解決實驗室氣體流量（liàng）計（jì）故障的實驗方案說明
點擊次數：1874 發（fā）布時間：2021-01-08 04:52:32
摘要：水（shuǐ）煤漿為氣化反應的重要原料，水煤漿成漿性能、濃度以及粘度對氣化反應有著重（chóng）要影響，尤其是濃度影響。如果濃度偏小，就會增加較多能耗，並（bìng）且降低係統有效氣產率，所以水煤（méi）漿濃度提高是降低成（chéng）本的重要手段。但在實際生產中，隨著煤漿濃度提升，水煤漿（jiāng）越來越難以通過滾筒篩，產生跑漿現象，給工藝人員帶來較（jiào）大工作（zuò）量。為了（le）改善此種狀況所帶（dài）來的影響，對磨煤機跑漿進行了回收優化（huà）實驗，通過配備跑漿回收裝置（zhì），將煤漿回收，並重新返回磨煤機進行研磨。本次研究的目的在於減少現場工藝人員勞動強度，降低煤漿粒度分布，提高水煤漿濃度（dù）。
煙台萬華氣化裝置使用實驗室氣體流量計製備水煤漿供氣化爐使用，實驗室氣體流量計出口處設置有滾筒篩 , 對水煤漿進行過濾（lǜ）。合（hé）格的煤漿穿過滾筒篩篩孔（kǒng）進入小煤（méi）漿槽，進而（ér）送入氣（qì）化爐係統；進入滾筒（tǒng）篩的水煤漿設計濃度為 59%. 隨著煤氣化工藝不斷發展，煤漿濃（nóng）度（dù）逐漸提高，不僅降低了（le）生產能耗，而且能夠提高工藝氣產氣率。通過 Aspen Plus 軟件模擬運行結果，可知煤（méi）漿濃度每提高 1.0%，對應氧耗減少4.4Nm3/1000Nm3，煤耗降低 3.4Kg/1000Nm3。因此（cǐ），為了降低生產成本，提高有效氣產（chǎn）量，水煤漿提濃逐漸成為各煤化工企業的重點（diǎn）節（jiē）能項目。然而，在煤漿提濃狀（zhuàng）況下，*易發生磨（mó）煤機跑（pǎo）漿情況，即水（shuǐ）煤漿（jiāng）不能完（wán）全通過滾筒篩而被螺旋擋板帶出係統外，此（cǐ）種異常生產狀況稱為跑漿，需要（yào）人為幹預進行清理；不僅（jǐn）影響現場衛生、汙染嚴重，還（hái）加重了工藝（yì）人（rén）員勞動強度（dù）。通過對跑出煤漿進行分析（xī）研究，通過檢驗測出數據（jù）進行了跑漿回收裝置設計，並進行了實驗嚐試（shì），該係統可代替人工清理，獨立於主裝置，不會對主裝置穩定運行產生影響。
1 磨煤機跑漿原因及跑漿物質實驗分析
1.1 鋼棒影（yǐng）響
磨煤機（jī）製漿原理如下：不同規格的鋼棒按照一定配比在磨煤機內襯板帶動下做自由落體運動（dòng），通過鋼棒研磨製備合格（gé）水煤漿。磨煤機筒體內部鋼棒總數量越多，則煤漿研磨程度越大（dà），煤漿粒度越細，煤漿顆（kē）粒的比表（biǎo）麵積（jī）加大，顆粒（lì）間分子作用力加大，表現（xiàn）為煤漿粘度增大，通過（guò）滾（gǔn）筒篩篩孔時（shí）阻力增大；相反，鋼棒量減少，則煤（méi）漿粒度增大，容易產生粒度較大的煤漿顆粒，不（bú）容易通過滾筒篩；粗鋼棒多則煤漿中粗粒字較多，細鋼棒（bàng）多則煤漿中細粒子多。另外，實驗室氣體流量計中的（de）鋼棒在磨損到一（yī）定（dìng）程度後會發生斷裂，斷裂後的鋼棒不會隨煤漿進入係統，會隨著跑出煤漿一（yī）同帶出係統。
1.2 磨煤機進料影響
磨煤機進（jìn）料量多，煤漿在磨機中停留時間短，研磨程度小，煤漿出料粒度就大（dà）；相反，磨煤機進料少，在磨機中停留時間就（jiù）長，煤漿出料粒度就細。同樣，磨煤機跑漿跟磨煤機入口進料粒度有關，在相同時間內（nèi），進（jìn）料粒度越大，則出料粒度越大；進（jìn）料粒度越細，則出料粒度也越（yuè）細。
1.3 跑漿物質實驗分析
對（duì）跑漿進行分析（xī）後發現，跑漿是一種由煤漿和一（yī）些雜（zá）質混（hún）合而（ér）成的半流體物質，當實驗室氣體流（liú）量計使用（yòng）煤倉中煤堆中上（shàng）部煤時，由於煤質較好，跑（pǎo）漿中（zhōng）小煤塊*少，性質同正常煤（méi）漿（jiāng），隻是固含量稍高；而使用煤堆底部的煤時，煤質差實驗（yàn）室氣體（tǐ）流量計研磨不充分，跑漿中含有約 15% 的小煤塊，分析後的跑漿物質參數如表 1 所示。
2 提高煤漿（jiāng）濃（nóng）度的通用措施（shī）
根據實驗室（shì）氣體流量計跑漿原因可以了解到（dào），在保（bǎo）證實驗室氣體流量（liàng）計不存在跑漿情況下（xià），製備高品質煤漿需要（yào）滿足兩點要求，即較小入口原煤粒度和較（jiào）低磨機（jī）負荷，保證原煤在磨機內部有較長停留時間與（yǔ）充足滾筒篩（shāi）過濾麵積 . 通用的方法一般有以下兩種，如表 2 所示。
3 跑漿回收工藝設計流程簡介
通過以上煤漿提（tí）濃（nóng）通用方法優缺點比（bǐ）較可以了解到，在現有設計條件基礎上，煤漿濃度提（tí）升會帶來一定（dìng）設（shè）備損耗及能源損耗。針對這（zhè）種情況，為了達到節能而保證實驗室氣體流量計不跑漿（jiāng），對於磨機跑漿問題進行改善，對跑漿進行回收，重新送回磨煤機進行二次研磨，降低了實驗室氣體流（liú）量計（jì）入口原料煤的（de）粒（lì）度（dù）；同時降低了人員勞動強度，改善了現場衛生情況。具體跑漿回收裝置設計流程如圖 1 所示。
3.1 跑漿回收裝置流程介紹
跑漿回收工藝主要設備包括跑（pǎo）漿罐、跑（pǎo）漿泵以及相關閥門管件等附屬設備。跑漿回收裝置主要流（liú）程如下（xià）：跑出磨（mó）煤機的煤漿從滾筒篩的排渣管流下，經過進料鬥中鐵絲網濾去夾帶鋼棒後進（jìn）入跑漿罐儲存，裝置實驗中觀察到的*大（dà）跑漿量為 0.65m3/h，但跑漿（jiāng）流量十分不穩定，料鬥和鐵絲網（wǎng）同時啟（qǐ）到緩衝跑漿進入罐內的作用；鐵絲網上方設置有 IW 水噴（pēn）頭對鐵絲網上堆積跑漿進行衝（chōng）洗，提高跑漿流動性（xìng）；衝洗水量正常操作流量為 0.5m3/h。跑漿罐容積為7m3，罐中設置有垂直攪拌設備以防止煤漿（jiāng）沉降，罐底（dǐ）為圓底使跑漿中的煤塊沉積在底部，定期從底部排渣口排（pái）出；圓底容納（nà）煤塊的容積為 1m3/h，罐內設置液（yè）位計。
罐體側方（fāng）靠下位（wèi）置設置出口閥和出料管（guǎn）線（xiàn），出料管線接入放置於地（dì）麵跑漿泵，出料管線上設置 IW 水衝洗管線（xiàn）和（hé）衝洗閥，IW 水衝洗管線（xiàn）的*大流（liú）量為 5m3/h。跑漿泵出口管線連接到實驗室氣體流（liú）量計進料口處，跑漿泵、出口閥和 IW 水衝洗閥（fá）由跑漿罐（guàn）液位控製。
3.2 跑漿（jiāng）回收裝置設計運行程序步驟（zhòu）
*一，投用。係統（tǒng）投用前，確認排渣閥關閉，打開稀釋水閥，將液位對泵和攪拌係統的邏輯控製投用。
*二，高液位觸（chù）發邏輯。液位高於 L2 後，跑漿罐出（chū）口閥（fá）打開，泵啟動，跑漿通過（guò）跑漿泵送回實驗室氣體流量計入口。
*三，低液（yè）位觸發邏輯。液位高於 L1 時，攪拌係（xì）統運轉，低於 L1 時停止；液位低於 L1 時（shí），觸發衝洗停泵程序，出口閥關閉，衝洗水閥打開，衝（chōng）洗管路 5min，之後泵停止運行，衝洗水閥關閉（bì）。
*四，排渣。排渣（zhā）前由中控（kòng）降低（dī）實驗室氣體流量計進煤量，降低煤漿濃度，使滾筒篩不跑漿，並關（guān）閉稀釋水閥；隨（suí）後啟動跑（pǎo）漿程序。跑（pǎo）漿程序啟動後，泵啟動，降低液位至 Lmin 後觸發衝洗停泵程序（xù）。現場人員確認收集車就位，打開排渣閥；現場人員確認排（pái）渣完畢後，關閉排渣閥（fá），將磨機（jī）進煤（méi）量調至正常，打開稀釋水閥。
4 實驗（yàn）運行效果分析（xī）
通過（guò）近半個月實驗運行，在實際使用過程中發現實際效果並不是特別理（lǐ）想，雖然在一定程度上減少了工作人員勞動量，但是對（duì）於煤漿濃度（dù）提升沒有明顯改善（shàn），存在一些阻礙因素，影響了實驗順利進行，主要問題如下。
*先，跑漿罐（guàn）入口管線過濾器堵塞，跑漿無法順利進入跑漿罐。此（cǐ）處設計過濾器的目的是為了防止（zhǐ）較（jiào）大顆粒雜誌進入跑漿罐從而堵塞跑（pǎo）漿泵。後期整改措施為取消此處過濾器，使煤漿（jiāng）能（néng）夠（gòu）順利進入跑（pǎo）漿罐（guàn）。
其次，跑漿泵堵（dǔ）塞，無法正常打（dǎ）量。雖然跑漿罐內（nèi）有攪拌器，但是（shì）跑漿泵是間歇運行，跑漿中大部分顆粒在跑漿罐（guàn）內部聚集到罐底，當跑漿（jiāng）泵啟動時，較多的煤漿大顆粒進入到跑漿泵，導致機（jī）泵堵塞。後期整改（gǎi）措（cuò）施為增加（jiā）跑（pǎo）漿罐罐底排汙開啟頻次，降低大塊顆粒煤進入跑漿泵的可能性。
*後，跑漿容易在滾筒篩跑漿口斜坡處（chù）聚（jù）集。由於跑漿自身性質，跑（pǎo）漿（jiāng）流動性及穩定性*差，跑漿進入（rù）到跑漿回收罐入口管線處（chù）有一定坡度，大約為 45°，跑漿（jiāng）在（zài）此處特別容易聚集。針對這項問題，解決措施為在斜坡處增加IW 持續小流量衝洗，把跑漿進行（háng）稀（xī）釋後返回磨煤機。但是此項整改措施增加了磨煤機進料的水煤比調節難度，磨煤機進水（shuǐ）量不確定使（shǐ）得煤漿濃度不易調節。
5 結語
盡管這（zhè）次跑漿回收實驗結（jié）果不是特別理想，由於實際生產中的一些因素存在，導致與理想結果存在偏差，但是卻為我們下一步整（zhěng）改方案指明了方（fāng）向。通過合理優化跑漿回收罐入口（kǒu）管線（xiàn）坡度，斜坡衝洗水使用磨煤（méi）機進料中的一部分水，跑漿回收（shōu）係（xì）統調整為持續供水，保證磨煤機水煤比調控，從而提高煤漿濃（nóng）度，達到降低能耗、降低勞動強度的目的（de）。
煙台萬華氣化裝置使用實驗室氣體流量計製備水煤漿供氣化爐使用，實驗室氣體流量計出口處設置有滾筒篩 , 對水煤漿進行過濾（lǜ）。合（hé）格的煤漿穿過滾筒篩篩孔（kǒng）進入小煤（méi）漿槽，進而（ér）送入氣（qì）化爐係統；進入滾筒（tǒng）篩的水煤漿設計濃度為 59%. 隨著煤氣化工藝不斷發展，煤漿濃（nóng）度（dù）逐漸提高，不僅降低了（le）生產能耗，而且能夠提高工藝氣產氣率。通過 Aspen Plus 軟件模擬運行結果，可知煤（méi）漿濃度每提高 1.0%，對應氧耗減少4.4Nm3/1000Nm3，煤耗降低 3.4Kg/1000Nm3。因此（cǐ），為了降低生產成本，提高有效氣產（chǎn）量，水煤漿提濃逐漸成為各煤化工企業的重點（diǎn）節（jiē）能項目。然而，在煤漿提濃狀（zhuàng）況下，*易發生磨（mó）煤機跑（pǎo）漿情況，即水（shuǐ）煤漿（jiāng）不能完（wán）全通過滾筒篩而被螺旋擋板帶出係統外，此（cǐ）種異常生產狀況稱為跑漿，需要（yào）人為幹預進行清理；不僅（jǐn）影響現場衛生、汙染嚴重，還（hái）加重了工藝（yì）人（rén）員勞動強度（dù）。通過對跑出煤漿進行分析（xī）研究，通過檢驗測出數據（jù）進行了跑漿回收裝置設計，並進行了實驗嚐試（shì），該係統可代替人工清理，獨立於主裝置，不會對主裝置穩定運行產生影響。
1 磨煤機跑漿原因及跑漿物質實驗分析
1.1 鋼棒影（yǐng）響
磨煤機（jī）製漿原理如下：不同規格的鋼棒按照一定配比在磨煤機內襯板帶動下做自由落體運動（dòng），通過鋼棒研磨製備合格（gé）水煤漿。磨煤機筒體內部鋼棒總數量越多，則煤漿研磨程度越大（dà），煤漿粒度越細，煤漿顆（kē）粒的比表（biǎo）麵積（jī）加大，顆粒（lì）間分子作用力加大，表現（xiàn）為煤漿粘度增大，通過（guò）滾（gǔn）筒篩篩孔時（shí）阻力增大；相反，鋼棒量減少，則煤（méi）漿粒度增大，容易產生粒度較大的煤漿顆粒，不（bú）容易通過滾筒篩；粗鋼棒多則煤漿中粗粒字較多，細鋼棒（bàng）多則煤漿中細粒子多。另外，實驗室氣體流量計中的（de）鋼棒在磨損到一（yī）定（dìng）程度後會發生斷裂，斷裂後的鋼棒不會隨煤漿進入係統，會隨著跑出煤漿一（yī）同帶出係統。
1.2 磨煤機進料影響
磨煤機進（jìn）料量多，煤漿在磨機中停留時間短，研磨程度小，煤漿出料粒度就大（dà）；相反，磨煤機進料少，在磨機中停留時間就（jiù）長，煤漿出料粒度就細。同樣，磨煤機跑漿跟磨煤機入口進料粒度有關，在相同時間內（nèi），進（jìn）料粒度越大，則出料粒度越大；進（jìn）料粒度越細，則出料粒度也越（yuè）細。
1.3 跑漿物質實驗分析
對（duì）跑漿進行分析（xī）後發現，跑漿是一種由煤漿和一（yī）些雜（zá）質混（hún）合而（ér）成的半流體物質，當實驗室氣體流（liú）量計使用（yòng）煤倉中煤堆中上（shàng）部煤時，由於煤質較好，跑（pǎo）漿中（zhōng）小煤塊*少，性質同正常煤（méi）漿（jiāng），隻是固含量稍高；而使用煤堆底部的煤時，煤質差實驗（yàn）室氣體（tǐ）流量計研磨不充分，跑漿中含有約 15% 的小煤塊，分析後的跑漿物質參數如表 1 所示。
2 提高煤漿（jiāng）濃（nóng）度的通用措施（shī）
根據實驗室（shì）氣體流量計跑漿原因可以了解到（dào），在保（bǎo）證實驗室氣體流量（liàng）計不存在跑漿情況下（xià），製備高品質煤漿需要（yào）滿足兩點要求，即較小入口原煤粒度和較（jiào）低磨機（jī）負荷，保證原煤在磨機內部有較長停留時間與（yǔ）充足滾筒篩（shāi）過濾麵積 . 通用的方法一般有以下兩種，如表 2 所示。
3 跑漿回收工藝設計流程簡介
通過以上煤漿提（tí）濃（nóng）通用方法優缺點比（bǐ）較可以了解到，在現有設計條件基礎上，煤漿濃度提（tí）升會帶來一定（dìng）設（shè）備損耗及能源損耗。針對這（zhè）種情況，為了達到節能而保證實驗室氣體流量計不跑漿（jiāng），對於磨機跑漿問題進行改善，對跑漿進行回收，重新送回磨煤機進行二次研磨，降低了實驗室氣體流（liú）量計（jì）入口原料煤的（de）粒（lì）度（dù）；同時降低了人員勞動強度，改善了現場衛生情況。具體跑漿回收裝置設計流程如圖 1 所示。
3.1 跑漿回收裝置流程介紹
跑漿回收工藝主要設備包括跑（pǎo）漿罐、跑（pǎo）漿泵以及相關閥門管件等附屬設備。跑漿回收裝置主要流（liú）程如下（xià）：跑出磨（mó）煤機的煤漿從滾筒篩的排渣管流下，經過進料鬥中鐵絲網濾去夾帶鋼棒後進（jìn）入跑漿罐儲存，裝置實驗中觀察到的*大（dà）跑漿量為 0.65m3/h，但跑漿（jiāng）流量十分不穩定，料鬥和鐵絲網（wǎng）同時啟（qǐ）到緩衝跑漿進入罐內的作用；鐵絲網上方設置有 IW 水噴（pēn）頭對鐵絲網上堆積跑漿進行衝（chōng）洗，提高跑漿流動性（xìng）；衝洗水量正常操作流量為 0.5m3/h。跑漿罐容積為7m3，罐中設置有垂直攪拌設備以防止煤漿（jiāng）沉降，罐底（dǐ）為圓底使跑漿中的煤塊沉積在底部，定期從底部排渣口排（pái）出；圓底容納（nà）煤塊的容積為 1m3/h，罐內設置液（yè）位計。
罐體側方（fāng）靠下位（wèi）置設置出口閥和出料管（guǎn）線（xiàn），出料管線接入放置於地（dì）麵跑漿泵，出料管線上設置 IW 水衝洗管線（xiàn）和（hé）衝洗閥，IW 水衝洗管線（xiàn）的*大流（liú）量為 5m3/h。跑漿泵出口管線連接到實驗室氣體流（liú）量計進料口處，跑漿泵、出口閥和 IW 水衝洗閥（fá）由跑漿罐（guàn）液位控製。
3.2 跑漿（jiāng）回收裝置設計運行程序步驟（zhòu）
*一，投用。係統（tǒng）投用前，確認排渣閥關閉，打開稀釋水閥，將液位對泵和攪拌係統的邏輯控製投用。
*二，高液位觸（chù）發邏輯。液位高於 L2 後，跑漿罐出（chū）口閥（fá）打開，泵啟動，跑漿通過（guò）跑漿泵送回實驗室氣體流量計入口。
*三，低液（yè）位觸發邏輯。液位高於 L1 時，攪拌係（xì）統運轉，低於 L1 時停止；液位低於 L1 時（shí），觸發衝洗停泵程序，出口閥關閉，衝洗水閥打開，衝（chōng）洗管路 5min，之後泵停止運行，衝洗水閥關閉（bì）。
*四，排渣。排渣（zhā）前由中控（kòng）降低（dī）實驗室氣體流量計進煤量，降低煤漿濃度，使滾筒篩不跑漿，並關（guān）閉稀釋水閥；隨（suí）後啟動跑（pǎo）漿程序。跑（pǎo）漿程序啟動後，泵啟動，降低液位至 Lmin 後觸發衝洗停泵程序（xù）。現場人員確認收集車就位，打開排渣閥；現場人員確認排（pái）渣完畢後，關閉排渣閥（fá），將磨機（jī）進煤（méi）量調至正常，打開稀釋水閥。
4 實驗（yàn）運行效果分析（xī）
通過（guò）近半個月實驗運行，在實際使用過程中發現實際效果並不是特別理（lǐ）想，雖然在一定程度上減少了工作人員勞動量，但是對（duì）於煤漿濃度（dù）提升沒有明顯改善（shàn），存在一些阻礙因素，影響了實驗順利進行，主要問題如下。
*先，跑漿罐（guàn）入口管線過濾器堵塞，跑漿無法順利進入跑漿罐。此（cǐ）處設計過濾器的目的是為了防止（zhǐ）較（jiào）大顆粒雜誌進入跑漿罐從而堵塞跑（pǎo）漿泵。後期整改措施為取消此處過濾器，使煤漿（jiāng）能（néng）夠（gòu）順利進入跑（pǎo）漿罐（guàn）。
其次，跑漿泵堵（dǔ）塞，無法正常打（dǎ）量。雖然跑漿罐內（nèi）有攪拌器，但是（shì）跑漿泵是間歇運行，跑漿中大部分顆粒在跑漿罐（guàn）內部聚集到罐底，當跑漿（jiāng）泵啟動時，較多的煤漿大顆粒進入到跑漿泵，導致機（jī）泵堵塞。後期整改（gǎi）措（cuò）施為增加（jiā）跑（pǎo）漿罐罐底排汙開啟頻次，降低大塊顆粒煤進入跑漿泵的可能性。
*後，跑漿容易在滾筒篩跑漿口斜坡處（chù）聚（jù）集。由於跑漿自身性質，跑（pǎo）漿（jiāng）流動性及穩定性*差，跑漿進入（rù）到跑漿回收罐入口管線處（chù）有一定坡度，大約為 45°，跑漿（jiāng）在（zài）此處特別容易聚集。針對這項問題，解決措施為在斜坡處增加IW 持續小流量衝洗，把跑漿進行（háng）稀（xī）釋後返回磨煤機。但是此項整改措施增加了磨煤機進料的水煤比調節難度，磨煤機進水（shuǐ）量不確定使（shǐ）得煤漿濃度不易調節。
5 結語
盡管這（zhè）次跑漿回收實驗結（jié）果不是特別理想，由於實際生產中的一些因素存在，導致與理想結果存在偏差，但是卻為我們下一步整（zhěng）改方案指明了方（fāng）向。通過合理優化跑漿回收罐入口（kǒu）管線（xiàn）坡度，斜坡衝洗水使用磨煤（méi）機進料中的一部分水，跑漿回收（shōu）係（xì）統調整為持續供水，保證磨煤機水煤比調控，從而提高煤漿濃（nóng）度，達到降低能耗、降低勞動強度的目的（de）。
下一（yī）篇：評估管道蒸汽流量計（jì）測量管道中空氣流量的（de）標準