CN103113925B - 一种干煤粉加压气化的粉煤加压密相输送装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种干煤粉加压气化的粉煤加压密相输送装置，其特征在于，包括由上至下依次布置的常压仓、变压仓及给料仓，常压仓、变压仓及给料仓的气体出口分别与各自的布袋除尘器相连，在气体排放管线上设有出口控制阀，常压仓、变压仓及给料仓的流化气入口分别通过各自的流化气管线连接供气源，变压仓及给料仓的加压气入口分别通过各自的加压气管线连接供气源，变压仓与给料仓之间还通过压力平衡管线相连，在压力平衡管线上设有压力平衡阀，给料仓的煤粉出口通过煤粉输送管线连接喷嘴。本发明还提供了一种采用上述的干煤粉加压气化的粉煤加压密相输送装置的煤粉输送方法。本发明能够很好的实现输送管路上粉煤流量的均匀分配和输送稳定性，精确地控制粉煤输送的流量。

Description

一种干煤粉加压气化的粉煤加压密相输送装置和方法

技术领域

本发明涉及一种粉煤加压气化过程中的粉煤加压输送装置和方法，特别是一种适合于气流床气化的粉煤供料装置和方法。

背景技术

气流床粉煤加压气化技术由于煤种适应性广、转化率高等优点在IGCC发电、合成氨、煤制氢等行业得到了广泛的应用。粉煤加压给料技术是气流床气化的核心和关键技术之一，粉煤的加料方法和装置直接影响到整个气化系统的安全性和稳定性、可靠性以及气化效率。现有的粉煤给料方法大多采用螺旋给料器和旋转给料器。

公开号为CN1376761的中国专利介绍了干煤粉加压气化过程中干煤粉的加料方法与装置，加料方法的装置包括一个锥面设有惰气入口装置的用于储存粉煤的中间料罐，一个与中间料罐底部通过管线相连接的高压粉煤仓，一个载气与粉煤的混合器。粉煤的输送过程是依靠旋转给料阀与载气的组合协同完成的，这种系统应用于固定床气化和流化床气化具有一定的优点，但针对压力达到4MPa的气流床粉煤气化，由于压力升高会导致旋转给料阀的密封性难以很好的保证，万一粉煤泄露会造成重大的安全隐患，同时会导致气化炉的紧急停车，影响工业装置的正常运行；同时旋转给料阀也很难实现粉煤流量的精确控制和调节，而粉煤给料流量的可控性对于保证气化过程的平稳可靠运行至关重要。

公开号为CN1540209的发明专利公开了一种能够调节控制和均匀分配煤粉流量的装置和操作方法。该发明的煤粉流量调节控制范围大，操作灵活，设备结构简单，易于加工制作，但该技术是利用压差的方法来控制粉煤流量，流量容易波动，难以保证流量控制的精确性。

公开号为CN1715160的专利公开了一种多支路出料的干煤粉加压密相输送装置，包括常压煤粉仓以及与之相连通的变压仓，变压仓的气体入口与冲压氮气罐相连通，变压仓的煤粉出口与加压仓相连通，变压仓的气体出口与过滤器和加压仓相连通，加压仓的气体入口与冲压氮气罐相连通，加压仓的煤粉出口与粉体分配器相连通，粉体分配器的下端还与加压氮气管道相连通，粉体分配器的出口还设置有分流支路管道。该发明在加压仓后利用粉体缓冲器进行连接，无机械转动部件，更适合高压粉体的密相输送，但是该发明中的粉体分配器难以实现支路的粉煤输送的均匀性和可控性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种通过粉煤气力输送方法实现粉煤加压料仓的单路或者多路输送，实现粉煤给料的稳定可控和均匀分配，克服现有的螺旋给料器和旋转给料器密封性差和难以精确控制给料流量的缺点，达到气化炉的稳定和高效操作的目的。

为了解决上述技术问题，本发明的一个技术方案是提供了一种干煤粉加压气化的粉煤加压密相输送装置，其特征在于，包括由上至下依次布置的常压仓、变压仓及给料仓，常压仓的煤粉出口通过常压仓出口煤粉控制阀与变压仓的煤粉入口相连，变压仓的煤粉出口通过变压仓出口煤粉控制阀与给料仓的煤粉入口相连，常压仓、变压仓及给料仓的气体出口分别与各自的布袋除尘器相连，布袋除尘器通过反吹气管路连接供气源，与变压仓及给料仓相连的布袋除尘器的气体出口分别通过各自的气体排放管线接入大气，在气体排放管线上设有出口控制阀，常压仓、变压仓及给料仓的流化气入口分别通过各自的流化气管线连接供气源，变压仓及给料仓的加压气入口分别通过各自的加压气管线连接供气源，变压仓与给料仓之间还通过压力平衡管线相连，在压力平衡管线上设有压力平衡阀，给料仓的煤粉出口通过煤粉输送管线连接喷嘴，在煤粉输送管线上设有调节器及煤粉流量调节阀，调节器的气体入口通过调节气管线连接供气源，由调节器调节粉煤的输送速度和浓度，由煤粉流量调节阀调节粉煤的流量。

优选地，在所述流化气管线上设有流化气控制阀门及流化气流量计；在所述加压气管线上设有加压气控制阀门及加压气流量计；在所述调节气管线上设有调节气控制阀门及调节气流量计。

优选地，所述反吹气管路包括连接所述常压仓、所述变压仓或所述给料仓与所述供气源的反吹气管线，在反吹气管线上设有反吹气控制阀及反吹气流量计。

优选地，在所述给料仓和所述变压仓均设置有料位计，在所述给料仓上设置有称重传感器，料位计和称重传感器连接DCS自动控制系统。

优选地，在所述煤粉输送管线上设有三通阀，正常输送情况下三通阀的一端连接所述调节器和所述煤粉流量调节阀，另一端连接所述喷嘴，系统开停车或者紧急情况下另一端通过循环管线返回所述常压仓。

优选地，在所述煤粉输送管线上设有煤粉切断阀，煤粉切断阀位于所述三通阀与所述喷嘴之间。

优选地，在所述煤粉输送管线上设有煤粉流量计，由煤粉流量计计量煤粉输送流量。

优选地，所述供气源包括二氧化碳储罐或氮气储罐，二氧化碳储罐或氮气储罐的出气口与气体控制阀及气体流量计相连后连接气体分配器，气体分配器的出口端连接所述流化气管线、所述加压气管线、所述反吹气管路及所述调节气管线。

本发明的另一个技术方案是提供了一种采用上述的干煤粉加压气化的粉煤加压密相输送装置的煤粉输送方法，其特征在于，步骤为：

步骤1、打开供气源后，再打开与变压仓相连的布袋除尘器，使得变压仓内的压力和大气压平衡；

步骤2、在常压仓中加入适量的干煤粉，打开常压仓出口煤粉控制阀，供气源通过流化气管线向常压仓内提供流化气体，常压仓内的煤粉在流化气体的流化作用和重力作用下进入变压仓，然后关闭常压仓出口煤粉控制阀；

步骤3、供气源通过流化气管线及加压气管线向变压仓提供流化气体及加压气体，待变压仓的压力和给料仓的压力相同后，停止向变压仓提供加压气体，打开压力平衡阀，通过压力平衡管线使得变压仓与给料仓之间压力的达到平衡；

步骤4、打开变压仓出口煤粉控制阀，煤粉在流化气体的流化作用和重力作用下进入给料仓，然后关闭变压仓出口煤粉控制阀和压力平衡阀；

步骤5、供气源通过流化气管线及加压气管线向给料仓提供流化气体及加压气体，当给料仓的压力达到设定值后打开给料仓的出口阀门，煤粉在流化气体的流化作用和重力作用下通过煤粉输送管线通过喷嘴送入气化炉，煤粉输送流量通过给料仓与气化炉之间的输送压差来调节，同时，通过调节煤粉流量调节阀的通流面积实现粉煤流量的精确控制，通过调节器调节粉煤的输送速度和浓度。

优选地，在上述的干煤粉加压气化的粉煤加压密相输送装置启动时，通过将三通阀切换到循环管线实现粉煤流量的循环和输送流量的在线标定。

本发明的给料仓后没有采用机械传动装置，而是直接利用输送管路与气化炉的喷嘴相连接，避免了采用机械传动部件不能实现连续可控的稳定输送缺点。输送量稳定和均匀控制通过给料仓和气化炉的压差以及管路上煤粉流量调节阀和调节器协同作用来实现，实践表明本发明能够很好的实现输送管路上粉煤流量的均匀分配和稳定性。

本发明的有益效果是：

1、常压仓、变压仓和给料仓的设置可以实现粉煤输送的连续性；

2、通过对给料仓的充压和泄压实现给料仓与气化炉的压差输送，同时在输送管路上设置煤粉流量调节阀和调节器以及固体质量流量计可以实现粉煤输送流量的控制和计量；

3、循环管路的设置可以保证输送系统的安全性和固体流量计测量的准确性；

4、当利用二氧化碳作为输送气时有利于提高气化反应生产的合成气的含量，对于减排CO₂具有重要作用和意义；当利用氮气作为输送气时有利于提高合成气中的氮气含量，可以提高合成氨的产量。

附图说明

图1为本发明提供的一种干煤粉加压气化的粉煤加压密相输送装置的系统流程示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

如图1所示，本发明提供的一种干煤粉加压气化的粉煤加压密相输送装置，包括由上至下依次布置的常压仓、变压仓及给料仓。常压仓、变压仓及给料仓的流化气入口分别通过各自的流化气管线连接气体分配母管，变压仓及给料仓的加压气入口分别通过各自的加压气管线连接气体分配母管。在每条流化气管线上设有流化气控制阀门1及流化气流量计2；在每条加压气管线上设有加压气控制阀门3及加压气流量计4。气体分配母管通过气体控制阀17及气体流量计18连接二氧化碳储罐或氮气储罐。常压仓的煤粉出口通过常压仓出口煤粉控制阀与变压仓的煤粉入口相连，变压仓的煤粉出口通过变压仓出口煤粉控制阀与给料仓的煤粉入口相连。常压仓、变压仓及给料仓的气体出口分别与各自的布袋除尘器相连。在与变压仓及给料仓相连的布袋除尘器的出口上连接有控制阀9及流量计10，两个布袋除尘器的出口汇流后连接阀门后接入大气。布袋除尘器通过反吹气管路连接气体分配母管。反吹气管路包括连接常压仓、变压仓或给料仓与气体分配母管的反吹气管线，在反吹气管线上设有反吹气控制阀7及反吹气流量计8。变压仓与给料仓之间还通过压力平衡管线相连，在压力平衡管线上设有压力平衡阀。给料仓的煤粉出口通过煤粉输送管线连接喷嘴14，在煤粉输送管线上设有调节器11、煤粉流量调节阀12、三通阀13、煤粉切断阀15及煤粉流量计16。调节器11的气体入口通过调节气管线连接供气源，在调节气管线上设有调节气控制阀门5及调节气流量计6。由调节器11调节粉煤的输送速度和浓度，由煤粉流量调节阀12调节粉煤的流量。在煤粉输送管线上设有三通阀13，正常输送情况下三通阀13的一端连接调节器11和煤粉流量调节阀12，另一端连接喷嘴14，系统开停车或者紧急情况下另一端通过循环管线返回常压仓。煤粉切断阀15位于三通阀13与喷嘴14之间。由煤粉流量计16计量煤粉输送流量。

本发明提供的煤粉输送方法，其步骤为：

步骤1、打开与二氧化碳储罐或氮气储罐相连的气体控制阀17，给气体分配母管输送氮气或者二氧化碳，再打开与变压仓相连的布袋除尘器的控制阀9，使得变压仓内的压力和大气压平衡；

步骤2、在常压仓中加入适量的干煤粉，打开常压仓出口煤粉控制阀和与常压仓相连的流化气控制阀门1，常压仓内的煤粉在流化气体的流化作用和重力作用下进入变压仓，然后关闭常压仓出口煤粉控制阀；

步骤3、打开与变压仓相连的流化气控制阀门1及加压气控制阀门3，给变压仓充压和流化，待变压仓的压力和给料仓的压力相同后，关闭加压气控制阀门3，打开压力平衡阀，通过压力平衡管线使得变压仓与给料仓之间压力的达到平衡，保证了变压仓在系统稳定运行条件下连续加料；

步骤4、打开变压仓出口煤粉控制阀，煤粉在流化气体的流化作用和重力作用下进入给料仓，然后关闭变压仓出口煤粉控制阀和压力平衡阀；

步骤5、打开与给料仓相连的流化气控制阀门1及加压气控制阀门3，给给料仓充压和流化，当给料仓的压力达到设定值后打开给料仓的出口阀门，煤粉在流化气体的流化作用和重力作用下通过煤粉输送管线通过喷嘴14送入气化炉，完成整个输送过程。煤粉输送流量通过给料仓与气化炉之间的输送压差来调节，同时，通过调节煤粉流量调节阀12的通流面积实现粉煤流量的精确控制，输送系统中设置有调节器11、调节气控制阀门5及调节气流量计6，在调节器11中煤粉被氮气或二氧化碳携带，通过调节氮气或者二氧化碳的流量来调节粉煤的输送速度和浓度，实现粉煤稳定输送，不会堵塞管道。

在本发明提供的输送系统启动时，需要建立粉煤输送流量的循环，此时只需要切换三通阀13到循环管线就可以实现粉煤流量的循环和输送流量的在线标定。在给料仓和变压仓设置有料位计，给料仓上设置有称重传感器。在料位计和称重传感器指示作用下，系统通过一套DCS自动控制系统自动实现周期性的粉煤的加料和卸料。同时设置有煤粉切断阀15，在系统出现故障时切断输送管路与气化炉之间的联系，确保整个系统的安全。

本发明可以实现一套锁斗系统的单路或者多路输送，通过输送压差和煤粉流量调节阀精确控制粉煤输送流量，多路输送时只需要在给料仓底部引出多个粉煤出口，通过压差以及在输送管路上安装煤粉流量调节阀和调节器可以实现各支路粉煤流量分配的均匀性，各支路的粉煤输送流量的偏差在5％以内。本发明主要应用于气流床干煤粉加压气化装置，输送过程中不会发生堵塞和架桥，粉煤输送流量稳定可控。

Claims (2)

1.一种煤粉输送方法，其所采用的干煤粉加压气化的粉煤加压密相输送装置包括由上至下依次布置的常压仓、变压仓及给料仓，常压仓的煤粉出口通过常压仓出口煤粉控制阀与变压仓的煤粉入口相连，变压仓的煤粉出口通过变压仓出口煤粉控制阀与给料仓的煤粉入口相连，常压仓、变压仓及给料仓的气体出口分别与各自的布袋除尘器相连，布袋除尘器经由反吹气管路连接供气源，与变压仓及给料仓相连的布袋除尘器的气体出口分别通过各自的气体排放管线接入大气，在气体排放管线上设有出口控制阀，常压仓、变压仓及给料仓的流化气入口分别通过各自的流化气管线连接供气源，变压仓及给料仓的加压气入口分别通过各自的加压气管线连接供气源，变压仓与给料仓之间还通过压力平衡管线相连，在压力平衡管线上设有压力平衡阀，给料仓的煤粉出口通过煤粉输送管线连接喷嘴（14），在煤粉输送管线上设有调节器（11）及煤粉流量调节阀（12），调节器（11）的气体入口通过调节气管线连接供气源，由调节器（11）调节粉煤的输送速度和浓度，由煤粉流量调节阀（12）调节粉煤的流量，在所述流化气管线上设有流化气控制阀门（1）及流化气流量计（2）；在所述加压气管线上设有加压气控制阀门（3）及加压气流量计（4）；在所述调节气管线上设有调节气控制阀门（5）及调节气流量计（6），所述反吹气管路包括连接所述常压仓、所述变压仓或所述给料仓与所述供气源的反吹气管线，在反吹气管线上设有反吹气控制阀（7）及反吹气流量计（8），在所述给料仓和所述变压仓均设置有料位计，在所述给料仓上设置有称重传感器，料位计和称重传感器连接DCS自动控制系统，在所述煤粉输送管线上设有三通阀（13），正常粉煤输送过程中三通阀（13）的一端连接所述调节器（11）和所述煤粉流量调节阀（12），另一端连接所述喷嘴（14），系统开停车或者紧急情况下另一端通过循环管线返回所述常压仓，在所述煤粉输送管线上设有煤粉切断阀（15），煤粉切断阀（15）位于所述三通阀（13）与所述喷嘴（14）之间，在所述煤粉输送管线上设有煤粉流量计（16），由煤粉流量计（16）计量煤粉输送流量，所述供气源包括二氧化碳储罐或氮气储罐，二氧化碳储罐或氮气储罐的出气口与气体控制阀（17）及气体流量计（18）相连后连接气体分配器，气体分配器的出口端连接所述流化气管线、所述加压气管线、所述反吹气管路及所述调节气管线，其特征在于，步骤为：

步骤1、打开供气源后，再打开与变压仓相连的布袋除尘器，使得变压仓内的压力和大气压平衡；

步骤2、在常压仓中加入适量的干煤粉，打开常压仓出口煤粉控制阀，供气源经由流化气管线向常压仓内提供流化气体，常压仓内的煤粉在流化气体的流化作用和重力作用下进入变压仓，然后关闭常压仓出口煤粉控制阀；

步骤3、供气源通过流化气管线及加压气管线向变压仓提供流化气体及加压气体，待变压仓的压力和给料仓的压力相同后，停止向变压仓提供加压气体，打开压力平衡阀，经由压力平衡管线使得变压仓与给料仓之间压力的达到平衡；

步骤4、打开变压仓出口煤粉控制阀，煤粉在流化气体的流化作用和重力作用下进入给料仓，然后关闭变压仓出口煤粉控制阀和压力平衡阀；

步骤5、供气源通过流化气管线及加压气管线向给料仓提供流化气体及加压气体，当给料仓的压力达到设定值后打开给料仓的出口阀门，煤粉在流化气体的流化作用和重力作用下通过煤粉输送管线通过喷嘴（14）送入气化炉，煤粉输送流量通过给料仓与气化炉之间的输送压差来调节，同时，通过调节煤粉流量调节阀（12）的通流面积实现粉煤流量的精确控制，通过调节器（11）调节粉煤的输送速度和浓度。

2.如权利要求1所述的一种煤粉输送方法，其特征在于，在如权利要求1所述的干煤粉加压气化的粉煤加压密相输送装置启动时，通过将三通阀（13）切换到循环管线实现粉煤流量的循环和输送流量的在线标定。