煤气化技术作为煤炭高效清洁利用的关键技术之一，其磨煤干燥及粉煤输送系统的性能直接影响气化效率和产品质量。然而，在实际应用中，常面临称重给煤机计量不准确、管道法兰密封性差等挑战。本研究深入分析了磨煤干燥和粉煤输送的工艺流程，提出了改进磨煤机结构、优化助燃风机选型、提高称重给煤机精度、改造充气锥及优化管道法兰设计等优化措施，旨在提升煤气化工艺的整体效率和稳定性，为从业者提供理论和实践参考。

1 引言

煤气化技术作为煤炭高效清洁利用领域的关键技术，其发展水平直接关系到煤炭资源的可持续利用和环境保护目标的实现。在煤气化工艺中，磨煤干燥及粉煤输送系统性能优劣直接影响到气化效率和产品质量。然而，在实际应用中，这一系统常面临诸多挑战，不仅影响了气化炉的稳定运行，还增加了生产成本和环境污染风险。

针对磨煤干燥及粉煤输送系统存在的问题，本研究开展了深入的工艺流程分析，旨在全面提升煤气化工艺的效率和稳定性。这些优化措施不仅有助于解决现有问题，也能为煤气化技术的进一步发展和应用提供理论和实践参考，对于推动煤炭资源的高效清洁利用具有重要意义。

2 工艺流程

磨煤与干燥环节是气化过程的前置步骤，它们直接影响到后续气化反应的效率和产品的质量。在磨煤阶段，原料煤被送入高效能的磨煤机中。磨煤机通过内部的碾磨装置，如钢球或碾磨体，以及旋转产生的碾磨力，将煤块破碎并磨成细腻的煤粉。这一过程需要精确控制煤粉的粒度，以确保其能够满足气化炉的燃烧和气化要求（图1）。经过磨煤机处理后的煤粉需要进入循环风加热器进行干燥处理。在循环风加热器中，煤粉与低压氮气、燃料气等混合，并通过加热器的加热作用，使煤粉中的水分逐渐蒸发。循环风机的运行确保了加热过程中的气体循环，提高了加热效率。

图1 磨煤及干燥工艺流程

磨煤机的干燥热源主要来源于项目内配套装置外排的驰放气在循环风加热器内与助燃空气燃烧产生的热烟气。在循环风加热器中，循环热惰性气体、热烟气与超低压氮气和稀释氮气进行精确配比，以严格控制系统内的温度、氧含量、CO含量和压力，确保干燥过程的稳定与安全。此外，为确保磨煤干燥过程的安全运行，还需严格控制各项参数，如原料煤进料量、含水量、进磨煤机热惰性气体温度、磨煤机出口温度以及系统内氧气含量等，均需维持在预设范围内，同时依据露点分析仪数值动态调整循环气量及放空气量，以实现高效、稳定的煤气化生产。

3 常见问题

3.1 磨煤干燥

3.1.1 磨煤机拉杆漏粉

磨煤机的运行状态直接关系到整个系统的效率和稳定性。然而，由于长期处于高负荷运行状态，磨煤机拉杆极易产生密封不严的问题，这不仅会影响磨煤机的正常运行，还可能对环境和人员安全造成威胁。磨煤机拉杆漏煤的原因可能多种多样，其中杂物的体积过大是一个重要因素。这些杂物在运行过程中易产生较大的惯性，克服密封的阻力，从而扩大拉杆和密封块的间隙，导致漏煤现象的发生。此外，拉杆在安装作业中存在不合格的问题，也会降低其性能作用，使密封效果大打折扣。同时，密封风机的滤网在长时间使用后易产生污垢，影响过滤效果，进而降低密封效果，引发漏粉问题。

3.1.2 助燃空气风机障碍

在煤气化中，助燃空气需按照设计的比例与燃料一同加入热风炉装置内燃烧，以产生大量的惰性气体，用于去除煤粉中的水蒸气，实现煤粉的干燥处理。然而，若助燃空气的比例控制不当，将会引发一系列问题。若助燃空气过多，会导致氧含量超标，进而损坏干燥系统内的过滤器装置；若助燃空气不足，则会产生大量的一氧化碳，不仅影响生产效率，还可能对生态环境造成破坏。

助燃空气风机稳定运行对于保证生产过程的连续和安全非常重要。然而，在实际操作中，助燃空气风机可能会遇到各种运行障碍。这些障碍可能源于仪器的松动、管道冻裂、仪表指示不准确等硬件问题，也可能与干燥系统的运行状态、排气量、水分饱和度等工艺参数有关。当助燃空气风机发生故障时，会直接影响助燃空气与燃料的比例合理性。

3.1.3 称重给煤机给煤故障

在煤气化工艺中，称重给煤机由于长期使用、磨损或维护不当，称重传感器的灵敏度和准确性可能会逐渐下降，导致实际给煤量与设定值之间存在较大偏差。此外，由于煤闸门控制不精确、给煤机内部积煤或皮带输送不稳定等多种因素也可能造成给煤量不稳定，给煤量的不稳定会直接影响磨机的运行稳定性。

3.2 粉煤输送

3.2.1 进料堵塞

原料煤中不可避免地含有纤维物，尽管这些纤维物在磨煤单元筛分系统中得到了一定程度的处理，但仍有少量纤维物会随粉煤一同进入粉煤输送系统。此外，粉煤的长期冲刷作用也可能导致磨煤系统及粉煤输煤系统中螺栓、折流板等部件的脱落，形成金属异物。这些纤维物及金属异物一旦进入充气锥内件，极易在下料口处堵塞，由于出料口公称直径较小，堵塞风险进一步增加。堵塞不仅会导致充气锥内件通径减小，引起气化炉煤线流量的波动，而且在堵塞处流速增大的情况下，充气锥内件很快会被冲破，从而失效（图2）。为确保气化炉的稳定运行，企业不得不定期对粉煤给料罐的充气锥内件进行检查和清理。然而，这一过程不仅工作量大，而且检修时间长，需要搭建脚手架、拆法兰口、拆除下部短接、吊开充气锥，必要时还需抽出内件，极大影响生产效率。

图2 磨煤单元常见问题

3.2.2 粉煤管线法兰泄漏

粉煤管线法兰运行环境极为恶劣，由于流速快、颗粒硬，粉煤对法兰的冲刷磨损十分严重。尤其是当粉煤角阀卡住异物时，粉煤会出现偏流，导致法兰局部受到更为强烈的冲刷，从而加速磨损过程。一旦法兰被磨穿，就会发生漏粉事故。传统的法兰密封方式，如使用金属垫片或橡胶垫片，在长期受到粉煤冲刷和高温高压的影响下，容易出现老化、变形或损坏，导致密封失效。密封失效不仅会引起粉煤泄漏，还可能使氮气等介质外泄。

此外，粉煤管线法兰的更换周期往往与气化炉的大修周期不匹配。在实际运行中，气化炉的大修周期通常较长，而粉煤管线法兰由于磨损严重，往往需要频繁更换。如果法兰泄漏问题得不到及时解决，就可能迫使系统减负荷运行，甚至导致气化炉被迫停车，

4 优化措施

4.1 磨煤干燥系统优化

4.1.1 磨煤机

拉杆的密封效果直接关系到磨煤机的粉尘泄漏问题，因此，在原有密封的基础上可增设一层密封，以增强其密封性能，确保拉杆处不会因粉尘积聚而导致故障。同时，可加大对密封风机滤网的检查和维护力度，及时清理污垢，防止灰尘积累影响过滤网的功能，进而确保风机设备的正常使用。此外，引入氮气保护后，当密封压力差较小时，氮气可以提供必要的压力补偿，有效防止粉尘泄漏，并增强管道的密封性，避免漏粉情况的发生。

4.1.2 助燃风机

在空气助燃风机的运行优化中，关键是确保设备无松动、管道无冻裂，同时保障仪表指示的准确性，任何发现的问题均需迅速处理，从而维护设备运行的良好性能。当干燥系统暂停运行时，对空气助燃风机进行必要的维修与养护变得尤为重要，这涉及对各阀门的详细检查与维修，以保障开关与阀门的正常运作。此外，全面的故障排查工作也是不可或缺的，旨在及时消除潜在的设备隐患。在干燥系统的运行过程中，若遇到排气量异常增大或水分饱和的问题，可通过减少稀释风的方式加以应对，具体做法是在助燃风机旁设置通路，确保干燥系统运行的稳定与可靠。

4.1.3 称重给煤机

在称重给煤机的优化过程中，可对设备的仪表盘进行精确校准，以确保不存在接线口松动或仪器参数设定不当导致的错误指示问题。在确认仪表盘运行正常后，需严格控制煤块颗粒大小，将其限制在30mm以内，以防止煤矿体积过大造成的堵塞或煤管道损坏问题。此外，将衬板替换为不锈钢材料也是一种有效的优化措施，能显著提升设备的耐磨性和使用寿命。在处理称重给煤机故障时，应深入分析煤气化磨煤干燥系统设备故障的产生原因及特点，确保设备始终处于正常运行状态。

4.2 粉煤输送系统优化

4.2.1 充气锥

在粉煤气化系统中，充气锥作为确保粉煤充分流化、防止堵塞的关键组件，性能稳定性至关重要。然而，原料煤中的纤维物及磨煤系统脱落的异物常易堵塞充气锥下料口，导致煤线流量波动，严重时甚至冲破充气锥内件，迫使气化炉停车。传统检修方式需拆除多个法兰口及短接，吊开充气锥并抽出内件，工作量大且耗时长。为优化此问题，可对充气锥内件进行了分体改造设计，改造后的内件分为上下两部分，通过轴套与“O”型圈配合连接，既保留了原内件的整体结构及密封性，又极大地简化了拆装流程。检修时，仅需拆除充气锥下部的短节，即可轻松抽出内件下部进行清理检查，显著减轻了检修人员的工作量，并大幅缩短了检修时间。

4.2.2 管道法兰

针对粉煤管线法兰因粉煤冲刷导致的频繁泄漏问题，可采取优化改造措施。如原采用的20#钢材质平板法兰在气化炉运行短期内即出现泄漏，迫使系统减负荷，且检修风险大。为此，改造首先将粉煤管线法兰升级为高颈法兰，并将密封圈密封更换为氟橡胶胶圈密封，增强了密封性能。也可在法兰内径喷涂0.40mm厚的碳化钨，这一耐磨改造可将法兰硬度从40HRC提升至100HRC，有效防止了粉煤冲刷造成的磨穿事故。此外，喷涂时特别注意将涂层延伸至法兰面凹槽内顶部，确保了全方位的耐磨保护。

5 结论与展望

本研究针对煤气化工艺中的磨煤干燥及粉煤输送系统进行了深入分析，明确了磨煤机拉杆漏粉、粉煤输送系统堵塞等关键问题。通过实施一系列优化措施，如增强磨煤机拉杆密封性能、优化助燃风机运行、精确校准称重给煤机仪表盘以及分体改造充气锥内件等，可成功提升了系统的效率和稳定性，降低故障发生率。在解决了现有问题的同时，也为煤气化技术的进一步发展和应用提供了理论和实践参考。随着煤炭清洁利用技术的不断进步和环保要求的日益严格，煤气化工艺将面临更多的挑战和机遇。可继续深化对磨煤干燥及粉煤输送系统的研究，探索更加高效、环保的优化方案。

参考文献

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