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(中國五環(huán)工程有限公司，湖北 武漢 430223)

SHELL煤氣化工藝應用廣泛，適用于無煙煤、褐煤等多種煤種，具有對環(huán)境污染小、碳轉化率高等優(yōu)點?；诓煌拿悍N和客戶的不同要求，SHELL已經(jīng)開發(fā)了3種類型的煤氣化工藝：廢鍋流程、合成氣上行水激冷和合成氣下行水激冷，但都屬于干粉煤氣化，均采用了煤粉鎖斗系統(tǒng)進行煤粉的輸送。干燥后的煤粉貯存在常壓倉(V1201A/B)中，當鎖斗(V1204A/B)處于常壓狀態(tài)時，打開鎖斗的入口閥，關閉煤粉鎖斗的出口閥，使常壓倉中的煤粉流入煤粉鎖斗內，當煤粉鎖斗里的煤粉達到設定的高料位后關閉入口閥，經(jīng)鎖斗錐部的笛管(X1202A/B)通入高壓氮氣或二氧化碳加壓后，打開下料閥使煤粉自流進入給料倉(V1205A/B)中，卸完后關閉出口閥，排出氮氣/二氧化碳降至常壓后再重復上述流程。

鎖斗加壓笛管(X1202A/B)見圖1。笛管安裝在鎖斗錐部，其帶有多孔材料膜片，并與鎖斗外部供氣系統(tǒng)連接的管狀裝置。加壓氣體通過多孔材料膜片進入鎖斗。早期的多孔材料多用粉末燒結金屬，后來有的項目使用強度和韌性更好的絲網(wǎng)燒結多孔材料。

圖1 鎖斗加壓笛管

中國五環(huán)工程有限公司承接了十余套SHELL廢鍋流程的項目和一套合成氣下行水激冷工藝的工程，在項目的開車和運行期間，鎖斗加壓笛管的使用出現(xiàn)了各種問題，大致包括以下幾種：笛管折彎、笛管連接法蘭磨蝕、笛管阻礙煤粉下料、笛管過濾膜片破損、鼓包或脫落等?，F(xiàn)對每種問題出現(xiàn)的原因和處理方法進行討論。

1 笛管折彎

笛管通過半環(huán)形卡條與鎖斗錐部的墊板螺釘連接固定(見圖2)。但由于煤粉的沖刷等原因，螺釘?shù)狞c焊處易被磨掉，螺釘松動。當螺釘松動后，笛管在卡條內晃動而導致連接螺釘剪斷或螺釘徹底脫落，這樣笛管上端沒有了固定就很容易被進料煤粉壓彎。失去上端固定而被壓彎的笛管見圖3。

圖2 改進前笛管端部于鎖斗錐體的固定

圖3 被壓彎的笛管

處理措施：不用螺栓連接結構，而將笛管卡條與鎖斗錐體上的墊板直接焊接，使笛管上端部的固定更可靠，大大降低了笛管上部折彎的可能。改進后笛管與鎖斗錐體結構見圖4。

圖4 改進后笛管與鎖斗錐體結構

2 笛管連接法蘭密封面發(fā)生磨蝕

笛管通過連接方法蘭與中心管的法蘭連接。有的項目在設備大修期間拆下笛管，發(fā)現(xiàn)笛管的方法蘭、中心管連接法蘭的密封面被煤粉沖蝕(見圖5)。出現(xiàn)這種情況可能是因為擰緊上述2個法蘭的4個連接螺柱時用力不均，有的螺柱連接緊，而有的相對松些，充氣結束瞬間煤粉通過連接較松的螺柱周圍倒灌進兩法蘭之間，充氣時煤粉會被吹出。在反復充氣、停止充氣的過程中，煤粉反復高速進出法蘭之間時來回沖刷法蘭密封面，逐漸形成了沖蝕坑。

圖5 中心管法蘭和笛管方法蘭的密封面被沖蝕

處理措施：制作新的法蘭替換被磨蝕的法蘭，而且在擰緊連接螺柱時一定要注意上緊力相等且上緊均勻。

3 笛管阻礙煤粉的下料

有個別項目的業(yè)主反映笛管設計得太長，下部端頭部位伸得很低，接近鎖斗的下出煤口，下煤時容易堵住煤出口，造成下煤不暢。笛管的下端部必須在鎖斗下料口的直徑范圍外時才不會對下煤形成干擾(見圖6)，否則就會阻礙煤粉的順暢下料。但對鎖斗而言，要做到在一定時間內充壓至規(guī)定壓力，就需要笛管上的充氣膜片達到相當?shù)臄?shù)量。早期項目一般是單排管的笛管，所以有的項目中笛管就很長，安裝后笛管下端不可避免地比較接近鎖斗下料口。后來設計出雙排管的笛管形式(見圖7)，充氣膜片的排布更緊湊，不需要太長的鋼管也能排布下所需的多個膜片。這樣既保證了鎖斗充壓的需要，又有效地避免了因笛管太長，其下端(見圖8)影響下煤的弊端。

圖6 笛管下端安置范圍

圖7 雙排管形式的笛管

4 笛管過濾膜片鼓包、破損或脫落

在SHELL煤氣化的開車、運行過程中經(jīng)常會出現(xiàn)笛管膜片破裂、鼓包變形或膜片整體脫落的情況，尤其是在開車初期的手動控制階段。這期間，充壓氣體的流量不容易掌控，如果其充壓速度過快，充氣氣體流量太大，都會對笛管的膜片形成大的沖擊力。對于金屬燒結膜片，容易在強烈的沖擊力下被沖破；對于強度和韌性稍好些的金屬絲網(wǎng)燒結膜片，就有可能變形鼓包，甚至有的膜片與笛管的焊縫被撕裂，最終膜片脫落(見圖8)。所以在開車初始階段，一定要注意嚴格控制充壓氣體的流速和流量。將流速、流量控制在一定范圍內，保證鎖斗基本的充壓、卸壓次數(shù)，笛管的使用情況一般比較好。在有的項目中，絲網(wǎng)燒結膜片的笛管甚至用了4～5年后狀態(tài)仍然良好。

圖8 絲網(wǎng)燒結材料膜片鼓包

但是手動控制充壓氣體流量不易操作，每個項目具體情況也不盡相同。而且安全流量值跟煤種也有很大關系，需要在實踐中不斷摸索，積累經(jīng)驗值。SHELL目前提出一種多孔形式的笛管(見圖9)。就是在笛管的基體管上開數(shù)個Φ6左右的小孔取代多孔材料的膜片。但是采用多孔管笛管，煤粉容易通過小孔倒流進輸氣系統(tǒng)。這就需要對笛管的輸氣管線進行改造(見圖10)，在輸氣管線上的防倒流保護閥(圖10中圓圈處)與笛管之間增加一個反吹回路(圖10中云線處)。當煤粉倒流進輸氣管線，反吹氣就沿這個回路將煤粉吹回笛管或鎖斗。多孔結構的笛管使用反饋很好，耐沖擊，很好地彌補了多孔材料形式的笛管的弊端。

圖9 多孔形式的笛管

圖10 笛管輸氣系統(tǒng)增加反吹旁路

對于膜片變形、破損或脫落的笛管，以前的處理方法是制作新的笛管替換有問題的笛管，哪怕是笛管上只有一個膜片有損壞也要整根換掉，這樣處理成本比較高，修整周期長。目前，在呼倫貝爾金新項目中，笛管有膜片鼓包變形的，不是整個換掉該根笛管，而是采取修理的方法：切掉笛管上有損壞的膜片的凸緣座，將笛管基體管清洗烘干后，處理好焊口，然后用氬弧焊焊接上與原規(guī)格相同、已經(jīng)焊接好多孔材料膜片的連接凸緣(膜片與凸緣焊接后已按要求在供貨商的車間進行了消除應力熱處理)，最后對焊縫進行100%PT檢測，滿足NB/T 47013—2015中的Ⅰ級要求即為合格。這種處理方法簡單易行，不僅大大降低了成本，也縮短了停車維修的時間。

5 結語

SHELL干粉煤氣化技術在我國使用廣泛，在開車運行過程中鎖斗用笛管的使用問題比較多。我們可以從結構設計、制造、現(xiàn)場安裝及操作等各方面進行改進和控制，保證笛管的長期正常運行。對于已經(jīng)能掌控安全充氣流速的項目，當?shù)压苌现挥袀€別或少數(shù)膜片失效的，可以采取更換帶膜片凸緣的現(xiàn)場修復方法；對于沒有控制好充氣流速、笛管反復出問題而更換頻繁的項目，在開車時一定要多借鑒別的項目的成功經(jīng)驗，嚴格控制充氣流速或直接采用多孔結構的笛管。