李晓鹏， 赵 蓉

(1. 新疆天业汇合新材料化工有限公司, 新疆石河子 832000；2. 新疆天智辰业化工有限公司， 新疆石河子 832000)

烧嘴压差由煤浆管线压力与气化炉燃烧室压力之差而得，是水煤浆气化炉运行的重要指标之一。烧嘴压差直接反映煤浆的雾化程度、碳转化率，是防止回火、延长烧嘴使用寿命的关键控制点[1]。新疆天业汇合新材料化工有限公司水煤浆气化装置多年的运行分析数据显示，所有停车原因中由烧嘴压差波动引起的停车次数最多。烧嘴压差作为水煤浆气化工艺中重要的指标之一，其波动严重制约气化炉的长周期稳定运行[2]。高压煤浆泵故障、煤浆粒度不合格、仪表故障、烧嘴磨损、高压煤浆泵出口管线泄漏和高压煤浆泵进口管线不畅均会影响烧嘴压差检测，笔者主要就煤浆粒度对烧嘴压差的作用机理进行分析[3]，通过控制煤浆粒度以保持烧嘴压差稳定。

1 煤浆粒度控制

原煤经过破碎机破碎至20 mm以下与研磨水、添加剂一起进入到棒磨机，在钢棒的研磨作用下被磨成煤浆。原煤中存在硬度较高的煤矸石，煤被研磨之后往往粒度较大。为防止煤浆中的大颗粒进入煤浆槽，煤浆经过棒磨机出口随棒磨机旋转的滚筒筛过滤机后进入煤浆槽。滚筒筛设计有宽度为3 mm、长度为28 mm的长方形筛孔(见图1)。棒磨机内的煤浆经过溢流进入滚筒筛，由于煤浆颗粒形状不规则，其中大颗粒随着滚筒筛的转动被分离出来，部分扁平的大颗粒在转动过程中仍然会通过狭长的滚筒筛筛孔进入煤浆槽。

(a) 滚筒筛筛孔

(b) 滚筒筛图1 滚筒筛结构示意图

2 高压煤浆泵工作原理

高压煤浆泵单向阀(见图2)的阀座内部呈一个圆锥形，锥体表面光滑，阀座上装有阀锥，阀锥上安装有弹簧，弹簧顶部是阀盖。当高压煤浆泵的活塞杆回程时，隔膜室变大，高压煤浆泵出口单向阀受出口压力和弹簧弹力作用，阀锥下沉，出口单向阀关闭，隔膜室内压力下降；高压煤浆泵进口压力大于弹簧的弹力，煤浆经过进口单向阀进入到隔膜室内。当高压煤浆泵的活塞推出时，隔膜室变小、压力增大，进口单向阀被关闭，出口单向阀受压打开，煤浆被排出(见图3)。

(a) 阀锥

(b) 阀座

(c) 阀锥阀座组合图2 高压煤浆泵单向阀结构示意图

图3 高压煤浆泵工作原理

3 煤浆粒度对烧嘴压差的影响机理

高压煤浆泵单向阀阀锥的密封设计要求为煤浆粒度小于1.4 mm。当煤浆粒度偏大时，大颗粒流动至进口单向阀阀锥时，会停留在阀锥部位。高压煤浆泵隔膜室的容积是固定的，当活塞推出时，进口单向阀阀锥无法与阀座形成密封，少部分粒度较小的煤浆将从进口单向阀阀锥间隙泄漏至进口管道，引起隔膜室漏浆，隔膜室出口排出的煤浆流量变小，甚至出现不打量的现象。具体表现为高压煤浆泵出口实际流量与设备给出的变频流量不匹配，高压煤泵出口流量波动。这反映出高压煤浆泵出口压力波动，进而造成烧嘴压差波动。同理，高压煤浆泵出口单向阀也会出现卡阀现象，当活塞回程、隔膜室进料时，高压煤浆泵出口管线的煤浆返回至隔膜室，造成出口压力波动。若煤浆中大颗粒较多，高压煤浆泵进口单向阀也会出现卡阀现象，造成高压煤浆泵出口压力降低，进而导致烧嘴压差降低。遇到大颗粒通过高压煤浆泵单向阀阀锥后，高压煤浆泵单向阀阀锥密封恢复，高压煤浆泵的出口压力将恢复正常，同时烧嘴压差恢复正常。

在装置开车初期，由于装置运行时间较短，煤浆中大颗粒较少，单向阀受大颗粒卡阀的情况较少，高压煤浆泵出口压力均在小范围波动，烧嘴压差波动不明显。大颗粒煤浆的流动性较差，在装置运行70～80 d后，大颗粒在煤浆槽底部和高压煤浆泵进口管线中不断富集，当累积到一定程度后，高压煤浆泵进口管道的流通面积减小。在进口压力和吸力作用下，沉积物上部的部分颗粒会进入高压煤浆泵，进口单向阀阀锥出现颗粒卡涩的概率加大，此时烧嘴压差波动的频率会明显增加。当悬浮的较大颗粒被输送完成后，烧嘴压差即恢复正常。因此，降低煤浆粒度是有效减少烧嘴压差波动的一个重要途径[3-4]。

4 降低煤浆粒度的措施

4.1 降低原煤粒度

棒磨机处理能力有限，一般棒磨机能够处理的原煤最大粒度为20 mm，其中粒度为10 mm的原煤质量分数必须大于80%。因此，需要控制原煤破碎率，对较大粒度的原煤必须进行二次破碎。加强破碎机的设备维护保养，保证其正常运行，确保进入棒磨机的原煤粒度合格。

4.2 在棒磨机滚筒筛出口加装二级振动筛

棒磨机的滚筒筛连接在棒磨机筒体上，滚筒筛随棒磨机同心旋转，棒磨机出口的不合格颗粒会随筛网旋转通过筛孔进入到水煤浆中。为了防止不合格颗粒进入水煤浆中，在滚筒筛出口加装二级振动筛，对煤浆进行二次筛分，降低大颗粒通过的概率，提高煤浆粒度合格率。

4.3 定期检查维护设备

随着设备长周期运行，棒磨机滚筒筛将会磨损破裂；因此，应定期检查筛网，若发现设备损坏应及时维修更换。另外，虽然棒磨机的钢棒采用了耐磨材料，但是仍然属于损耗品，应定期抽检细棒、加装粗棒，提高棒磨机的研磨质量，保证煤浆粒度合格。

4.4 使用圆孔滚筒筛

圆孔滚筒筛的孔径可以严格按照高压煤浆泵粒度要求设计、制造，可以很好地控制煤浆粒度。但是，由于煤浆有一定黏度，圆孔滚筒筛不利于煤浆通过，易造成筛网溢浆，工业生产不易控制。

4.5 加强煤浆粒度检测

分别在棒磨机的出口和高压煤浆泵进口设置取样点，制定取样频次，严格进行过筛监测。发现大颗粒增多时，可以通过调整负荷、检查维修设备等措施控制，必要时可采取高压煤浆泵进口排煤浆的紧急处理措施。

5 结语

煤浆粒度是水煤浆气化装置的重要指标，煤浆粒度偏大会使高压煤浆泵工作异常，造成烧嘴压差波动，影响气化炉稳定长周期运行。因此，加强原煤粒度控制，并在棒磨机滚筒筛出口增加二级振动筛，防止煤浆中的大颗粒进入煤浆中，可以有效防止烧嘴压差波动，稳定生产，延长水煤浆气化炉的运行周期。