大型煤儲運系統設計重點范文

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《硫磷設計與粉體工程》2017年第5期

摘要:針對大型煤儲運系統的特點，合理制定輸煤系統方案，對保證主裝置的安全運行至關重要。介紹了某大型煤化工項目輸煤系統的工程流程、主要設備及參數，分析了設計重點及難點，并指出了化工行業和電力行業設計規范及行業習慣對輸煤系統的不同要求。

關鍵詞:煤儲運;設計;要點;大型煤化工;設計規范

隨著國內煤化工項目與石化系統內自備電站項目向大型化、規模化發展的趨勢，輸煤系統也趨于大型化。大型煤化工項目具有以下特點:①根據不同用途，裝置所需煤的種類多，需提供分別鍋爐裝置所用的燃料煤和煤氣化裝置所用的原料煤;②煤制備設施復雜，需考慮配煤設施;③煤耗量大。因此，如何針對大型煤化工項目的特點合理制定輸煤系統方案，對保證主裝置的安全、穩定、長周期運行尤為重要。

1項目背景

某煉油—芳烴—乙烯建設煉化一體化項目為大型煉油化工項目，分兩期建成。其中輸煤系統為煤氣化裝置及鍋爐發電裝置提供原料煤及燃料煤，煉油裝置產出的石油焦為煤氣化裝置及鍋爐發電裝置提供原、燃料。輸煤系統按一期耗煤量約9000kt/a規模設計，預留二期儲煤設施位置，輸送系統能力一、二期耗量一并考慮，卸煤系統預留落料接口。該輸煤系統為氣化裝置和鍋爐裝置提供合格的原料煤和燃料煤，主要包括卸煤、儲煤、混煤和石油焦輸送，篩破及配套的輔助設施，輸煤系統投資約10億人民幣。

1．1煤源及煤質1．煤源及其粒度原料煤、燃料煤均來自碼頭，運距約1000km，來煤粒度不大于50mm，石油焦來自廠內延遲焦化裝置，粒度不大于200mm。

1．2原料煤、燃煤耗量一期氣化裝置原料煤最大消耗量為442．833t/h(3719797t/a)。

2輸煤系統

2．1儲煤設施

輸煤系統中儲煤設施的常用形式有:條形料場、筒倉、圓形料場。近年來，隨著煤化工裝置規模的逐漸擴大和國家可持續發展戰略的推行，企業環保意識逐漸加強，對煤場的儲存量及環境保護等提出了較高的要求，儲煤設施與項目投資、總圖布置、儲煤量大小、煤的特性、氣象、環評意見等因素密切相關，需綜合考慮選取合理的儲存實施。1．圓形料場根據HG/T20518－2008《化工粉體工程設計通用規范》［1］規定:“運距大于200km并且小于1000km時，煤的儲存天數為15～20d”。綜合考慮各種因素后，本項目煤焦儲運系統(裝置)一、二期共規劃7座圓形料場，一期建設5座，其余2座直徑120m的圓形料場及相關配套設施僅預留位置，待二期工程實施過程中建設。各圓形料場內均設置一臺堆取料機，用于圓形料場內的堆料和取料。堆取料機選用門架式堆取料機，堆料帶式輸送機可俯仰，取料采用單刮板取料機。同時圓形料場內總共配備了4臺裝載機作為倒堆的輔助機械。一期建設的圓形料場規格見表2。2．給料設備圓形料場中心漏斗下給料設備均選用活化給煤機，原料煤及燃料煤圓形料場下各設置了1臺活化給煤機，其工作能力與堆取料機能力相匹配，分別為1800t/h及2000t/h。石油焦圓形料場下設置了雙路輸送系統，由于石油焦配比能力與外運裝船能力相差較大，在中心漏斗下設置給料設備時需要同時滿足兩者要求?；罨o煤機設備外形較大，雙路布置時非常困難，因此石油焦料場中心漏斗下給料設備設置2臺600t/h的活化給煤機和2臺1500t/h的雙質體給煤機，兩開兩備。石油焦圓形料場下設置備用受煤斗，并配套設置了2臺能力為1000t/h的雙質體給煤機(一開一備)。正常配石油焦時，活化給煤機單獨運行;石油焦外運裝船時，活化給煤機與雙質體給煤機同時運行給料。

2．2混配煤設施

隨著煤化工產業的日益繁榮，各種氣化爐在國內得到了廣泛的應用。為了降低企業運行成本，提高經濟性，需拓寬氣化煤種，充分合理運用煤炭資源，針對煤的不同特性進行合理配比，使其接近設計煤種?；炫浼夹g從最初的粗放式、小規模煤炭混勻作業，至今已形成大規模、現代化、自動化的精確配煤作業模式。目前在大型煤化工項目中，常用的配煤設施為筒倉配煤，能精確混配，而且環境友好，自動化程度高，配煤速度快，可實現大能力配比，適應現代煤化工項目大型化的需要。本工程為水煤漿氣化爐，對配比要求沒有煤粉爐嚴格，氣化裝置和動力中心配煤設施利用圓形料場，兼顧儲存及配煤功能，混煤工況:神混煤+石油焦兩元配置摻燒。根據總圖布置，為保證氣化裝置及動力中心裝置對石油焦的配比需求，在煤倉和石油焦倉下設有活化給煤機。該給煤機的振動系統利用亞共振雙質體振動原理，采用小功率電機的激振力驅動主槽體而獲取需要的振幅。此振動系統采用可變力輪調節出力，出煤量可在線任意調節。每個料倉出料輸送帶上設有電子皮帶秤，準確反饋對應活化給煤機的瞬時給料量，以便在線調節給料量。當工藝裝置需要摻混石油焦時，石油焦倉和煤倉同時出料，在下一條帶式輸送機上摻混，摻混后的煤、焦經過破碎及多次翻倒，最終達到石油焦和煤摻混均勻的目的。

2．3破碎篩分系統

2．3．1粒度要求

一、二期煤氣化裝置為多噴嘴對置式水煤焦漿氣化爐，一、二期動力中心為超高壓煤粉爐。原、燃料煤來煤粒度不大于50mm，氣化裝置入料粒度不大于10mm，鍋爐裝置入料粒度不大于30mm。

2．3．2原料煤篩碎系統

原料煤采用一級破碎方案，根據氣化裝置要求原料輸送能力1800t/h、細碎設備最大處理能力850t/h、入料粒度不大于10mm的要求，以及原料煤粒度分布狀況，調研了大型煤化工破碎系統并結合本項目的實際情況，確定原料煤篩碎系統方案:篩分機前布置分配倉，其底部排料設備采用活化給煤機，采用雙路布置，兩套系統同時運行。

2．3．3燃料煤篩破設施

燃料煤也選用一級破碎方案，根據動力中心裝置燃料輸送系統能力為2000t/h，入料粒度不大于30mm的要求，以及燃料煤粒度分布狀況，設置2路燃料煤篩破系統(一開一備)，每路配置2000t/h高幅篩和最大出力1000t/h的環錘破碎機各1臺。

2．4帶式輸送機及運行方式

2．4．1進倉前帶式輸送機輸送能力

原、燃料煤從界區外碼頭進圓形料場之前的輸送能力與界區內卸煤系統能力匹配，但界外輸送系統的最大能力為7680t/h，而圓形料場堆取料機實際運行的最大能力為5400t/h。因此，本項目最后確定進倉前的系統輸送能力按5400t/h設計，并采用雙路布置，帶式輸送機帶寬B=2000mm，輸送速度v=4．5m/s。石油焦系統進入圓形料場前的系統能力與延遲焦化裝置輸送系統能力匹配。

2．4．2上煤系統帶式輸送機輸送能力

根據電力行業設計規范的相關要求，原料煤和燃料煤上煤系統出力不小于總耗量的150%［2，3］;采用雙路布置，一開一備，并具備同時運行的條件;采用三班制，運行時間不超過16h/d。

2．5采樣

根據HG/T20518－2008規定，“有條件時，宜設置入廠原(燃)料機械取樣裝置”。本項目原、燃料在入廠前和進入氣化爐、鍋爐前均設置了采樣單元。在做總圖布置方案時，考慮到帶式輸送機運行過程中，在其頭部設置采樣單元對原(燃)料進行在線采樣，一是投資成本較高，二是操作對人體健康有潛在危害，最終決定在入廠T1轉運站內帶式輸送機中部設置采樣點，因T1轉運站進出棧橋有8座，實現功能復雜，是場內與碼頭之間的重要樞紐。為實現各功能(包括采樣點布置)，轉運站傾斜布置，且外形為不規整多邊形形狀。

3設計重點、難點分析

3．1原、燃料煤出料系統互為備用

大型煤化工項目中，輸煤系統的設計方案對保證主裝置的安全運行至關重要，原、燃料儲存設施需考慮互為備用，在任何一座料場內設備故障或者煤場事故時，流程上均可保證其他3個料場中任意一座切換至上煤系統，從而提高系統的穩定性。本項目中煤儲運系統在流程上原、燃料圓形料場的4倉互為備用，其出料輸送帶均設置單路系統，考慮到原料、燃料輸送系統上煤能力較大，通過推煤機很難達到鍋爐及氣化裝置耗煤量的要求，所以未設置事故受煤斗，而是在任意一座圓形料場內堆取料機故障或者檢修時，均可通過其他任意一座圓形料場實現切換上煤功能。石油焦出料帶式輸送機設置雙路系統，考慮到只有一座石油焦倉，需供給氣化裝置和外運裝船，雙路運行可提高系統運行的穩定性。

3．2抑塵設計

在輸煤系統中，環境惡劣，對粉塵的控制一直是輸煤系統的難點，為改善輸煤系統運行環境，達到環保標準要求的粉塵排放濃度的限值，根據筆者參與的近幾年一些輸煤系統的設計經驗，分析了粉塵產生的源頭，并提出新的抑塵措施。在除灰系統中，傳統除塵設備選用負壓式布袋除塵器，這種除塵器不僅電耗較大，對輸送物料的濕度要求也較高，而且其布袋一旦堵塞或破損會影響除塵效果，且不易查找泄露點;另外，布袋需定期更換，因此設備維護量大，維護成本高，且會將粉塵排放到大氣中。在輸煤系統中，傳統的帶式輸送機和落料管的安裝角度在60°以上，高位落差，物料直落沖擊是產生粉塵的直接原因。導料槽內空間狹小形成正壓，會將產生的粉塵噴射出導料槽，污染現場環境，甚至引發安全事故。根據本項目設計人員與業主多次對其他輸煤系統運行現場的實際調研結果來看，采用散料控制輸送系統+干霧抑塵相結合的措施能較好的從源頭上抑塵。本項目在轉運站、破碎樓內均采用散料控制輸送系統，在煤倉間犁式卸料器處、破碎樓頭部卸料處采用干霧抑塵系統，從源頭上防塵抑塵，做到防治相結合，符合我公司的企業標準T/ES331005－2014《石油化工裝置原、燃料煤接卸、貯存、轉運、除塵設計規定》［4］。

3．3防爆分區

大型煤化工項目的輸煤系統規模龐大，耗煤量大，原、燃料煤在儲存、轉運、破碎篩分過程中，當抑塵設備運行異常時，會產生大量的粉塵，粉塵濃度達到一定數值時將容易產生爆炸，因此需考慮防爆分區。目前粉塵防爆方面的規范主要是GB50058－2014《爆炸危險環境電力裝置設計規范》［5］。在該規范附錄中“爆炸危險環境”是指“可能產生21區的場所，當未采取防止爆炸性粉塵環境形成的措施時，在粉塵容器裝料和卸料點附近的外部場所、送料輸送帶、取樣點、卡車卸載站、輸送帶卸載點等場所”。根據該規范附錄要求，本項目煤場區域以及轉運站、破碎樓帶式輸送機頭尾轉接處應劃為粉塵一級釋放源，按粉塵防爆21區考慮;在帶式輸送機中部等其他區域劃為粉塵二級釋放源;按粉塵防爆22區設計。該規范中規定:“可劃為非爆炸危險區域:裝有良好除塵效果的除塵裝置，當該除塵裝置停車時候，工藝機組能連鎖停車”。為此，目前很多電廠對除塵器均進行了更換，采用散料控制輸送系統或者無動力除塵倒料槽(屬于抑塵設備)，現場實際運行效果較傳統除塵器好，粉塵明顯得到有效控制，檢測粉塵濃度達到國家環保要求。結合GB50058－2014規范分析，輸煤系統也可不劃分到防爆區域。在本項目中筆者將輸煤系統按防爆區域設計，轉運站落料點處劃分為一級釋放源，帶式輸送機中部劃分為二級釋放源。

3．4其他

由于化工行業與電力行業的設計規范［1～3］、行業習慣對輸煤系統的要求不盡相同，故煤化工項目和火力發電廠對輸煤系統的設計要求也不盡相同。當上煤系統的總耗量小于60t/h時，電力規范規定宜采用兩班制;當上煤系統的總耗量不小于于60t/h時，化工規范規定宜采用三班制。電力行業的GB50049－2011《小型火力發電廠設計規范》［2］規定“當采用雙路系統三班運行時，每路系統出力不應小于總耗量的150%”;化工行業的HG/T20518－2008《化工粉體工程設計通用規范》［1］規定“采用三班制的雙路系統時系統出力不應小于總耗量的160%”。

4結束語

隨著煤化工項目向大型化規模發展，近幾年我公司參與了多個大型煤化工項目輸煤系統的設計。在設計大型煤化工項目輸煤系統中，為保證主裝置運行的可靠性，需重點注意以下幾點:1．在流程設計中需針對物料儲存流程以及輸送流程的備用;2．需考慮在儲存設施事故時直接進系統的直通功能;3．輸煤系統中各卸料點處除塵方式在破碎系統能力較大時，需聯合布置篩破設施，并需分料均勻;4．化工規范中輸送系統全天運行小時數不應大于18h，電力規范中輸送系統全天運行小時數不應大于16h。以上這些注意事項是筆者在工程設計中總結出來的一些經驗和體會，供大家在類似項目設計時借鑒和參考。

參考文獻:

［1］全國化工粉體工程設計技術中心站，中國五環工程科技股份有限公司．化工粉體工程設計通用規范:HG/T20518－2008［S］．北京:中國計劃出版社，2008．

［2］中國電力企業聯合會．小型火力發電廠設計規范:GB50049－2011［S］．北京:中國標準出版社，2011．

［3］中國電力工程顧問集團公司．大中型火力發電廠設計規范:GB50660－2011［S］．北京:中國標準出版社，2011．

［4］張曄石油化工裝置原、燃料煤的接卸、貯存、輸送、除塵設計規定:T/ES331005－2014［S］．寧波:中石化寧波工程公司，2014．

［5］中國寰球工程公司．爆炸危險環境電力裝置設計規范:GB50058－2014［S］．北京:中國標準出版社，2014.

作者：彭光艷 單位：中石化寧波工程有限公司