿種類、制備工藝及濾漿環(huán)節(jié)。分析了導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)的工藝流程,總結(jié)了導(dǎo)熱油系統(tǒng)工藝管線的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng),并對導(dǎo)熱油膨脹系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞:水煤漿;制備工藝;導(dǎo)熱油;供熱系統(tǒng);工藝管線;膨脹系統(tǒng)中圖分類號:TK75文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號: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水煤漿是由大約70%煤、29%水和1%添加劑通煤炭產(chǎn)品過物理加工得到的一種低污染、高效率,可以采用管12中濃度水煤漿道輸送的代油煤基流體燃料,水煤漿可以替代煤炭由平均粒徑小于0.3mm且有一定級配細(xì)度的直接在導(dǎo)熱油爐中燃燒,并且水煤漿還具有良好的煤粉與水混合,煤水比為11左右,具有較好的流動(dòng)穩(wěn)定性及流變性,易于裝卸、儲存、輸送及直接霧化性和一定穩(wěn)定性,可遠(yuǎn)距離泵送的漿狀煤炭產(chǎn)品。燃燒,能夠管道輸送,運(yùn)行費(fèi)用低,是環(huán)保效益好降13精細(xì)水煤漿低環(huán)境污染的一種有效途徑。用超低灰(A<1%)精煤經(jīng)過超細(xì)磨碎粒度上1水煤漿種類限在44μm以下,平均粒度小于10μm,濃度約50%,表觀黏度在剪切速率為100s-時(shí),小于40011高濃度水煤漿mPas,是重柴油的一種代替燃料。由平均粒徑小于006mm,且有一定級配(不同1.4煤泥漿粒級的配比)細(xì)度的煤粉與水混合,濃度在60%以利用洗煤廠生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煤泥,保持55%上,黏度在1500mPas以下,穩(wěn)定性在一個(gè)月內(nèi)不左右的濃度就地應(yīng)用的漿狀煤漿燃料。產(chǎn)生硬沉淀,可以長距離泵送,霧化直接燃燒的漿狀2水煤漿制備工藝收稿日期:2013-11-05;修回日期:201401-31作者簡介:汪琦(1%61-),男,工學(xué)碩士,高級工程師,長期從水煤漿制備工藝通常包括選煤(脫灰、脫硫)、破事熱油爐、焚燒爐生物質(zhì)氣化爐的設(shè)計(jì)研究、開發(fā)碎、磨礦、加人添加劑捏混、攪拌與剪切,以及為剔除最終產(chǎn)品中的超粒與雜物的濾漿等環(huán)節(jié)。35經(jīng)驗(yàn)交流:燃水煤漿導(dǎo)熱油爐供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1選煤當(dāng)原料煤的質(zhì)量滿足不了用戶對水煤漿灰分、管道流硫分與熱值的要求時(shí),制漿工藝中應(yīng)設(shè)有選煤環(huán)節(jié)。電自然循環(huán)4除制備超低灰(灰分小于1%)精細(xì)水煤漿外,制漿6用煤的洗選采用常規(guī)的選煤方法。大多數(shù)情況下選煤應(yīng)設(shè)在磨礦前,只有當(dāng)煤中礦物雜質(zhì)嵌布很細(xì),需SYZY排污經(jīng)磨細(xì)方可解離雜質(zhì)選出合格制漿用煤時(shí),才考慮+84Y采用磨礦后再選煤的工藝。煙囪22礦碎與磨礦1用熱設(shè)備2熱油爐3離心油泵4膨脹槽5儲油槽6油氣分離器7導(dǎo)熱油過濾器8齒輪油泵在制漿工藝中,破碎與磨礦是為了將煤炭磨碎圖1導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)工藝流程圖至水煤漿產(chǎn)品所要求的細(xì)度,并使粒度分布具有較高的堆積效率,它是制漿廠中能耗最高的環(huán)節(jié)。為送至用熱設(shè)備,經(jīng)油氣分離器和油過濾器,排除導(dǎo)熱了減少磨礦功耗,除特殊情況外(如利用粉煤或煤泥油中的氣體和雜質(zhì)后,再經(jīng)循環(huán)泵送回有機(jī)熱載體制漿),磨礦前必須先經(jīng)破碎。磨礦可用干法,亦可爐,從而實(shí)現(xiàn)供熱循環(huán)。用濕法。磨礦回路可以是一段磨礦,也可以是由多導(dǎo)熱油供熱方式有一次循環(huán)供熱、二次循環(huán)供臺磨機(jī)構(gòu)成的多段磨礦。熱和間歇性供熱等幾種23捏混與攪拌32注油系統(tǒng)捏混只是在干磨與中濃度濕磨工藝中才采用向供熱系統(tǒng)注入導(dǎo)熱油有以下幾種情況:它的作用是使干磨所產(chǎn)生煤粉或中濃度產(chǎn)品經(jīng)過過(1)將外部導(dǎo)熱油經(jīng)注油泵注入膨脹槽或儲濾機(jī)脫水所得濾餅?zāi)芘c水和分散劑均勻混合,并初油槽。步形成有一定流動(dòng)性的漿體,便于在下一步攪拌工(2)將儲油槽內(nèi)的導(dǎo)熱油經(jīng)注油泵注入膨脹槽。序中進(jìn)一步混勻。這種物料如不先經(jīng)捏混,直接進(jìn)(3)將儲油槽內(nèi)的導(dǎo)熱油用注油泵排至供熱系入攪拌機(jī)是無法把漿體混勻的統(tǒng)外,以更換導(dǎo)熱油。攪拌是為了使煤漿混勻,還具有在攪拌過程中33排氣系統(tǒng)使煤漿經(jīng)受強(qiáng)力剪切,加強(qiáng)添加劑與煤粒表面間作導(dǎo)熱油供熱循環(huán)系統(tǒng)中的氣體或蒸汽經(jīng)油氣用,改善漿體流變性能的功能。在制漿工藝的不同分離器排至膨脹槽,由膨脹槽或儲油槽內(nèi)的排氣管環(huán)節(jié),攪拌所起的作用也不完全相同排至系統(tǒng)外的安全地點(diǎn),以防槽內(nèi)導(dǎo)熱油因沸騰等24濾漿原因噴出而釀成火災(zāi)。制漿過程中會產(chǎn)生一部分超粒和混入某些雜34冷油置換系統(tǒng)物,它將給儲運(yùn)和燃燒帶來困難,所以產(chǎn)品在裝入儲遇突然停電緊急停爐時(shí),可將膨脹槽的冷態(tài)導(dǎo)罐前應(yīng)有雜物剔除環(huán)節(jié),一般用可連續(xù)工作的篩網(wǎng)熱油經(jīng)有機(jī)熱載體爐放人儲油槽,以防有機(jī)熱載體濾漿器。爐內(nèi)導(dǎo)熱油過熱。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,制漿過程中還應(yīng)有煤35緊急冷卻系統(tǒng)量、水量、各種添加劑量、煤漿流量、料位與液位的在若導(dǎo)熱油爐為重型爐墻,有機(jī)熱載體爐內(nèi)熱量線檢測裝置,并且還應(yīng)配備煤量、水量與添加劑的定大。當(dāng)采用冷油置換無法降低爐溫,或因用戶停電較量加人裝置與閉路控制系統(tǒng)。頻繁,采用冷油置換不利于保證供熱系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí),需3導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)工藝流程設(shè)計(jì)設(shè)置緊急冷卻系統(tǒng),即強(qiáng)制導(dǎo)熱油在有機(jī)熱載體爐和冷卻水箱間循環(huán),以確保導(dǎo)熱油不超溫變質(zhì)。另外,冷導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)的工藝流程,應(yīng)根據(jù)用戶用熱卻水箱也可兼作供油溫度偏高時(shí)的應(yīng)急冷卻用。要求進(jìn)行設(shè)計(jì),見圖1。36安全排放系統(tǒng)3.1供熱循環(huán)當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生超壓時(shí),可通過安全閥自動(dòng)泄壓,泄導(dǎo)熱油由循環(huán)泵送入有機(jī)熱載體爐進(jìn)行加熱后壓的導(dǎo)熱油徑直排入膨脹槽等安全位置。工業(yè)妒第36卷第3期2014年5月3.7穩(wěn)壓旁路系統(tǒng)(4)熱油系統(tǒng)的法蘭墊片不允許使用石棉橡膠當(dāng)用戶耗熱量變化而調(diào)整導(dǎo)熱油供油量時(shí),為板,應(yīng)選用金屬纏繞墊或膨脹石墨復(fù)合墊片保證有機(jī)熱載體爐內(nèi)導(dǎo)熱油流速大于2ms,不能降(5)熱油系統(tǒng)的閥門應(yīng)選用不泄漏的波紋管密低熱油爐內(nèi)的供油量,為此應(yīng)將一部分導(dǎo)熱油走旁封閥門。路循環(huán)。旁路導(dǎo)熱油流量用自力式穩(wěn)壓閥進(jìn)行控制。(6)熱油系統(tǒng)管材,凡同熱油相接觸的,均不得4熱油系統(tǒng)工藝管線設(shè)計(jì)選用鑄鐵或有色金屬材料。(7)熱油系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有安全閥,安全閥宜選用不4,1設(shè)置事故冷卻循環(huán)油路泄漏的波紋管密封安全閥。為防止緊急停電事故的發(fā)生,可在導(dǎo)熱油循環(huán)(8)應(yīng)選用專有熱油循環(huán)泵,而不能用一般熱油系統(tǒng)中設(shè)置一組事故冷卻循環(huán)油路與基本循環(huán)油路泵代替。并聯(lián)。事故油泵的流量,一般選用系統(tǒng)流量的1/2,事故油泵是由一臺汽油機(jī)或柴油機(jī)直接帶動(dòng),啟動(dòng)5膨脹系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)時(shí)間小于5min,啟動(dòng)前開啟事故循環(huán)系統(tǒng)閥門,啟導(dǎo)熱油在加熱過程中溫度每升高100℃,體積將動(dòng)后關(guān)閉基本循環(huán)系統(tǒng)閥門。熱油爐內(nèi)高溫導(dǎo)熱油有7%左右的膨脹,并產(chǎn)生少量的油蒸氣,必須加以釋經(jīng)事故油泵、冷卻水箱得到冷卻,冷卻后的回油再返放,才能保證導(dǎo)熱油在系統(tǒng)中的正常循環(huán)。目前絕大回?zé)嵊蜖t,不斷把熱油爐內(nèi)的高溫油冷卻,降至多數(shù)導(dǎo)熱油加熱爐均采用開式膨脹系統(tǒng)來泄壓。100-130℃,方可轉(zhuǎn)移為自然冷卻,從而確保導(dǎo)熱油熱油爐膨脹系統(tǒng)工藝流程見圖3。及設(shè)備的安全。導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)見圖2。膨膨脹槽排空閥輔助排氣閥油氣分離器旁通閥出水供油進(jìn)水熱媒加熱爐請油槽循環(huán)泵圖3熱油爐膨脹系統(tǒng)工藝流程圖1熱油爐2循環(huán)油泵3過濾器4汽液分離器5膨脹槽6事故油泵7冷卻水箱在系統(tǒng)最高處設(shè)一膨脹槽,膨脹管與膨脹槽底圖2導(dǎo)熱油循環(huán)系統(tǒng)示意圖部相通,膨脹槽上方設(shè)一溢流管與儲油槽相連,儲油4.2管線設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)槽另設(shè)一透氣口與大氣相通以釋放壓力。但是開式(1)熱油系統(tǒng)工藝管線中,在最高處應(yīng)設(shè)有排氣膨脹系統(tǒng)使高溫狀態(tài)下的導(dǎo)熱油直接接觸到外界空閥,最低處應(yīng)設(shè)有排污閥。氣,從而使油質(zhì)迅速惡化,同時(shí)熱油蒸氣排出造成了(2)對較長的熱油系統(tǒng)管線,應(yīng)考慮熱補(bǔ)償設(shè)環(huán)境污染計(jì)。為防止熱油泄漏,應(yīng)選用自然補(bǔ)償形式。將開式膨脹系統(tǒng)改造成半開式膨脹系統(tǒng),既能解(3)熱油系統(tǒng)的管線除設(shè)備接口、儀表接口或閥決上述問題,又能滿足系統(tǒng)膨脹及釋放油蒸氣壓的要門等處必須采用法蘭連接外,其他接口均采用焊接求。其具體做法為,將儲油槽從中部隔成左右兩半,下連接。采用法蘭連接處,法蘭面應(yīng)是榫槽面,且公稱方用U形管連接,使儲油槽中的導(dǎo)熱油通過U形管實(shí)壓力不低于16MPa,對于大于300℃的導(dǎo)熱油,則現(xiàn)左右互通,膨脹槽的溢流管與儲油槽的左側(cè)相連,法蘭公稱壓力不低于2.5MPa。法蘭宜選用對焊形在儲油槽的右側(cè)設(shè)置透氣口,其工作原理如下式,而不要用平焊形式的法蘭。(下轉(zhuǎn)第40頁)經(jīng)驗(yàn)交流:爐缸側(cè)壁溫度升高的原因分析及措施含鈦物料的加入方式有:①與爐料一起由爐頂加入;②由風(fēng)口噴入鈦精料;③風(fēng)口喂線方式;④5結(jié)論在炮泥中加入含鈦物料。鑒于1高爐的侵蝕部位通過計(jì)算分析,1高爐爐缸側(cè)壁溫度異常的主主要集中在鐵口區(qū)附近,采用風(fēng)口喂線方式和在炮要原因是由鐵水環(huán)流引起的,而爐心焦的透液性變泥中加入含鈦物料的方式進(jìn)行護(hù)爐操作,這兩種方差是引起鐵水環(huán)流增強(qiáng)的主要因素,因此通過降低式不僅操作簡單、高效,而且不會影響高爐的正常冶煉強(qiáng)度同時(shí)采取中心加焦的辦法,加快爐缸死料冶煉。柱的更新,增加爐心焦的透液性,降低鐵水環(huán)流強(qiáng)4.3其它輔助措施度,可以維護(hù)爐缸側(cè)壁穩(wěn)定;另外,采取風(fēng)口喂線和冷卻壁進(jìn)出水流量檢測進(jìn)出水溫差檢測,通過在炮泥中加入含鈦物料的方式進(jìn)行護(hù)爐,對改善高進(jìn)出水溫差計(jì)算爐缸熱負(fù)荷強(qiáng)度,進(jìn)一步判斷碳磚爐局部侵蝕破損有良好的效果與冷卻壁之間、冷卻壁與爐殼之間是否存在間隙,如果存在間隙,可以采取壓力灌漿的方式提高爐缸熱參考文獻(xiàn)傳導(dǎo)性;可以選擇優(yōu)質(zhì)炮泥,提高鐵口深度,控制出1項(xiàng)鐘庸,高爐設(shè)計(jì)一煉鐵工藝設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐北京:冶金工鐵速度,來維護(hù)鐵口區(qū)碳磚的使用壽命。業(yè)出版社,2007[2]張福明.現(xiàn)代高爐長壽技術(shù)M北京:冶金工業(yè)出版社,2012(上接第37頁)儲油槽內(nèi)所以能充分保護(hù)油質(zhì),且不污染空氣。(1)系統(tǒng)未運(yùn)行前,膨脹槽及儲油槽內(nèi)的凈壓為6結(jié)語零,儲油槽內(nèi)左右兩室油位相平,見圖4燃水煤漿導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)由爐前供漿系統(tǒng)、導(dǎo)(2)系統(tǒng)開始運(yùn)轉(zhuǎn)加熱后,熱油膨脹至膨脹槽,將熱油循環(huán)系統(tǒng)、水煤漿燃燒系統(tǒng)、煙氣除塵系統(tǒng)、電位使右側(cè)油位提高,從而達(dá)到泄壓的目的,見圖5。水煤漿燃燒器特點(diǎn)是借助內(nèi)混或外混的霧化空脹槽氣(蒸汽),采用空氣單、雙級旋流霧化噴嘴,標(biāo)準(zhǔn)的及改進(jìn)型的Y型噴嘴;水煤漿燃燒特性是水煤漿通過噴嘴霧化后燃燒,由于霧化細(xì)度小,因此燃燒效率較高燃水煤漿導(dǎo)熱油爐的結(jié)構(gòu)是由爐體和爐膛兩大部件組成,爐體主要是由輻射螺旋盤管、爐頂回流管、對流蛇形管、集箱管、空氣預(yù)熱器組成,爐膛主要儲油槽是由燃燒器、穩(wěn)燃室、燃燒室、出灰裝置組成,并配有循環(huán)油泵、注油泵、高位膨脹油槽、低位儲油槽、鼓風(fēng)圖4系統(tǒng)運(yùn)行前的油位圖圖5系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)加熱后的油位圖機(jī)、引風(fēng)機(jī)、除塵器、油氣分離器、油過濾器、水煤漿供應(yīng)裝置和電控柜(3)停機(jī)降溫后,各部分油位又回到正常。燃水煤漿導(dǎo)熱油爐供熱系統(tǒng)的特殊專用裝置包此半開式膨脹系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),高溫導(dǎo)熱油留在膨括水煤漿燃燒器、水煤漿噴槍、水煤漿在線過濾器、脹槽內(nèi),而熱的油蒸氣被儲油罐左側(cè)的冷油阻隔,既水煤漿點(diǎn)火裝置。不與外界大氣接觸,也不排出,降溫后油蒸氣又回到