流化装置（共7篇）
流化装置 篇1
0 引言
随着洁净煤燃烧技术的发展, 循环流化床锅炉作为一种新型、成熟的高效低污染清洁燃烧技术, 日益成为75t/h~410t/h容量锅炉的主流炉型。燃烧室、分离装置和固体物料回送装置 (以下简称回料装置) 是循环流化床锅炉有别于其它类型锅炉的主要部件, 其任务是将分离装置中分离下来的固体物料送回循环流化床燃烧室内。本文主要对某厂130t/h循环流化床锅炉回料装置 (流动密封回料阀) 的工作原理、启动过程进行了分析、介绍, 鉴于该型锅炉设计使用说明书认为回料装置在启动前应预先填充床料, 及立管 (料腿) 的作用系防止气体反窜, 一些文献对流动密封回料阀的工作原理也比较含糊, 笔者通过自已的工作实践, 认为无床料启动方式是完全可行的, 并澄清了“流动密封”回料装置的立管 (料腿) 的作用并非是防止气体反窜。
1 回料装置的任务
燃料在炉膛内燃烧后产生的烟气经过汽冷式旋风分离器分离, 分离出来的未燃烬粗固体颗粒被送至炉膛下部密相区内, 进行循环再燃烧, 它是由布置在旋风分离器固体出口及炉膛后墙固体进口之间的回料装置完成 (见图1) 。
由于炉膛内固体颗粒入口处的压力高于分离装置中固体颗粒出口处的压力, 回料装置的主要任务是将分离器分离下来的固体颗粒连续地送至压力较高的炉膛密相区。所以, 回料装置的任务可概括为:1) 由低压区向高压区连续输送物料;2) 具有密封作用, 防止气体反窜, 该功能由回料装置移动床、流化床达到的压力屏障实现。
2 回料装置的原理
回料装置由分离器料腿、松动床、鼓泡床所组成, 松动床与鼓泡床之间有一个圆形通道, 固体颗粒在此由下流转向上流, 并由鼓泡床的溢流作用输送入炉膛。使固体颗粒从分离器料腿的低压区向炉膛的高压区流动的动力来源于回料器上流管和下流管的料位差。采用罗茨风机产生的高压空气作为回料流化床的流化空气, 在松动床实现固体颗料的移动, 同时布置在上流管、下流管各处以侧吹的形式起到对物料流动的助推作用。分离器料腿中的料位高度会自动调节, 从而使料位形成的压力与通过流动密封阀的压降及驱动固体颗粒流过阀所需的压头相平衡。在流动密封阀出口处的压力略高于炉膛接口部位压力, 从而起到了密封作用, 使炉膛内的烟气不能返窜。即达到如下压力平衡式:
式中:p为回料装置风室压力, ⊿pb为回料装置布风板压降, ⊿ph为回料装置料层压力降, pl为炉膛接口部位压力。
3 回料装置的无床料启动
有关文献认为:“应使回料阀在上流料腿和下流料腿间形成密封 (由床料填充实现) 。床料应从回料器床料填充口添加。此时, 回料器风机必须投入运行以提供必要的风量, 而且床料的粒径必须恰当。”
实际上, 回料器床料可以不预先添加, 锅炉冷态启动过程中, 在低负荷向高负荷过渡时, 旋风分离器不断地把固体颗粒分离下来, 掉入回料装置, 一开始料位形成的压力并不能满足固体颗料向炉膛输送的平衡关系, 也就是说回料阀处于“关闭”状态, 此时回料装置的温度将会较低。
如图2示出了锅炉启动初期回料装置温度变化曲线。即便不满足压力平衡关系, 由于输送风的作用及回料流化床的夹带作用, 也会有少量灰粒被输送至炉膛内, 并且有随灰粒的不断积累而呈增加趋势, 因此, 可以看到回料装置温度曲线随着时间推移呈缓缓上升的趋势。
随着时间推移, 分离器料腿和回料装置鼓泡床内灰粒将日益增多, 在带上低负荷后, 料腿内灰粒将很快积累到相当高度。一旦灰量积累到打破压力平衡关系, 将使回料量突然快速增加。此时, 笔者暂且称之为“开始循环点“, 表现为回料装置温度迅速上升, 与旋风分离器烟温日趋接近。此时, 可以称为回料阀处于“打开”状态。此后, 回料装置的输送特性能自行调整。如锅炉负荷增加, 飞灰夹带量增大, 分离器捕灰量增加;此时如回料装置仍保持原有输送量, 则料腿料位高度增加, 压差增大, 因而物料输送量也自动增加, 使之达到平衡, 反之亦然。
此后, 正常返料开始建立, 而料位则会按锅炉负荷的变化而自动调节 (锅炉负荷往往对应着一定的循环倍率, 此时, 飞灰回送量差别是很大的) 。此时, 回料装置温度通常与旋风分离器烟温接近, 该温度可作一个侧面判断回料阀是否处于正常工作状态。
4 无床料启动的有关问题
回料装置未填充床料, 是否会使炉膛烟气通过回料装置进入旋风分离器。由2-1式可知:回料装置风室压力——回料装置布风板压降——回料装置料层压力降后的压力, 只要大于炉膛接口部位压力, 即可满足密封作用。回料装置刚启动时, 由于没有多少灰粒积累, 此时“回料装置料层压力降”应比返料正常建立时为小, 而其它两项 (回料装置风室压力、回料装置布风板压降) 并没有多少变化, 完全可以满足密封要求。回料装置无床料启动初期的压力分布见图3, 可以看出, 回料装置相当于起到了一个压力屏障的作用, 使炉膛密相区 (压力相对较高) 与旋风分离器 (压力相对较低) 隔绝开来, 使烟气不可能“反窜”。因此, 有关文献中提到的回料腿的作用在于阻止床内的高温烟气反窜入分离器, 虽然并没有错, 回料腿确能起到此作用, 但容易使人误解为只有建立一定回料腿料位, 才能阻止烟气反窜。笔者的意思是, 无论料腿是否有料位, 只要回料装置配风正确, 密封作用都是存在的。
回料装置中高压风会对旋风分离器效率有影响吗。实际上, 分离器料腿上充气孔以及松动床布风板所输送出来的高压空气无论是启动时还是正常运行中都是以气泡的形式, 从料腿上方流向旋风分离器。也就是说, 气流方向和物料流动方向实际上是相反的, 气流的作用就是起松动作用。而鼓泡床布风板所输送出来的空气是夹带灰粒流向炉膛的。因此, 分离器承受这部分气体的影响是至始至终的, 与是否填充床料启动并没有关系。但气体数量相对烟气来说是微乎其微的, 在正常运行时料腿高压空气流量为130Nm3/h, 折算成900℃, 也仅为780Nm3/h。事实证明, 分离器仍有相当高的效率。
5 无床料启动的优点
无床料启动方式, 使锅炉冷态启动时无需在回料装置内填充床料, 取消了繁重的劳动, 大大提高了效率, 运行方面非常欢迎。再则, 无床料启动方式使返料风机一开始就投入运行, 只要调整好各充气口风量, 整个启动过程中无需再进行调整操作, 物料循环自动进行, 不存在控制回料“阀”的“启”“闭”操作, 减小了运行操作的复杂性, 提高了运行稳定性。
6 结论
循环流化床锅炉回料装置无床料启动方式, 与预先装填床料的启动方式相比, 具有简单、可靠、自动启闭的特点, 并具有回料装置温升相对平缓, 对回料装置内衬材料的保护更有利。运行实践证明, 该型回料装置无床料启动方式是完全可行的。
摘要：本文对某厂130t/h循环流化床锅炉回料装置的工作原理、启动过程进行了分析, 对无床料启动方式作了重点说明, 证实了回料装置 (流动密封阀) 立管的作用并非是防止气体反窜。
关键词：循环流化床,回料装置,启动
参考文献
[1]岑可法, 等.循环流化床锅炉理论设计与运行.北京:中国电力出版社, 1998.
[2]刘德昌主编.流化床燃烧技术的工业应用.北京:中国电力出版社, 1999.
流化装置 篇2
随着水稻产量和人工劳动力成本的提高, 水稻机械化收获面积逐渐上升, 对联合收割机作业效率要求也越来越高。因此在尽量减少收割机体积增大的前提下, 提高联合收割机的工作效率、可靠性、对作物的适应性和清洁度已成为收割机行业的主要研究课题。如何开发高效的清选机构, 提高谷粒清洁度, 成为急需解决的问题。
目前水稻清选装置主要为气流式、风扇筛子式、旋风分离式。其中最为常用的是风扇筛子式清选装置, 其工件原理是利用气流和筛子配合进行清选, 可针对稻谷的长度、宽度、厚度选择鱼鳞筛、冲孔筛或者编织筛。由于南方属高湿天气, 收获的水稻夹杂在破碎的断穗中间, 不宜分离, 若单独采用气流流化清选, 容易造成杂物携带稻谷, 增加稻谷的损失率。而且为了获得较高的清洁度, 装置多采用1~3层筛子, 增大了设备空间[1]。针对上述问题, 本文提出了脉动流化分选水稻的装备技术。
1水稻分选机理
根据颗粒密度和粒度等物性的将双组分体系归结为6种组合式, 并定义在低气速操作中最终下沉底部的颗粒为沉积组分, 而另一种向顶部上浮的颗粒为浮升组分。具体到联合收割机中水稻的清选中, 断穗以及杂物为浮升组分, 密度大的稻谷为沉积组分。根据沉积组分浓度沿床高分布的特点, 混合物体系将出现完全分离、较好分离、较强混和、完全混和4种分离形式。
等密度和不等密度双组分体系的对比实验表明, 以沉积组分浓度表示的分离程度与粒径的0.5次方、密度比的2.5次方成正比, 说明颗粒的密度差在分离中起决定性作用。而气速却直接影响着沉积组分分散于床层上部的比例与床层中的混合分离程度[2]。
稻谷和断穗等杂物密度相差较大, 属于较好分离双组分体系。在风扇筛子式清选装置中, 风扇采用鼓风机, 在筛子底部形成垂直气流, 筛子上部的稻谷和断穗等混合物在气流的冲击下开始流化, 底层稻谷处于散式流化状态, 断穗等杂物在筛子上表面形成湍动流化状态, 密度小的杂物沿风道吹离筛箱, 密度大的杂物则由筛尾排除。此外, 该装置针对稻谷的粒径, 选择合适孔径的筛网, 使稻谷可以从筛孔中通过, 对混合物进行粒径的筛分。风扇筛子式清选装置是针对混合物双组份不同密度、不同粒径, 联合采用气流流化和网格筛分的组合分离方式。
稻谷气流流化清选的理论依据在于颗粒的流化特性, 利用稻谷和断穗等杂物沉降速度的不同 (沉降速度是指垂直气流对物体的作用力等于物体自身质量时, 气流所具有的速度) 对混合物进行分离, 密度大的稻谷沉积在底层, 密度小的断穗杂物上升至表层, 起到分离的效果。流化风速一般在最小流化速度和极限流化速度之间, 目前采用的表观流化风速大约为7~8 m/s。
脉动流化是指流化床内物料被气流所流化, 且该气流的速度是按一定的周期 (正弦波形、矩形波形等) 变换的。与传统流化床相比, 脉动流化床具有如下优点[3]: (1) 可以处理的颗粒粒径范围变宽; (2) 压降降低 (约7%~12%) ; (3) 最小流化速度减小 (8%~25%) ; (4) 增强物料混合分离效果。
脉动流化技术应用到联合收割机中的水稻清选, 有利于增强稻谷与断穗混合物的分离效果, 提高谷物清洁度, 同时降低气流的流化风速和压降, 从而降低了鼓风机的能耗。
2 脉动流化床混合分离特性
脉动流化床中气流速度 (u) 、颗粒粒径 (dp) 、颗粒密度 (籽p) 、脉动频率 (f) 、脉宽比 (I, I=ton/toff, 其中ton为流化床内输气时间, toff为停止输气的时间) 、筛网的开孔率对物料混合分离有着一定的影响。为研究脉动流化床的混合分离特性, 在气流通道利用电磁阀的开闭使其脉动, 用时间继电器调整脉冲气流的频率和脉宽。本文以小米、绿豆颗粒为实验物料, 对脉动流化床的混合特性进行了冷态实验研究。主要分析了脉动流化床频率、脉宽比对于物料混合分离效果的影响。
2.1 频率对沉积组分浓度的影响
在相同的脉宽比I、气压P、气流速度u, 不同脉动频率f条件下, 对绿豆-大米体系进行沉积组分浓度试验, 床层高度Z与颗粒浓度C的关系见图2。
由图2可以看出, 在f=1.7 Hz沉积组分的浓度随着床层高度的变化较大, 呈现显著的分离状态, 随着频率的增大, 沉积组分的浓度随着床层高度的变化趋于均匀, 出现混合均匀的状态, 当达到f=50Hz后, 又逐渐出现分离状态。所以对于粒径或密度相差较大的颗粒相混合物, 在某一频率范围内增加频率, 有利于混合, 超出这一频率范围, 则有利于分离。
2.2 脉宽比对沉积组分浓度的影响
在相同气压P、气流速度u, 不同脉宽比I下, 对绿豆-大米体系进行沉积组分浓度试验, 床层高度Z与颗粒浓度C的关系见图3。
由图3比较可知, 随着脉宽比I的增大, 沉积组分的浓度C随着床层高度Z的变化趋于均匀, 所以对于粒径或密度相差较大的颗粒, 减小脉宽比, 有利于混合物的分离。
根据上述实验结果, 脉动流化技术可以应用到水稻联合收割机中的清选装置中。针对稻谷与断穗等杂物属双组份体系, 其研究可主要集中于合适的气流速度、脉动频率和脉宽比等分选参数的选择, 而气流速度则由脉动最小流化速度决定。
3 最小流化速度
与定义普通流化床的最小流化速度umf一样, 我们把固定床转化为脉动床时的表观风速称作最小脉动流化速度用upmf表示。
脉动流化床与普通流化床相比, 由于脉动气流作用的时间短, 强度大, 因此初始气流的速度急剧增加, 床层在如此气流的冲击下, 颗粒之间更易解锁, 在通入相等的送风量的条件下, 颗粒最小流化速度必然会降低, 即最小脉动流化速度upmf与umf相比, 前者更小。脉动流化床的床层阻力明显低于普通流化床的床层阻力, 且采用脉动流化床后, 维持良好的流化性能所需的送风量可减少[4]。
在脉动气流的作用下, 床层形成均匀结构, 然而脉动气流速度需要在一定的数值范围内, 即存在脉动气流速度的上极限值和下极限值, 这两个极限值称为极限脉动流化速度。下极限脉动流化速度指的是床层中出现初始脉动流化时的脉动气流速度, 亦即临界脉动流化速度upmf, 而上极限脉动流化速度指的是床层内出现第一批气泡时的脉动气流速度umf, 因此只有当upmf
脉动流化速度的下限upmf可以按下式计算:
式中c<0, 为给定气体分配器的特征参数, 常数;f为脉动频率, Hz;td为床层开始膨胀时所需时间。
td可从下式得出
公式 (2) 代入公式 (1) , 得
式中H为床层静止高度;d为颗粒直径;A、a为常数, 由试验确定。
从公式 (3) 可以看出, , 即极限脉动流化速度低于普通流化床的最小流化速度, 也就是说, 与普通流化床相比, 使用脉动流化床可以降低气流速度, 这也就是能够较大程度降低气体消耗量的原因。
4 结论
脉动流化技术应用到水稻联合收割机的清选, 有利于提高水稻清选的清洁度, 有利于降低气流的流化速度和压降, 降低气体消耗量。脉动流化床中气流的频率、脉宽比, 对密度和粒径相差较大的水稻断穗混合体系的分离效果影响显著, 是脉动流化清选水稻的技术研究重点。
参考文献
[1]李宝筏.农业机械学[M].北京:中国农业出版社, 2005.
[2]Daw C S, Frazier G C.A quantitative analysis of binary solids segregation in large-particle gas-fluidized beds[J].Powder Technology, 1988, 56:165-177.
[3]严建华, 岑可法等.脉动流化床的机理及燃烧试验研究[J].浙江大学学报, 1986, 20 (6) :123.
流化装置 篇3
在流化床发电机组锅炉系统中, 一次热风和二次风风量的测量准确性十分重要, 直接关系到炉膛燃烧的充分与否。同时在投入自动保护时, 风量的流量控制也是一个重要的方面。所以选择合适的风量测量装置就显得尤为重要。在锅炉管道设计中, 由于现场实际的制约, 在设计管道时, 直管段的长度一般都达不到国家标准对流量测量直管段的规定要求。特别是像一次热风和二次风这样的大管道和特大管道方面更是欠缺。这就使得在选取风量节流装置时, 必须选择适合大管道和特大管道的测量装置。
在30MW及以上流化床发电机组中一、二次风管道由于口径大, 考虑到安装和价格等方面的因素, 一般选取插入式节流装置来测量流量。目前常见的插入式节流装置一般为均速管式插入式节流装置, 根据检测杆截面形状的不同, 有阿牛巴 (菱形截面) 、托巴 (六方形截面) 、威力巴 (子弹头型截面) 等。插入组合式双文丘里喷嘴节流装置, 是一种新型的插入式节流装置, 相对于巴类节流装置, 本身具有灵敏度高、差压信号强且稳定, 精度高, 防堵能力强、直管段要求短等特点。
插入组合式双文丘里喷嘴节流装置是一种专为这种大管道和特大管道测量而设计风量节流装置, 他自身带有直管段, 减小了直管段的要求, 同时针对管道内粉尘的影响, 设计了自清灰结构型式, 而且在取压时, 采用环式多点取压, 防止取压孔堵塞对测量造成影响。在安装方面也在用一体化法兰安装, 安装方便, 同时便于以后维修。最重要的是在精度方面, 在有1D~2D直管段的情况下, 他最低精度达到±0.5%。完全满足硫化床发电机组锅炉风量测量的要求。同其他 (传统) 节流装置, 如孔板、巴类相比, 具有精确、差压大、波动小、防堵等各种优越性, 而且需要的直管段短。所以插入组合式双文丘里喷嘴节流装置是我们在一、二次风大管道风量测量装置选择时的首选。
2 测量原理
插入组合式双文丘里节流装置是在插入式文丘里管的基础上开发, 按照速度面积法布置的一种新型流量传感器。它是节流式流量传感器与速度面积法测量方法的完美结合。插入组合式双文丘里节流装置是由多个双文丘里管, 按照速度面积法布置在管道中, 将取压信号汇入引压管, 从而得到流量。
插入组合式双文丘里喷嘴流量测量装置, 在结构设计上, 采用相似理论, 即几何形状相似和动力学相似。
几何形状相似主要结构有:测量管、入口文丘里喷嘴、圆弧形曲面结构、喷嘴喉部、测量段 (音速) 文丘里喷嘴、喉部、扩散段以及双环室等结构, 内置于测量管内。
在设计计算上采用动力学相似, 动力学相似主要特征为:雷诺数 (Re D) 相等。在几何形状相似、动力学相似条件下, 插入组合式节流装置的流出系数是相同的。对于大风管流量的测量来讲, 其主要在于管道雷诺数 (Re D) 值, 雷诺数是表征流体流量 (流速) 、密度和粘度的一个综合参数。气体在高速流动时, 近似于紊流速度分布。紊流速度分布称为无限大雷诺数的速度分布, 直线速度分布, 或称为塞流速度分布。对发电厂一次风、二次风测量来说, 其管道雷诺数基本上都在104左右, 其流体的流动状态为紊流状态。紊流状态的流体最后除在管壁的一点外, 所有各点都将以同一速度流动的直线速度分布。将风量测量装置插入管道内平均流速的位置范围内, 来检测平均流速位置处流速的变化。流体流过测量段文丘里喷嘴, 精确测出节流件前后的差压 (流体流速越大, 产生的差压越大) , 知道流体物理性质以及流动状态, 就可以确定流量与差压信号的关系, 从而精确计算出流量。通过差压、压力、温度管路, 将差压信号、温度信号、压力信号传到差压变送器、压力变送器、温度变送器, 转换为相对应的直流信号 (4—20MADC或1—5VDC) , 送到二次显示仪表或DCS微机控制系统, 精确计算发电厂锅炉风道一次风、二次风和烟尘的瞬时流量和累计流量, 以及压力、温度等参数。
3 组成和结构特点
1、测量管;2、悬臂;3、一体化法兰;4、取压管
1) 入口采用喷嘴圆弧曲面结构:有效的增大入口迎流面积, 对来流有较强的吸引导流作用, 使流体能顺利的进入入口文丘里喷嘴。
2) 在结构设计上, 充分考虑到发电厂一次风、二次风风道结构上的局限性, 采用在入口文丘里喷嘴喉部增加一段直管段, 主要作用是除对流体进行稳流外, 又最大限度满足一次风、二次风风道结构上的局限性, 对直管段较短的风道, 也能很好满足一次风、二次风测量的需要。
3) 采用双环室均压结构, 双文丘里喷嘴传感器同时取出上游的静压和下游的动压在各自的环室均压, 压力信号均匀稳定, 提高了信号测量的精度, 保证了测量的准确性和稳定性。
4) 采用双文丘里喷嘴结构, 采用入口文丘里喷嘴, 入口文丘里喷嘴喉部增加一段直管段, 直管段的稳流功能, 检测段文丘里喷嘴, 后直管段结构, 具有差压信号大, 精度高, 0.5级, 耐磨损, 不易产生结垢和阻塞。
5) 采用多次收缩圆弧曲面结构, 具有多重差压信号放大的功能, 流体通过多次收缩圆弧曲面, 将流体多次加速, 流体以亚音速或音速通流过双文丘里喷嘴风量传感器, 具有多次将差压信号放大的功能。与其他插入式节流装置像巴类、均速管等相比, 一般相差一倍。
6) 采用自动清除灰尘防堵塞结构, 静压取压环室采用环隙结构, 动压环室取压孔采用喉部取压孔结构, 有效的防止取压孔堵塞而导致传感器无法取出信号, 检测段采用音速喷嘴结构, 流体以非常高的速度, 通过文丘里喷嘴喉部, 含尘气体无法堵塞文丘里喷嘴喉部取压孔、本身具有利用流体动能进行自清灰功能, 确保在粉尘含量较高情况下设备正常稳定工作。
7) 低压损优化结构设计:采用低压损设计理念, 改变传统节流装置结构设计:文丘里喷嘴在结构上, 采用临界流 (音速) 文丘里喷嘴设计结构, 在扩散段 (俗称扩压锥) 的扩散角从传统的≤30°改变为扩散角≤10°以下, 使压力损失达到国际公认的≤5%, 最大限度的减少能量的损失, 在扩散短后又增加了一段后直管段, 既有二次恢复压力的功能, 最大限度的保证压力恢复到95%以上。
4 数学模型
根据伯努利方程, 可得流体速度和差压的关系:
式中:V———管道内流体的速度, 单位m/s;
ΔP———节流元件测量的差压, 单位Pa;
K———比例常数
ρ———气体的密度, 单位kg/m3
根据速度面积法, 可得流量:
式中:Qv———管道流体流量, 单位m3/h;
A———管道内截面积单位, m3;
由于流体实际流动时的物理特性的变化, 加入了流体的修正参数, 根据风洞动力场试验, 实际流量与计算流量有微小的差异, 加入了流量的修正函数∫ (P·t) 。
流体的实际体积流量为:
F:被测流体有关修正参数;
∫ (P·t) 体积流量的修正函数;
5 与其他测量装置的比较
插入组合式双文丘里喷嘴风量测量装置测量精度高 (0.5%) ;测量差压大、稳定性好;压损小;入口和喷嘴采用圆弧镜面加工能防沾粘, 耐磨损, 防腐蚀。有自清灰结构功能, 防止堵塞;前段增加了直管段设计, 减小的大管道直管段长度要求, 特别适合大管道和特大管道流量的测量。
插入组合式双文丘里喷嘴风量测量装置测量线性良好, 根据国家风洞实验数据图2, 可以看出, 在常用风速的范围内, 差压和风速是几乎是一条直线, 完全满足电厂的测量要求。
缺点是, 对口径小于200mm的管道, 由于几何尺寸得限制, 不太适合。
6 结论
在电力行业, 测量锅炉大管道风量流量时, 选用插入组合式双文丘里喷嘴节流装置是一种理想的选择, 能满足实际测量的精度、压损防堵等问题, 同时做到免维修。
摘要：介绍流量计量系统中节流元件的选择方法及其在300MW流化床锅炉中的应用。
关键词：双文丘里喷嘴,节流装置,雷诺数,差压,流量
参考文献
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流化装置 篇4
1 大颗粒尿素造粒系统简介
1.1 工艺流程
由尿素熔融泵打入的尿素溶液和通过甲醛计量泵加入的浓度37%的甲醛溶液在静态混合器混合后去造粒器。混合液被均匀地分配到喷嘴并由雾化空气喷射到流化床上。
造粒成型后的产品被送到流化床冷却器, 被流化空气冷却到约70℃, 通过振动取料器和料位控制阀后取出, 经皮带输送至斗提机, 被斗提机提升到安全筛, 筛出的颗粒粒径大于10 mm的粒状尿素及直径13mm以上块状、团状的尿素送循环槽。由安全筛出来的的尿素颗粒被送到振动筛, 在此被筛分成三部分:合格产品被送到最终产品冷却器进一步冷却到45℃, 送往尿素包装仓库;尺寸过小的颗粒直接送回造粒器作为晶种;尺寸过大的颗粒被辊式破碎机破碎后加入到尺寸过小的颗粒中, 被送回到造粒器作为晶种。固体循环比约为1/2 (累计的超尺寸+小尺寸物料与合格产品流速之比) 。
1.2 料位控制阀在造粒系统中的作用
料位控制阀安装在造粒器冷却器振动取料器之后, 通过调节料位控制阀开度和取料器的振频达到稳定取料。料位控制阀是控制造粒器和冷却器料位的重要设备, 造粒器和冷却器料位的波动直接影响造粒系统正常运行及成品尿素颗粒的大小。
2 料位控制阀改造的依据和理由
本装置原设计造粒器取料器料位控制阀采用手动翻板阀, 由于翻板阀开关时受到尿素颗粒的挤压而不易调节和控制, 导致过料不畅造成造粒器料位大幅度波动, 甚至出现下料口堵塞, 导致大颗粒系统停车, 影响造粒系统正常运行和尿素颗粒的大小。由此可知, 手动翻板阀频繁动作时操作人员劳动强度大且不能满足工艺要求。
其次, 系统运行在20天左右, 尿素粉尘容易粘结在翻板, 在下料口出现尿素粉尘结块, 导致下料卡死, 无法取料, 造粒器压床而停车。每次停车洗床处理需要4—6小时, 每次影响产量160—250吨左右, 造粒器洗床过程中, 含有尿素的废水不能回收, 废水不能达标排放, 造成产品浪费、环保超标和氨耗偏高。
3 改造方案
将手动翻板阀改为电动插板阀, 安装位置由原先的振动取料器之后移至冷却器下料与振动取料器之间, 降低振动电机负荷, 从而有效控制造粒器和冷却器料位, 大大延长了系统运行周期、提高了尿素产品外在质量 (粒度) 。
3.1 结构改造
为了杜绝翻板阀在操作过程中由于尿素挤压而受力过大的问题, 将翻板阀改造为插板阀。并将位置移至振动取料器之前, 有效降低了振动取料器电机负荷。
3.2 作用形式改造
将原先手动操作型式改为通过电动执行器操作, 并将执行器输入输出4~20m A信号引致DCS, 中控人员根据料位高低精准调节插板阀开度, 有效平稳控制了造粒器和冷却器料位。并大大降低了操作人员的劳动强度。
4 改造费用
电动插板阀采购费用以及现场电气、仪表施工费用:约6万元。
5 改造后效果及经济评价
5.1 改造后效果
经过技改后, 经过一年的实践, 中控操作人员根据料位情况, 由电动插板阀开度和振动取料器振频相互配合, 均匀出料, 稳定了造粒器和冷却器料位。避免了由原先翻板阀卡死或者手轮不能及时调节而造成停车事故, 实现了系统长周期运行。同时, 彻底杜绝了在现场操作的人身安全隐患。
5.2 经济评价
原设计翻板阀, 每年至少检修4次以上, 每次2小时, 直接影响尿素产量:40 (t/h) X4 (次) X2 (h) =320吨, 320 (t) X1500 (元/t) =480000元。
5.3 环境保护和节能效果评价
杜绝了由于料位控制阀故障频繁洗床而造成废水超标排放, 有效降低了成品浪费和降低了氨耗。与其相比较, 此项目改造方案、资金投入等方面都比较科学合理, 改造后经济系效益和社会效益可观。
参考文献
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流化装置 篇5
灰融聚流化床粉煤气化技术可以直接用0～6 mm粉煤作为气化原料, 是合理、高效利用机械化采煤产生大量粉煤的好途径。在灰融聚流化床粉煤气化技术产业化过程中, 往往因对原料粉煤制备系统的重视不够, 而影响灰融聚流化床粉煤气化装置的稳定运行。
1灰融聚流化床粉煤气化装置对备煤系统的要求
灰融聚流化床粉煤气化技术对煤种适应范围较宽, 应用煤种确定后, 对备煤系统的要求主要是原料粉煤粒度分布和外在水分含量。
1.1原料煤粒度
灰融聚流化床粉煤气化装置要求原料煤的粒度在0～6 mm, 颗粒平均粒度为1.2 mm, 粒度≤1 mm的质量分数不应超过30%, 最大粒度不超过8 mm。原料粉煤粒度过小, 易造成煤气夹带粉尘量过大, 从而造成后续热回收系统热负荷增加和废热回收器磨损等问题;原料煤粒度过大, 导致不易流化而聚集在气化炉底部, 从而形成局部结焦。如果原料煤粒度过小或过大, 在实际操作中一般采取减小或增大气量操作, 从而使气化运行指标偏离正常值;如果原料粉煤既含过多小颗粒又含过多大颗粒, 导致操作难度增加, 床层不易建立, 整个气化系统处于不稳定运行状态。因此, 合理的原料粉煤颗粒粒度分布是保证灰融聚流化床粉煤气化炉正常流态化及整个气化系统正常运行的首要条件。
1.2外在水分
灰融聚流化床粉煤气化装置要求原料粉煤外在水分≤5%, 最大含量不超过8%。原料粉煤含外在水分过高, 易导致原料粉煤在给料斗处形成挂壁粘结或架桥, 螺旋给料机堵塞不给料, 从而直接影响气化装置的稳定运行。另外, 原料粉煤含外在水分过高, 将导致煤耗和氧耗增加。
1.3异物
灰融聚流化床粉煤气化装置要求原料粉煤中不存在异物, 如铁丝、木条、绳头等异物, 此类异物易导致加煤系统下料不畅, 更严重的是将导致螺旋给料机堵塞, 不给料。
2备煤系统工艺设计
2.1备煤系统布置形式
根据灰融聚流化床粉煤气化装置对备煤系统的要求以及原料粉煤含水量等因素, 其备煤系统流程可简单概括为如下两种。
(1) 筛分—干燥
筛分—干燥布置形式要求原料粉煤外在水分≤14%, 采用先筛分后干燥的工艺, 工艺流程见图1。
(2) 干燥—筛分
干燥—筛分布置形式应用于原料粉煤外在水分>14%, 如褐煤等, 采用先干燥后筛分的工艺, 工艺流程见图2。
2.2备煤工艺流程
灰融聚流化床粉煤气化装置备煤工艺流程如图3所示。带防雨棚的贮煤库内贮存的原料粉煤, 经铲车推向受煤斗, 由1#皮带输送机送入振动筛进行筛分, 其中6 mm以下的粉煤直接进入烘干系统, 6 mm以上的粉煤进入细破碎机破碎后进入烘干系统。烘干系统采用立式烘干机进行烘干, 使破碎筛分后的原料粉煤外在水分烘干至5%以下, 然后进入2#斗提机, 提升到气化炉加煤系统的煤仓。
3立式烘干机
立式烘干机是水泥厂最常用的烘干设备, 主要用于建材、化工生产中的粘土、矿渣、煤炭和矿石等原辅材的烘干。
3.1立式烘干机工作原理
在立式烘干机底部温度达400～450 ℃条件下, 首先根据智能料位仪的指示控制斗式提升机, 将≤6 mm的原料粉煤提升进入预热带, 经电动截流器计量送入数组相互重叠的散料锥、滑料盆, 反复均匀滑落, 再经数组电动截流配重秤逐步进入烘干带, 预热烘干后的原料粉煤自由沉落, 进入干燥带。原料粉煤经过预热带、烘干带、干燥带不断同上升的热气流反复迂回换热, 其中的金属物体等又可通过热传导和热辐射的方式传热给原料粉煤, 最后在自动测湿仪的控制下将含水分≤5%的干燥原料粉煤用电振机自动输出, 再由皮带输送机和斗式提升机送入气化炉加煤系统。立式烘干机底部热风炉有温度检测仪, 根据原料粉煤所需温度提供相应的热量。
3.2立式烘干机主要技术参数
立式烘干机采用多组箅盆, 其箅锥采取一定的角度及间距设计, 适应粉煤的干燥, 常用ϕ2 000 mm立式烘干机烘干粉煤的主要技术参数见表1。
注:①原料粉煤初水分20%, 终水分<2%。
3.3立式烘干机运行
3.3.1 投料
当热风炉出口温度达到450 ℃, 同时立式烘干机中部温度在200 ℃以内 (这样可确保烘干机内残留原煤不自燃) , 立式烘干机便可投料。确定原料粉煤出立式烘干机后, 便可全部打开闸门向烘干机内送热风, 随后再打开引风机进风口蝶阀, 进行正常烘干操作。
3.3.2 烘干
原料粉煤在烘干时, 要根据出料水分高低调整喂料量和引风机风门的开度, 但不能随意提高热风温度, 一般不超过450 ℃, 以防止烘干机内的原料粉煤自燃。出料水分大, 要减少喂料量或开大引风机风门;出料水分小, 可增大喂料量。原料粉煤提前进行筛分破碎, 有利于在立式烘干机均匀分布和匀速向下运动, 与热风充分进行换热。冬季操作要适当提高袋式除尘器入口温度 (80 ℃) , 避免布袋结露, 影响通风和除尘效果。
3.3.3 正常停机
正常停机, 首先关闭热风闸门, 其次让湿粉煤继续通过烘干机, 利用烘干机的余热继续换热, 待烘干机内温度降到150 ℃时, 停止喂料。确定烘干机内粉煤出空后, 关停引风机。立式烘干机停止工作, 热风炉在保温期间, 严禁打开热风闸门, 以防烘干机内温度突然升高造成机内残留燃煤自燃。停机超过1 h, 必须将卸料管口锁风阀用手动关闭 (使其集料再多也不能自动打开) , 防止停风后自然沉积在出料管内的煤粉自燃并排出机外, 引起局部火灾。
3.3.4 故障停机
当发生入料装置跳停或出料装置堵塞, 使烘干机内出现无料或堵料等问题时, 都会直接造成烘干机内温度急剧波动, 给烘干机带来安全隐患。遇到上述问题, 首先是关闭热风管道闸门, 打开冷风门, 然后再做其他方面的处理。
4结语
流化装置 篇6
关键词：生物质,锅炉,旋风分离器,喷吹装置,改造
1 前言
生物质燃料复杂, 灰分碱性氧化物多, 生物质锅炉运行时极易在分离器壁面蓬灰、粘结, 从而引起分离器堵塞, 造成外循环中断, 甚至返料器、床面结焦事件发生, 严重影响机组长周期安全运行。
稻壳是典型的农林废弃物, 其可燃物达70%以上, 稻壳发热量12560~15070k J/kg, 约为标准煤的一半。是一种既方便又廉价的能源, 特别是在稻米加工厂, 在获得了能源的同时又处理了稻壳。由于稻壳作为能量资源是可更新的, 也就显得更有吸引力。所处江汉平原腹地, 稻米产量丰富, 面对这种双赢的局面, 生物质电厂陆续建立投产, 大量的稻壳作为燃料进入生物质电厂。稻壳作为燃料有几个优点: (1) 不用破碎, 流动性好; (2) 发热量高、水分少, 提高机组效率和盈利的利器; (3) 能够通过掺配混入低热值、水分较大的生物质燃料搭配燃烧, 扩大生物质发电企业燃料市场的范围。
返料器蓬灰、粘结是一个逐渐的过程, 在掺烧稻壳比例较大时尤为明显, 稻壳在炉膛内属于轻质燃料, 燃烧快且热值高, 稻壳量大后造成分离器温度持续偏高, 长时间低灰熔点的燃料会在分离器壁面粘结, 且稻壳灰的成分二氧化硅比例很大, 稻壳燃烧灰量很大, 会加剧灰量在返料器的集聚。当稻壳比例超过40%时, 电厂都是采取降负荷运行, 严重影响机组安全、经济运行。为了防止上述现象发生, 特在分离器锥段加装防堵喷吹装置, 在返料器蓬灰、粘结之前将其消除从而保证机组的正常运行。
2013年××集团运营电厂因分离器积灰严重造成机组非停17起。
2014年××集团运营电厂因分离器积灰严重造成机组非停8起。
2015年××集团运营电厂因分离器积灰严重造成机组非停13起。
2 创新思路和技术细节
2.1 设计思路
循环流化床锅炉主要特点之一是大量固体颗粒在燃烧室、旋风分离器和返料器所组成的固体颗粒循环回路中循环。固体颗粒循环是决定流化床内固体颗粒浓度, 固体颗粒浓度对循环流化床的燃烧、传热及脱硫起很大的作用, 所以, 保证循环物料的稳定流动是循环流化床正常运行的基础。生物质循环流化床锅炉的返料器是将锅炉分离器分离下来的高温固体物料稳定的送回压力较高的燃烧室内, 一旦发生返料器堵塞, 整个循环流化床锅炉的外部物料循环中断, 锅炉将无法运行被迫停运, 要确保循环流化床锅炉安全运行必须解决返料器堵塞这一关键问题, 返料器堵塞主要因为返料器避免挂灰、会在表面粘结, 积少成多造成的, 放止返料器堵塞主要解决分离器避免挂灰, 很多同类生物质电厂都在进行这方面的研究和探索, 其中多数是采用旋风分离器加装空气炮, 通过空气炮产生的空气波震荡清楚壁面积灰。
鉴于空气炮在连续上和安装密度上有局限, 且考察安装空气炮的兄弟电厂同样会出现返料器积灰堵塞的现象, 且还会造成局部浇注料的脱落, 在此基础上设计压缩空气喷吹技改项目。
2.2 工作原理
为了充分借鉴传统空气炮的优点规避空气炮的缺点, 在分离器上开孔分层错列布置压缩空气喷嘴, 多点覆盖分离器内表面;通过电磁阀控制每一个喷嘴气流的通断, 利用PLC程序控制每个喷嘴压缩空气的通断, 实现吹扫的连续性;利用压缩空气压降产生的高速气流对分离器锥体壁面进行吹扫, 降低吹扫过程中对返料器内壁浇注料的冲击;从而防止返料器蓬灰、粘结现象发生。
2.3 改造方案
在2个分离器大、小锥段上各开吹灰孔15个, 分五层错开布置 (大锥段2层, 小锥段3层) , 每层设置一个环形压缩空气管 (准32×3) 和3个吹灰孔, 每个吹灰孔安装管径DN20mm、长500mm、材质1Cr18Ni9Ti不锈钢管, 在不锈钢管端部加装堵板, 并在堵板内侧10mm处, 钻准4mm的小孔作为喷嘴。
每层环形压缩空气管与吹灰管通过法兰连接, 电磁阀与吹灰管螺纹连接, 并在电磁阀出口管设计活接, 便于更换电磁阀。每个分离器采用单独的一个供气联箱, 并预留备用接口一个。
返料器喷吹气源使用杂用压缩空气, 由脉冲吹灰电磁阀控制, 左右两侧共计30个。电磁阀控制系统引至DCS控制, 在DCS机柜中新增DO卡件及继电器板两套, 根据现场要求新增顺控逻辑, 30个脉冲电磁阀依次顺序动作, 可根据燃料特点及运行工况设置电磁阀脉冲时间、时间间隔以及完成一个周期后自动开始的周期时间, 实现自动吹扫和智能管理 (见图2) 。
2.4 性能优势
系统的控制模式先进, 运行灵活性高, 吹扫时间可以根据燃料种类和机组运行状况自由设定, 吹扫时间设置上最初经过多次摸索, 根据××项目燃料特点最终程控设置为每次5s脉冲启动一个电磁阀, 停10s后再5s脉冲启动下一个电磁阀, 依次完成全部电磁阀的吹扫后停留30s进入下一个吹扫循环。
系统运行方便、可靠性高, 机组运行值班员只用顺序控制 (如图2) , 整个装置实现自动运行定期吹扫, 只用在监盘时监视运行状况和压缩空气压力, 定期巡检时巡视现场系统即可, 定期手动试验就地核对电磁阀动作情况, 没有太多的工作量增加, 运行维护极其方便。
以上是对在生产过程中发现的问题, 经过仔细观察和思考后进行创新改进, 取得了良好效果, 增强生物质发电企业对复杂燃料结构的适应性, 整体实物如图3~4。
3 创造性和先进性
利用电磁阀程序控制压缩空气的通断, 利用压缩空气压降产生的高速气流对分离器锥体壁面进行吹扫, 有效防止了生物质循环流化床锅炉返料器蓬灰、粘结、堵塞现象发生。在分离器锥段加装防堵喷吹装置, 在返料器蓬灰、粘结之前将其消除。该装置结构简单, ××电厂改造后稻壳比例50%以上安全运行一年时间, 效果显著。
改造之后由于稻壳的掺配范围扩大, 对于调整入炉燃料掺配的范围上更好控制, 炉子对燃料的适应性更强, 一定意义上拓宽了生物质电厂的生存空间。
4 产生的效益 (经济效益和社会效益)
2015年××电厂发电量20048.31万k W·h, 燃料消耗224877.73t, 其中稻壳115936.29t, 全年入炉稻壳比例57.8%, 稻壳比例最高时达70%, 未发生非停事故, 没有发生因返料器积灰造成的异常, 因稻壳比例大输料系统基本没有发生堵料现象, 全年平均负荷29.92MW;2015年××电厂完成两个连续运行100d, 分别是135d和111d。连续135d运行停运后, 分离器内部检查积灰情况非常好 (图5停机检查情况) 。对于生物质发电企业避免一次返料器堵塞直接挽回经济损失十几万元 (不包含损失电量) 。
2015年稻壳收购均价295元, 稻壳热值按照3000kcal kg, 热值单价0.107元/kcal;2015年入炉热值2377.66kcal/kg, 平均入炉热值单价372元 (含税) , 入炉热值单价0.16元/kcal;大比例掺烧稻壳对对于降低发电成本效果明显。2015年××电厂因大比例掺烧稻壳, 既适应了当地的燃料结构, 避免因没有木质类碎料而导致的机组停运;2015年××电厂EBITDA值4364万元, 实现3100万元的净利润;这一改造让生物质锅炉对燃料的适应性更强, 有助于解决生物质企业燃料困境, 更有益于发动更多的人参与到生物质燃料产业, 特别对于增加农民的收入, 对精准扶贫助益明显。
5 推广应用的范围、条件和前景
在分离器锥段加装防堵喷吹装置, 利用电磁阀程序控制压缩空气的通断, 利用压缩空气压降产生的高速气流对分离器锥体壁面进行吹扫, 在返料器蓬灰、粘结之前将其消除。该装置结构简单, 效果显著, 适合在同类生物质电厂大面积推广。
同类生物质电厂锅炉在掺烧稻壳比例较大时极易在分离器壁面蓬灰、粘结, 从而引起分离器堵塞, 造成外循环中断, 甚至返料器、床面结焦事件发生, 每年其它同类电厂因返料器故障引起非停十几起, 当稻壳比例超过40%时, 所有同类电厂都是采取降负荷运行, 严重影响机组安全、经济运行, ××电厂投产至今, 入炉稻壳比例超过50%, 未发生非停事故, 年度平均负荷29.2MW, 发电原杆单耗在1kg/k Wh以下, 带来直接经济效益数百万, 随着全国经济持续低迷, 稻壳收购价格进一步下降, 间接效益会更大。
因此在稻壳产量丰富的地区和返料器容易积灰、堵塞的生物质循环流化床锅炉均可以推广使用, 对于机组长周期安全运行和机组对燃料的适应性上助益明显。希望通过这一技术革新对在边缘生存的生物质发电企业带来希望, 为清洁能源和环境改善作出贡献。
参考文献
[1]岑可法.循环流化床锅炉理论设计与运行.中国电力出版社.
流化装置 篇7
1装置及实验方法
1.1 装置简介
在传统固定流化床FCC实验装置中, 反应、汽提和再生操作在单个反应器内依次进行, 流化床模拟催化剂的流化输送, 连续进行反应-再生循环操作, 以评价催化剂的反应性能, 考察其选择性, 以及进行炼油工艺的研究工作等[1]。XGL-2×3配备有3套反应器系统, 3套产品分离和采集系统, 3套再生烟气采集和分析系统, 全套装置共用1台汽化炉和1套原料油进料系统, 配备2台进料油泵, 一开一备, 工艺流程如图1所示。
该装置在操作时, 可根据实际需要选择反应模式, 包括单一反应器模式、任意双反应器组合和三反应器组合模式。选择双反应器组合模式时, 可同时进行2种催化剂的评价;选择三反应器组合模式时, 可同时进行3种催化剂的评价, 评价效率比传统模式提高2倍。各反应器内均新增了改善催化剂流化状况的内构件。反应器材质耐温1200℃。油泵选用德国普罗名特流体控制 (ProMinent Dosiertechnik) (中国) 有限公司S 2 CAHK 10011 SST 4100 UAO 1000型计量泵, 重复计量精度为±1%。水泵选用德国普罗名特CONCEPT c型电磁计量泵, 重复计量精度为±2%。采用Agilent 6890 N型气相色谱仪分析气体产物和模拟蒸馏液体产物。选用北京华分赛瑞公司SR-2010型红外分析仪分析再生烟气组成。装置全部采用集散控制系统 (DCS) 控制。
1.2实验方法
实验开始时, 先通入一定量流化风, 然后启动真空泵将一定量 (150～250g) 催化剂装入反应器内。将原料油装入计量槽, 然后加热到一定温度, 启动水泵, 将蒸馏水送入汽化炉 产 生 过 热 蒸汽, 先代替流化风, 后作为雾化蒸汽和汽提蒸汽使用。当反应器内各部分温度的稳定时间达到5min且原料油温度达到给定值时, 启动油泵打回流2min, 以保证原料油进料量的准确度。原料油通过进料管自上而下沿中心轴线流入反应器底部, 通过喷嘴与高温催化剂接触发生裂化反应。汽提0.5h后通入氧气对待生催化剂进行再生。再生烟气依次从气液分离罐和干燥器中通过, 进入红外CO分析仪和红外CO2分析仪, 积分后计算出生焦率。冷凝冷却系统将反应产物分离为液体和气体。采用配备氢火焰检测器的气相色谱仪分析液体产物, 用Varian CP 3800分析汽油的族组成。用配备热导检测器的气相色谱仪分析气体产物。最后通过计算获得在给定实验条件下产品的分布及转化率。
1—进水系统;2—进油系统;3—预热炉;4—反应器;5—制冷器;6—裂化气放空;7—裂化气采样;8—集气系统;9—油样收集瓶;10—流化风;11—氧气;12—CO红外分析仪;13—CO2红外分析仪
2试运行故障分析
2.1水泵压力持续偏高
水泵出口的正常压力为80～100kPa, 试运行期间水泵的压力为200～300kPa。水泵压力增高的原因是催化剂和焦炭脱落堵塞反应器。催化剂未流化致使水泵出口压力增高时, 反应器中部与底部的温差较大 (大于5℃) 。为防止催化剂堵塞反应器内进油立管出口, 装填催化剂时及装置停工后样品卸出前, 必须将一定量流化风通入反应器。结焦致使管线不畅有2种情形: (1) 水泵启动时出口压力就高, 很可能是位于预热炉出口与反应器入口之间的进油立管因存在温降而结焦, 流化风难以通入而反吹风流量不受影响, 清焦应采取的措施是将预热炉炉膛温度升高到550℃, 反应炉温度升高到620℃后通入氧气烧焦; (2) 启动5min后水泵出口压力增高且难以调节, 通常是与反应器出口过滤器相连通的反应油气管线U形段部分因温降而结焦, 致使流通面积减少, 较为彻底的清焦措施是将U形段部分拆下, 用乙炔焰烧焦。另外, 烟气分液罐阻塞也会导致水泵压力持续偏高。
2.2再生不正常
实验装置采用单容器一段再生催化剂。只有确保催化剂均匀流化且再生烟气流量稳定[2], 才能提高再生效率。因此要密切观察再生压力是否正常, 严禁超压, 以确保催化剂烧焦状况一致。微机系统能够根据需要显示烟气中CO和CO2含量的实时和历史变化情况, 可为分析再生状况异常的原因提供方便。由图2可以看出, 在正常状态下, 刚开始再生时, CO和CO2的含量均为零, 随着再生时间的延长, CO2含量增长速度大于CO含量的增长速度, 于是CO2含量很快大于CO含量;2种气体的含量几乎同时到达最大值并开始迅速下降, CO含量优先降到零。
由图3可以看出, 当原料油组成较重时, 烟气中CO2体积分数降到5%以下后又突然上升到约17%。产生这种现象的原因是再生后期反应器上部温度过高, 导致积聚于预热炉出口与反应器入口间进油管线内上壁的油污或焦炭被燃烧, 致使焦炭产率升高。因此再生中后期要密切注意反应器上部温度, 当上点温度达到670℃时, 应立即停止供热。
由图4可以看出, CO分析系统不畅通时, CO2含量先降到零, CO含量后降到零。出现这种情况应及时疏通CO分析系统并更换CO分析仪烟气干燥过滤系统。
由图5可以看出, 在烧焦过程中, 烟气一旦外泄, CO体积分数最大值只有5%, CO2体积分数突然下降到零后又突然升高, 出现2个极大值, 原因是在CO红外分析仪中分析介质出现了泄漏。出现这种现象, 首先要检查烟气过滤系统的密封是否良好。与此相似, CO2红外分析仪出现分析介质泄漏时, 在烟气中CO及CO2体积分数-再生时间曲线上, CO体积分数先上升到约8%时CO2体积分数才开始上升。
2.3裂化气产率不平行
在调试期间进行平行样实验, 发现1套反应系统的气体产量比其他2套少约1 L, 但液相产物的组成与其他2套平行, 说明3套反应系统的反应状态相同。对比气体组成, 结果发现该套系统的氮气含量偏高, 排查发现裂化气放空三通电磁阀失效。
2.4热电偶显示值不准确
热电偶测量值瞬间猛增的原因:插拔处接触不良;温度传感器松动;模块插线接触不良。热电偶测量值如果不稳定, 可发现进油时同一测量点2个相邻显示值之间的差值会大于3℃。检查结果发现, 造成这种现象的原因是装置的接地效果较差, 静电干扰较严重。及时送检可确保热电偶测量值准确, 也可用不同热电偶测量同一测温点的温度, 然后对比测量数据, 以检测3支热电偶的准确性。
2.5空气流量偏小且难以提高到正常值
空气流量难以提高到正常值的原因是:反吹风未能及时停止, 致使催化剂倒窜入进油管线堵塞喷嘴, 引起流化风后路不畅。
3评价数据的平行性
在排除了试运行过程中出现的故障后进行了装置的重复性及评价数据平行性实验。
在实验中, 3套反应系统采取相同的操作条件, 原料油为中国石油兰州石化公司炼油厂300万t/a重油催化裂化联合装置使用的原料油;催化剂为LBO-16型, 工业品;反应温度为500℃;m (催化剂) /m (原料油) 为4;空速为15h-1。每套系统的实验结果应符合:物料总收率为97.5%～100.0%;平行样气体误差为±0.35%;平行样汽油误差为±0.5%;平行样柴油误差为±0.5%;平行样焦炭误差为±0.25%。
实际运行结果 (见表1) 表明, 3套系统的平行性良好[3], 物料总收率均满足指标要求, 柴油、干气、汽油、焦炭及收率误差也满足指标要求。3套系统之间相比, B, C系统的平行性相当好, A系统重油平均值偏低, 相对误差为1.55%。
4改进建议
近1年运行实践表明, 实验装置虽具有催化剂流化效果好、床层温度分布均匀、数据平行性好、能较好地模拟工业装置状况、操作简单方便、评价效率高等优点, 但也存在以下问题需要完善:装置的运行周期需要延长, 可将反应器出口油气管线和再生烟气管线的外径由6mm增加为8mm[4];增大油样收集瓶的容积, 为进行深度催化裂化 (DCC) 、两段提升管等增产丙烯高水油比工艺实验提供足够空间;配置在线色谱仪, 自动在线分析裂化气, 以进一步提高催化剂的评价效率;在反应器上部外壁增加测温点, 用温差控制反应器上部温度, 减少床层径向温差。
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