粉仓充氮装置.doc

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1、黑龙江富奥电力技术开发有限公司 0 黑龙江富奥电力技术开发有限公司 华电能源哈尔滨第三发电厂掺烧防华电能源哈尔滨第三发电厂掺烧防 爆惰气生产及控制系统爆惰气生产及控制系统 华电能源哈尔滨热电厂掺烧防爆惰气生产及控制系统 黑龙江富奥电力技术开发有限公司 1 1、 概述概述 掺烧褐煤必须做好安全监测和防范措施。掺烧褐煤必须做好安全监测和防范措施。 哈尔滨第三发电有限责任公司参烧褐煤，煤粉仓防爆是一个重要的环节。 煤粉浓度，煤粉挥发分，煤粉细度与可燃气体共存是引起制粉系统爆炸的 内部原因，系统内的积煤和积粉，磨煤机断煤运行，出口温度过高，煤粉过细， 水分过低，煤粉在粉仓中积粉过久和粉仓严重漏风，氧含

2、量过高，以及外来火 源等是其外部原因。为提高参烧褐煤现场燃煤供应异常时的风险应对能力，加 装褐煤掺烧惰化系统可确保运行机组安全、稳定运行，防止磨煤机及粉仓爆炸 的发生。 3、系统方案系统方案 控制系统方案控制系统方案 在磨煤机入口处加装氮气装置，在一定条件下进行充氮，使磨煤机内部的 含氧量降低，不具备爆炸的条件。 进行充氮条件： A、 co 含量过高 B、 氧含量过高 C、 磨煤机启停车 D、 磨煤机断煤 单台炉磨煤机充氮装置控制系统原理图，如图 1 华电能源哈尔滨热电厂掺烧防爆惰气生产及控制系统 黑龙江富奥电力技术开发有限公司 2 图图 1: 单台炉磨煤机充氮装置控制系统原理图单台炉磨煤机充

3、氮装置控制系统原理图 首先，从 3 台磨煤机出口处，抽取样气监测 CO 和 O2 的含量，信号传到 DCS 系统，DCS 系统根据 CO 含量，O2 含量、系统的整体状态，起停状态等， 进行控制氮气生产装置和充氮。该系统需增加一个储气罐，以对 3 个磨煤机进 行瞬间快速充氮。 4、双进双出磨煤机系统双进双出磨煤机系统,如图如图 2 所示所示 煤粉 仓 1 氮气生产系统装 置150m3/h 机组 DCS 充氮 控制 装置 Co 和 o2 检测装 置 煤粉 仓 2 Co 和 o2 检测装 置 Co 和 o2 检测装 置 储气罐 压力检测 控制信号 华电能源哈尔滨热电厂掺烧防爆惰气生产及控制系统 黑

4、龙江富奥电力技术开发有限公司 3 图图 2 双双 进进 双双 出出 磨磨 煤煤 机机 系系 统统 图图 4.1 双进双出磨煤机的工作原理双进双出磨煤机的工作原理 双进双出磨煤机具有两个完全对称的粉磨回路如图 3,其工作原理如下： 原煤通过能自动控制速度的给煤机进入落煤管，靠重力的作用落入输送装 置的下方，被旋转的绞笼送入磨煤机的筒体，旋转的筒体内装有一定量的钢球， 把原煤研磨成煤粉。 一次风从磨煤机两侧的中空管进入磨机的筒体，对原煤和煤粉进行干燥， 并将磨制好的煤粉通过绞笼体的环形通道输送到磨煤机上方的分离器中，不合 格的粗煤粉返回筒体内重新粉磨，合格的细粉被送到锅炉的燃烧器。 部分一次风进入

5、混料箱，对原煤进行充分预干燥后进入磨煤机分离器，与 入磨一次风混合，共同完成对煤粉的进一步干燥和输送。 华电能源哈尔滨热电厂掺烧防爆惰气生产及控制系统 黑龙江富奥电力技术开发有限公司 4 图图 3 双进双出磨煤机原理图双进双出磨煤机原理图 4.2 双进双出磨煤机控制原理双进双出磨煤机控制原理 与其它形式磨煤机不同，MGS 双进双出磨煤机不是通过给煤机来调节控 制出力，而是靠调整通过磨煤机的一次风量进行控制。在运行中双进双出磨煤 机无论负荷如何，磨内风煤比始终保持不变。这就是说在给定负荷下，如果想 增减磨煤机出力，只需增减一次风量即可实现,这是 MGS 双进双出磨煤机的独 有特点。因此双进双出磨

6、煤机响应锅炉负荷的调节时间非常短。 恒定不变的磨内风煤比在低负荷情况下会导致输粉管道内的煤粉流速过低。 为保证煤粉输送的通畅，通过附加风量（称作旁路风）保证煤粉的正常输送。 MGS 双进双出磨煤机制粉系统系统的独到之处，是利用旁路风将预干燥和 输粉的两个功能完美地结合起来。自动控制优化选择旁路风 另，使原煤的预干燥风能保持在需要值。旁路风具有预干燥和最终干燥的 作用，它与原煤在混料箱内强烈混合，对原煤预干燥后进入分离器底部继续对 煤粉进行最终干燥。煤的水份越高，优点就越突出。 4.3 一次风系统 冷风经消音器后进入装有两级叶片的一次风机。一次风机出口的冷风分为 两路：一路经三分仓式空气预热器的

7、一次风侧加热至 3336。C 后送到炉前热 华电能源哈尔滨热电厂掺烧防爆惰气生产及控制系统 黑龙江富奥电力技术开发有限公司 5 风母管；另一路冷风直接至炉前冷风母管，作为调温风。炉前设冷、热风母管， 分别引出冷、热风至每台磨煤机。在引至磨煤机入口的热一次风管和冷一次风 管上各装一自动调节风门，在磨煤机入口总管上装设一只一次风关断档板，起 快速关断作用。 4.4 密封风、吹扫风系统 在锅炉 0 m 层安装有制粉系统密封专用的增压风机，2 台 100容量的密封 风机组成的密封风系统，以免在锅炉负荷变化时，密封气源压力受到一次风压 力波动的影响。风机入口的风由一次风机出 13 冷风管道提供，风机出口

8、的设计 压力为 14kPa。密封风系统包括下列两部分：大齿轮保护罩密封风系统(密封风 进入磨煤机大齿轮保护罩，出口压力 04 kPa，流量 800 m3h)和磨煤机密封 风系统(在“v”形分配箱与磨煤机空心轴之间的动静结合部位设计有一密封盒， 采用机械密封。为防止煤粉从磨煤机空心轴与分配箱枢轴管之间吹出，从密封 风母管引出的密封风压力高于磨煤机内部压力 4 kPa)。每台磨煤机各部位所需 的密封风量：空心轴密封盒密封风量 4 375 矗h；煤粉关断阀关闭时风量 450m3h，打开时风量 46 m3h；螺旋输送装置轴承的密封风风量 410 m3h；同时向给煤机提供密封风。 图 4 风路系统图 华

9、电能源哈尔滨热电厂掺烧防爆惰气生产及控制系统 黑龙江富奥电力技术开发有限公司 6 5制氮装置制氮装置 变压吸附法(Pressure Swing Adsorption，简称 PSA)是一种新的气体分离 技术，自 60 年代末 70 年代初在国外已经得到迅速的发展，其原理是利用分子 筛对不同气体分子“吸附”性能的差异而将气体混合物分开，它是以空气为原料， 利用一种高效能、高选择的固体吸附剂对氮和氧的选择性吸附的性能把空气中 的氮和氧分离出来。变压吸附部分仅制取普通氮气，一般为 95%-99.999%。 5.1 PSA 系统构成及 PSA 过程描述 PSA 制氮系统主要由三部份组成：压缩空气；空气净

10、化；PSA 制氮 图图 5 5 变压吸附式制氮系统图变压吸附式制氮系统图 压缩空气压缩空气：空气由压缩机压缩到 0.8-1.0MPa，为制氮系统提供持续稳定 气流及压力。 空气净化空气净化：压缩空气经过冷干机及过滤器除去水、油份和尘埃，为后级 变压吸附提供洁净的空气源。 PSA 制氮制氮：装有专用碳分子筛的吸附塔共有 A、B 二只。当洁净的压缩空 气进入 A 塔入口端经碳分子筛向出口端流动时，O2、CO2和 H2O 被其吸附， 产品氮气由吸附塔出口端流出。经一段时间后，A 塔内的碳分子筛吸附饱 和。这时，A 塔自动停止吸附，压缩空气流入 B 塔进行吸氧产氮，并对 A 塔分子筛进行再生。 分子筛

11、的再生是通过将吸附塔迅速下降至常压脱除已吸附的 O2、CO2和 H2O 来实现的。两塔交替进行吸附和再生，完成氧氮分离，连续输出氮 气进入氮气储罐。上述过程均由 PLC 和程控阀来实现。 华电能源哈尔滨热电厂掺烧防爆惰气生产及控制系统 黑龙江富奥电力技术开发有限公司 7 PSA 技术特点 1、原料空气取自自然，只需提供压缩空气和电源即可制氮气。设备能耗低， 运行成本费用少。 2、氮气纯度调整方便，氮气纯度只受氮气排气量的影响，普通制氮纯度在 95%99.999%之间任意调节。 3、设备自动化程度高，产气快，可实现无人操作。启动、关机只需按一下按 钮，开机 1030 分钟内可产氮气。 4、设备工

12、艺流程简单，设备结构外形小，占地面积少。设备装置适应性强。 PSA 设备可 24 小时运转，无须专人看管，输出高纯度的氮气比市场的液态氮 及钢瓶氮的纯度更纯净、更稳定。 5、采用日本新型节能分子筛节能 30%以上。 图图 6 6 节能分子筛节能分子筛 1). 各单元设备之间的管道连接由需方负责，供方提供安装指导； 2). 设备安装所需厂房由需方负责建设，供方提供相关参数及要求； 华电能源哈尔滨热电厂掺烧防爆惰气生产及控制系统 黑龙江富奥电力技术开发有限公司 8 3). 需方负责设备卸车及就位并将设备用电连接到各设备； 4). 安装现场应清洁、平整，吊车或叉车容易到达幷进行安装； 5). 安装现

13、场环境温度为 540，相对湿度 3590%； 空压机风管、厂房通风设施由需方负责，供方提供相关参数及要求； 6). 安装现场周围空气应干净、无油雾、无腐蚀性气体，通风良好； 每套装置 序号序号项目项目型号型号规格规格 1 空压机 GA75-10P13 m3/min 2空气缓冲罐1.5m3 3冷干机HAD-13HTF 4 制氮装置（含 4 级过滤器、 除油器、2 个工艺罐等） NC295-200B 6 6系统实施方案系统实施方案 根据哈热的磨煤机技术资料和图纸双进双出磨煤机为 MGS-4060 （BBD- 4060） 。 筒体有效直径 3950 mm； 筒体有效长度 6140 mm； 筒体转速

14、16.6 60r/min； 标准出力 60 吨； 主电动机功率 1400kw。 根据计算得：磨煤机的本体容积约 75.5m2 ，加上各部管路合计约 100 m2，因此应用生产氮气装置应为 150m3/hr200 m3/hr，同时由于带 3 个磨煤机， 必须加装储气罐（约 10 m2） ，氮气生产装置的出口管路为 1.5”管。储气罐压 力为 5-7kg，这里设计为 7kg。 氮气充气管路加装在一次风管路上冷热风混合管路上。 当启机或停机时关闭一次风的冷、热风门，关闭旁路风门，关闭磨煤机出 口挡板，关闭给煤机挡板，打开充氮阀门，迅速充氮，15 分钟左右时间即可充 满氮气，此时监控含氧量值。当含氧量

15、低于 8%以下时为充氮气满足要求。(大 气中的含氧量为 21%左右)。当含氧量大于 10%时，还可以通过旁路风门进行充 华电能源哈尔滨热电厂掺烧防爆惰气生产及控制系统 黑龙江富奥电力技术开发有限公司 9 氮。 黑龙江富奥电力技术开发有限公司 10 图图 7 7 氮气管路加装位置图氮气管路加装位置图 一次热风门挡板 磨煤机出口挡板 一次冷风门挡板 氮气充气位置 充氮气电动阀 一次冷风门挡板一次冷风门挡板 给煤机挡板 充氮气电动阀 充氮气电动阀 黑龙江富奥电力技术开发有限公司 11 氮气气路 100-150mm。 7 7充氮控制装置充氮控制装置 完成对氮气生产、储气罐、磨煤机的联合控制。 该控制装

16、置是由一个 PLC 组成，由 PLC 根据现场的具体条件进行控制，监测储 气罐的压力、温度，根据压力控制制氮装置的启停，同时控制空气压缩机的启停。 控制装置有显示屏，实时显示制氮机组的工作状态，系统指令可以由 DCS 发出， 也可以由此发出。 系统设备清单及报价系统设备清单及报价 序号序号项目项目型号型号数量数量 单价单价合计合计 1空压机 13 m3/minGA75-10P 1 18.518.5 2空气缓冲罐1.5m3 1 2.82.8 3冷干机HAD-13HTF 1 7.57.5 4 制氮装置（含 4 级过滤器、 除油器、2 个工艺罐等） NC295-200B 1 47.547.5 5储气罐（10m3）15kg 压力 1 3.53.5 6压力变送器 1 0.450.45 7温度变送器 1 0.150.15 8电动阀 100每台磨 2 个 6 1.810.8 9控制柜 1 22 10管路 若干 66 11安装费 88 12土建费 33 13电缆 55 14设计费 33 118.2