、HS-LHC900型高溫?zé)峁苁搅骰裁簹饣瘜?shí)驗(yàn)裝置

1.產(chǎn)品概述

本產(chǎn)品詳細(xì)設(shè)計(jì)了鈉熱管裝置以及基于鈉熱管的流化床熱解系統(tǒng)。設(shè)計(jì)基于高溫鈉熱管的煤/生物質(zhì)鼓泡床氣化系統(tǒng)主要由煤粉料斗、加熱爐、流化床熱解爐、熱管組、旋風(fēng)分離器、煤粉過(guò)濾器、焦油洗滌收集器、煤氣干燥器、煤氣緩沖罐、煤氣循環(huán)風(fēng)機(jī)以及數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)等組成，適用煤種范圍廣，煤粉粒度要求高。

2.結(jié)構(gòu)特征與工作原理

本系統(tǒng)為循環(huán)系統(tǒng)（工作前充入大量惰性氣體作為循環(huán)氣），主要由三個(gè)小系統(tǒng)組成：從左往右依次為熱解系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)及干燥及儲(chǔ)氣系統(tǒng)。

（1）熱解系統(tǒng)

熱解系統(tǒng)包括煤熱解過(guò)程和原料輸送過(guò)程。

學(xué)術(shù)意義上的煤熱解，就是將煤放置在隔絕空氣的環(huán)境下進(jìn)行加熱處理，即煤的干餾。具體步驟就是密封加熱。而在實(shí)際設(shè)計(jì)中，要考慮到熱解過(guò)程必須是不間斷的有煤樣的補(bǔ)給以及熱解氣的收集排放，所以將傳統(tǒng)過(guò)程進(jìn)行延展擴(kuò)充，將簡(jiǎn)單地煤干餾實(shí)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)化和具體化的設(shè)計(jì)，使整個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虿婚g斷的進(jìn)行。在初期的設(shè)計(jì)歷程中，一改傳統(tǒng)的煤加熱方式，采用熱管傳熱加熱，從而將整個(gè)熱解裝置分為加熱段和熱解段。

加熱段采用的是爐絲加熱的方法，選用功率4.5KW 400×50的爐套，能快速完成對(duì)熱管的加熱，如圖所示，熱管在爐套中央進(jìn)行加熱處理，外圍則是由保溫棉所包裹的隔熱段，進(jìn)行保溫，避免溫度的散失。熱解段則是使用φ108×3不銹鋼管用作熱解室，外圍同樣使用保溫。循環(huán)氣中所夾帶煤粉的將由此進(jìn)行熱解反應(yīng)生成蘭炭及熱解氣。兩端各有法蘭連接，煤粉粒度要求較細(xì)，進(jìn)料段有載氣輸送，為控制熱解的進(jìn)程，我們需對(duì)進(jìn)料量及其速度，包括氣流速度進(jìn)行調(diào)控，從進(jìn)料倉(cāng)進(jìn)入的煤粉下料量是由步進(jìn)電機(jī)控制，而載氣的流速則是通過(guò)循環(huán)泵功率選取進(jìn)行調(diào)控。為了能隨時(shí)了解爐內(nèi)的溫控情況，我們還在將K型熱電偶插入其中，通過(guò)溫度顯示來(lái)調(diào)節(jié)加熱狀況，避免溫度過(guò)高導(dǎo)致其他情況的出現(xiàn)。

而原料輸送相對(duì)整體而言則相對(duì)簡(jiǎn)單，通過(guò)對(duì)比了多種輸送方式的優(yōu)缺點(diǎn)，再結(jié)合設(shè)計(jì)的理念zui終選擇使用流化床輸送工藝，通過(guò)管道連接來(lái)維持煤倉(cāng)及管道的壓力平衡，使得煤粉能借助自身重力作用下落，而zui終由氣體夾帶進(jìn)入熱解室。

（2）凈化系統(tǒng)

凈化系統(tǒng)由旋風(fēng)分離器、過(guò)濾器、焦油洗滌塔三部分構(gòu)成，為的是除去熱解氣中固含量，達(dá)到凈化煤氣的目的。

（3）干燥

干燥塔用于對(duì)煤氣進(jìn)行干燥處理，在氣流進(jìn)入干燥塔后，由于管徑變寬，會(huì)使其流速變慢，從而有利于對(duì)其進(jìn)行干燥，同時(shí)為了提高塔體對(duì)氣流本身的干燥能力，根據(jù)需要設(shè)計(jì)在塔內(nèi)對(duì)煤氣進(jìn)行三次干燥，即分段式干燥塔，通過(guò)塔板對(duì)塔體進(jìn)行分層，從而將干燥系數(shù)不同的干燥劑分置在不同的塔板上，從低到高吸濕能力越來(lái)越強(qiáng)，又因?yàn)樗麜?huì)在運(yùn)動(dòng)中冷凝，所以在塔底下方設(shè)置一排水閥，便于及時(shí)將沉積下來(lái)的液體排空。

（4）流化床熱解室

熱解室的設(shè)計(jì)：熱解室主體為一個(gè)φ108*3mm，高550mm的內(nèi)空?qǐng)A柱體，兩端用盲板密封焊死。

進(jìn)料口：在距熱解室底部60mm處開孔，與φ46*3mm的鋼管密封焊接，作為進(jìn)料口。

出料口：在熱解室頂部盲板中心開孔與φ46*3mm的鋼管密封焊接，作為出料口。

供熱:在熱解室底部盲板中心開孔，插入鈉熱管，熱解室與鈉熱管相接部分密封焊接。

（5）粉煤倉(cāng)

粉煤倉(cāng)的設(shè)計(jì)：上端是標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭與圓柱體用卡箍卡死，墊片密封，可拆卸，能密閉，方便裝煤、排空氣。下端是一個(gè)傾斜度為30°的錐形漏斗，與圓柱體密封焊死。粉煤倉(cāng)的zui大容量為80L。

吹掃口：在筒體上，距卡箍50mm處對(duì)稱開孔，與φ38*3mm的鋼管密封焊接，用于吹掃，排空氣。

粉煤倉(cāng)的設(shè)計(jì)要求在于密封、方便加煤，方便排盡空氣，對(duì)硬度和耐熱性沒有要求。

（6）旋風(fēng)分離器

旋風(fēng)分離器主體部分為直徑為140mm，高為160mm的內(nèi)空?qǐng)A柱，下端為傾斜度為27°的圓錐。

進(jìn)料口：在筒體上，距頂端60mm處，與筒體相切開孔，與一φ46*3mm的鋼管密封連接。

升氣管:在筒體上端中心處開孔，插入φ46*3mm的鋼管，插入深度為60mm，連接部分密封焊接，以此作為升氣管。

固體出料口：在錐形漏斗下端，連接一φ46*3mm的鋼管，密封焊接，作為固體出料口。

（7）翻板下料器

翻板下料器的設(shè)計(jì)：由于流化床需要穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，進(jìn)料穩(wěn)態(tài)是必須的，故選擇翻板進(jìn)料器進(jìn)料，用電流的大小控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)速速，以控制進(jìn)料量。

（8）過(guò)濾塔

過(guò)濾塔主體的設(shè)計(jì)：過(guò)濾塔的主體為內(nèi)徑174，壁厚為3mm的內(nèi)空?qǐng)A柱，塔高800mm，塔的上下端分別用卡箍卡一盲板密封。

進(jìn)料口：在距塔底300mm處開孔，與φ46*3mm鋼管密封焊接，以此作為煙氣進(jìn)料口。

出料口：在塔頂部盲板中心開孔，與一φ38*3mm的鋼管密封焊接，作為出料口。

填料隔板：在距塔底部400mm、760mm處分別放置填料隔板，隔板與塔體連接部分有氧點(diǎn)焊。

（9）夾套換熱器

換熱器的設(shè)計(jì)：采用直接接觸式的夾套換熱器進(jìn)行換熱，因?yàn)樘幚砹亢蜕a(chǎn)時(shí)間都很小，所以不需要考慮煙氣的沖刷，換熱的意義在于對(duì)低溫?zé)煔獾念A(yù)熱和干燥，考慮到制作的方便性選用φ46*3mm的鋼管作為管程，φ82*3mm的鋼管作為管程，管程兩端3mm厚的鋼板密封，殼體與管程相接部分密封焊接。

低溫?zé)煔膺M(jìn)口：在距殼體下端封頭41mm處開孔，與φ38*3mm的鋼管密封焊接，以此做為低溫?zé)煔膺M(jìn)口。

低溫?zé)煔獬隹冢涸诰鄽んw上端封頭41mm處開孔，與φ38*3mm的鋼管密封焊接，以此作為低溫?zé)煔獾某隹凇?/span>

（10）半焦收容器

半焦收容器的設(shè)計(jì)：半焦收容器主體為φ350mm壁厚3mm的內(nèi)空?qǐng)A柱，收容器高640mm，下端用橢圓型封頭焊接密封，上端用卡箍卡一橢圓形封頭密封。半焦收容器的zui大容量為60L。

吹掃口：在收容器上端封頭上的適當(dāng)位置對(duì)稱開孔，分別與φ38*3mm的鋼管密封焊接。

排焦炭口：在收容器底部封頭中心開孔，與一φ38*3mm的鋼管密封焊接，作為焦炭排出口。

（11）保溫

考慮到熱解反應(yīng)是在500-600℃下進(jìn)行的，熱解產(chǎn)生的煙氣溫度也比較高，所以需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保溫，這樣可有效減少熱量散失，還可避免危險(xiǎn)發(fā)生。

保溫層的設(shè)計(jì)：考慮到煙氣的煙氣在焦油洗滌塔之前的溫度都較高，所以在焦油洗滌塔之前的所有設(shè)備，管路都要進(jìn)行保溫。保溫采用傳統(tǒng)方法，在設(shè)備，管路外纏繞50mm厚的保溫棉，纏實(shí)之后用白鐵皮包裹。

（15）配管

整個(gè)系統(tǒng)的所有管路都采用標(biāo)準(zhǔn)鍍鋅鋼管，尺寸有φ38*3mm、46*3mm、16*3mm、59*3mm，具體尺寸按照需要進(jìn)行配選。管子連接有彎頭連接、直通連接、三通連接、閥門連接、密封焊接，具體加工情況以實(shí)際為主。

3.安裝與調(diào)試

基于高溫熱管的煤/生物質(zhì)鼓泡床氣化系統(tǒng)主要由煤粉料斗、加熱爐、流化床熱解爐、熱管組、旋風(fēng)分離器、煤粉過(guò)濾器、焦油洗滌收集器、煤氣干燥器、煤氣緩沖罐、煤氣循環(huán)風(fēng)機(jī)以及數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)等組成。按工藝要求分別配備上述設(shè)備各一套。除此之外還配備半焦收容器和溶劑泵各一個(gè)、羅茨流量計(jì)兩個(gè)，各閥門管道若干。出廠前按工藝組裝設(shè)備，安裝設(shè)備時(shí)注意各部件之間要保證密封。

4.使用與操作方法

（1）系統(tǒng)啟動(dòng)前，應(yīng)事先準(zhǔn)備好所需的煤粉和惰性循環(huán)氣體，把煤粉裝進(jìn)煤粉進(jìn)料斗里。關(guān)閉所有出口閥門通入惰性氣體，檢查系統(tǒng)氣密性。注意實(shí)驗(yàn)室要通風(fēng)，防止煤氣中毒。

（2）打開燃燒室電源，打開煤氣循環(huán)泵，打開步進(jìn)式下料器，打開溶劑循環(huán)泵。

（3）觀察燃燒室溫度、壓力、流化床的流速等是否正常。

（4）檢測(cè)半焦收容室的半焦含碳量，調(diào)整步進(jìn)式下料器的大小。

（5）檢測(cè)產(chǎn)出氣體的水分含量和焦油含量，調(diào)整干燥塔和焦油洗滌塔填充物的比例。

（6）觀察氣柜中是否有灰塵沉降，調(diào)整過(guò)濾塔中填充物的多少。

（7）觀察壓力表的大小，當(dāng)壓力過(guò)高時(shí)打開羅茨流量計(jì)放出煤氣。

（8）熱解完所需熱解的煤粉，關(guān)閉燃燒室電源，關(guān)閉步進(jìn)式下料器，關(guān)閉溶劑泵。

5.故障分析與排除

表1 設(shè)備故障分析表

6.安全保護(hù)裝置及事故處理

（1）安全保護(hù)裝置及注意事項(xiàng)

①嚴(yán)格遵照?qǐng)?zhí)行國(guó)家及化工行業(yè)相關(guān)安全規(guī)程。工作環(huán)境下，應(yīng)嚴(yán)肅認(rèn)真對(duì)待，以避免人身傷害或設(shè)備損壞。

②裝置通電使用前請(qǐng)仔細(xì)閱讀說(shuō)明書，參照說(shuō)明書對(duì)裝置進(jìn)行操作、檢查和測(cè)試。

③在操作中不應(yīng)接觸電路，可能會(huì)有致命的電壓、電流。

④在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中不得拆卸裝置部件，應(yīng)避免觸及電路或者中毒。

⑤加熱爐和熱解爐在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)都是高溫運(yùn)作，為避免操作燙傷，應(yīng)在外貼高溫危險(xiǎn)請(qǐng)勿觸摸的標(biāo)識(shí)或者在加熱爐和熱解爐外圍裹保溫棉以防燙傷。

⑥在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)前應(yīng)檢查系統(tǒng)是否有漏氣的，避免煤氣中毒。

（2）出現(xiàn)故障或事故時(shí)的處理程序和方法

①如發(fā)現(xiàn)有煤氣泄漏，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉電源，通風(fēng)，檢查泄露點(diǎn)整修。

②如發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉電源，對(duì)照說(shuō)明書進(jìn)行檢查。

7.保養(yǎng)與維修

正確的保養(yǎng)與維修能更好地發(fā)揮設(shè)備的性能，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，所以必須定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。

（1）煤氣循環(huán)泵和溶劑泵應(yīng)定期清理風(fēng)機(jī)內(nèi)部及外部，風(fēng)扇的空氣通路，除去表面灰塵。若大量累積灰塵，散熱效果差，會(huì)造成溫度上升，風(fēng)量減少，振動(dòng)增加而造成故障。風(fēng)機(jī)的軸承，油封及消聲器，葉片等屬于消耗品，故有一定壽命，需定期更換。轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)裝置的軸承要定期檢查，增加或更換潤(rùn)滑油，防止缺油引起傳動(dòng)部件溫度升高，造成轉(zhuǎn)軸損壞。

（2）過(guò)濾塔、焦油洗滌塔和干燥塔要定期清洗或更換內(nèi)部填充物。如若大zui累積灰塵、焦油等，會(huì)造成通風(fēng)量降低，系統(tǒng)內(nèi)部氣壓上升，影響流化狀態(tài)的正常工作。也會(huì)造成生產(chǎn)的氣體純凈度降低。

（3）熱解室、旋風(fēng)分離器和半焦收容器要定期清理內(nèi)部灰渣。如若大量積累灰渣等會(huì)，也會(huì)造成通風(fēng)量降低，系統(tǒng)內(nèi)部氣壓上升，影響流化狀態(tài)的正常工作。

（4）各閥門要經(jīng)常檢查，在用完前必須加油，潤(rùn)滑油為5#, 7#機(jī)械油，如缺油會(huì)造成漏氣或損壞等故障，干燥塔積水時(shí)應(yīng)及時(shí)排放。

（5）設(shè)備經(jīng)常使用時(shí)，每次啟動(dòng)前應(yīng)檢查系統(tǒng)是否漏氣，正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期檢修周期為每周一次，如出現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常的情況，應(yīng)每次啟動(dòng)前都檢修。

（6）設(shè)備閑置未使用時(shí)，應(yīng)每隔十天啟動(dòng)一次，啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)間不少0.5小時(shí)，防止氣閥因時(shí)間過(guò)一長(zhǎng)潤(rùn)滑油干枯，造成氣閥或氣缸損壞。同時(shí)防止電控裝置的元器件受潮損壞。