CN104444373A

CN104444373A - 一种粉体高压输送泵

Info

Publication number: CN104444373A
Application number: CN201310440408.6A
Authority: CN
Inventors: 田原宇; 乔英云; 田斌
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2013-09-24
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2033-09-24
Also published as: CN104444373B

Abstract

本发明提供一种粉体高压输送泵，由上料斗、料腿、上固定阀板、凹槽、旋转阀体、下固定阀板、凸台、磁悬浮轴承、中心轴、轴承套、轴承、调速电机、紧固螺栓、下料仓、止回阀、喷射输料喷嘴组成。上料斗通过料腿与上固定阀板相连，上下固定阀板和中间的旋转阀体上在相同位置开有开孔率5%-25%的异性孔，下固定阀板下部设置下料仓，并通过止回阀与喷射泵相连；旋转阀体的直径比上下固定阀板小100-700mm，上下固定阀板通过外周的紧固螺栓连接在一起；上下固定阀板设置有轴承套和轴承，并与旋转阀体通过中心轴串联起来，中心轴与调速电机相连。

Description

一种粉体高压输送泵

一、技术领域

本发明涉及煤化工领域，特别地，涉及煤粉气体输送。

二、背景技术

煤气化是煤的洁净与高效利用的龙头和关键技术。气流床加压气化是最近几十年发展起来的新型煤并流式气化技术，气化剂与煤粉或煤浆经喷嘴进入气化室，煤的热解、燃烧以及气化反应几乎同时进行，高温保证了煤高效气化，煤中的矿物质成为熔渣后离开气化炉。与其他气化技术相比，加压气流床气化温度高、处理能力大、气体有效成分高、气化效率高，是当今国际上最先进的煤气化技术之一、未来煤合成型气化技术的发展方向。

加压气流床气化压力较高，干煤粉加压气化采用高压氮气或CO₂干粉密相管输，通过气化喷嘴进入气化炉，具有煤种适应性广、原料消耗低、碳转化率高、冷煤气效率高，气化炉结构以渣抗渣、寿命长等技术优势。在气化炉条件或煤种相同情况下，比水煤浆气化技术节氧16～21%，节煤2～4%，有效气成份高6～10个百分点。但是由于过高压力密相管输细煤粉会引起粉体流动特性发生变化，从而导致输送困难，影响装置稳定运行，因此目前干粉加压气化只能不大于4.0Mpa，且压力越高，气化炉稳定操作难度越大；加之由于高压密相管输，需要干燥煤粉水分小于1%，需要较大的干燥能耗；另外合成气还需要继续压缩加压才能用于下游合成工艺。从高压合成来看，干粉加压气化系统能耗高于水煤浆加压气化。

为了解决干煤粉加压及连续输送的难题，Texaco公司首先创建了水煤浆气化工艺。与干煤粉进料方式比较，水煤浆进料具有的最大优势在于易于加压，商业化装置的操作压力等级一般在2.6～8.5MPa之间，便于满足多种下游工艺气体压力需求。高压气化不仅可以为甲醇、醋酸等下游工艺节约中间压缩工序，也降低了能耗；原料煤运输、制浆、泵送入炉系统比干粉煤加压气化简单，安全并容易控制、投资省；气化炉结构简单，为耐火砖衬里，制造方便、造价低。但是水煤浆中近40％的水蒸发需要吸收大量的热，从而使冷煤气效率降低，氧耗、煤耗增高；煤浆浓度对煤的成浆性有要求，对煤中的灰含量和灰熔融性有严格要求，这些要求造成了煤的选用范围变窄，特别是对于热值太低的劣质煤，水煤浆进料效果很差；气化炉耐火砖使用寿命较短，一般为1～2年；气化炉烧嘴使用寿命较短。

因此水煤浆加压气化和干煤粉加压气化各有优势，平分秋色。但如果解决了煤粉高压输送难题，煤粉水含量要求放宽、气化压力得到进一步提高，那么干煤粉加压气化将更具优势，大幅度的降低合成型煤气化的能耗，增加煤化工的竞争力，也是煤气化技术获取跨越式突破的希望和热点之一。

目前用于粉体加压输送的螺旋泵，具有工作稳定、密封性能强、操作简便、投资省、系统运行可靠等优点，已广泛应用于水泥、煤粉、石油焦粉、生料粉、矿粉等粉状物料，尤其是不怕挤压物料的气力输送系统中，但由于螺旋叶片与输送管的间隙，最高操作压力不大于0.6MPa。因此开发耐高压、低能耗、操作简单、运行可靠、投资省的粉体输送泵是目前煤气流床气化亟待解决难题之一。

三、发明内容

本发明的目的就是为了克服现有粉体输送泵技术存在的缺陷和不足而提供一种粉体高压输送泵，具有耐高压、结构简单、运行可靠、能耗和投资低等优点，可满足产业部门对高效大型化合成型煤气化技术的要求。

本发明的技术方案：

本发明提供一种粉体高压输送泵，由上料斗、料腿、上固定阀板、凹槽、旋转阀体、下固定阀板、凸台、磁悬浮轴承、中心轴、轴承套、轴承、调速电机、紧固螺栓、下料仓、止回阀、喷射输料喷嘴组成。其特征在于上料斗通过料腿与上固定阀板异性孔相连，上下固定阀板和中间的旋转阀体上在相同位置开有开孔率5%-25%的异性孔，下固定阀板异性孔下部设置下料仓，并通过止回阀与喷射输料喷嘴相连；上固定阀板下表面设置内外凹槽，内环平面设成磁悬浮轴承，阀板中心开通孔设有轴承套和轴承用于固定中心轴；下固定阀板上表面设置内外凸台，内环平面设成磁悬浮轴承，阀板中心开半封闭孔设有轴承套和轴承用于固定中心轴；旋转阀体中心设有中心轴，直径比上下固定阀板小100-700mm，上表面设置内外凸台，下表面设置内外凹槽，上下内环平面设成磁悬浮轴承，轴两端通过轴承与上下固定阀板连接；上下固定阀板通过外周的紧固螺栓连接在一起，中心轴上端安装有调速电机。

上固定阀板、下固定阀板和旋转阀体的异性孔为沿圆周开有弧度2°-90°、等弧长的扇环形孔，扇环形孔沿圆周分为1-10段。

旋转阀体的异性孔当量直径与孔深之比为1:1～50。

轴承为滚动轴承、滑动轴承或磁悬浮轴承。

四、附图说明

附图1是本发明的粉体高压输送泵结构示意图，附图2为固定阀板布孔图。

附图的图面设明如下：1.上料斗、2.料腿、3.上固定阀板、4.凹槽、5.旋转阀体、6.下固定阀板、7.凸台、8.磁悬浮轴承、9.中心轴、10.轴承套、11.轴承、12.调速电机、13.紧固螺栓、14.下料仓、15.止回阀、16.喷射输料喷嘴。

五、具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的介绍：如图所示，本发明所述的一种粉体高压输送泵，由上料斗（1）、料腿（2）、上固定阀板（3）、凹槽（4）、旋转阀体（5）、下固定阀板（6）、凸台（7）、磁悬浮轴承（8）、中心轴（9）、轴承套（10）、轴承（11）、调速电机（12）、紧固螺栓（13）、下料仓（14）、止回阀（15）、喷射输料喷嘴（16）组成。其特征在于上料斗（1）通过料腿（2）与上固定阀板（3）异性孔相连，上固定阀板（3）、下固定阀板（6）和中间的旋转阀体（5）上在相同位置开有开孔率20%-45%的异性孔，下固定阀板（6）异性孔下部设置下料仓（14），并通过止回阀（15）与喷射输料喷嘴（16）相连；上固定阀板（3）下表面设置内外凹槽（4），内环平面设成磁悬浮轴承（8），阀板中心开通孔设有轴承套（10）和轴承（11）用于固定中心轴（9）；下固定阀板（6）上表面设置内外凸台（7），内环平面设成磁悬浮轴承（8），阀板中心开半封闭孔设有轴承套（10）和轴承（11）用于固定中心轴（9）；旋转阀体（5）中心设有中心轴（9），直径比上固定阀板（3）和下固定阀板（6）小100-700mm，上表面设置内外凸台（7），下表面设置内外凹台（4），上下内环平面设成磁悬浮轴承（8），中心轴（9）两端通过轴承（11）与上下固定阀板连接；上固定阀板（3）和下固定阀板（6）通过外周的紧固螺栓（13）连接在一起，中心轴（9）上端安装有调速电机（12）。

上固定阀板（3）、下固定阀板（6）和旋转阀体（5）的异性孔为沿圆周开有弧度2°-90°、等弧长的扇环形孔，扇环形孔沿圆周分为1-10段。

旋转阀体（5）的异性孔当量直径与孔深之比为1:1～50。

轴承（11）为滚动轴承、滑动轴承或磁悬浮轴承。

在实际操作中，粉体高压输送泵工作时，上料斗的低压粉体通过料腿进入上固定阀板异性孔中。当旋转阀体和上固定阀板的异型孔相交和重合时，粉体快速下落到旋转阀体的异性料仓（异性孔）中；当旋转阀体和上固定阀板的异型孔完全错开时，煤粉保存在旋转阀体的异性料仓中。当旋转阀体继续旋转，与下固定阀板的异型孔相交和重合时，粉体快速下落到下固定阀板的下料仓中，通过止回阀被喷射输料喷嘴用高压气体稀相输送进入下游工序，周而复始，从而实现了粉体从低压到高压的交错排料输送过程，操作简便，并能大幅度的放宽对粉体水含量的苛刻要求，相对粉体高压密相输送降低了干燥能耗和投资70%以上。

由于上下固定阀板与旋转阀体表面采用内外凸凹槽配合，内环平面设成磁悬浮轴承，确保了接触密封面具有自润滑作用和最小间隙，使粉体高压输送泵输送压力能够大于10MPa。为了提高输送压力，可以通过加大上下固定阀板异型孔之间相对封闭面的弧度，增加密封面宽度和旋转阀体的旋转速度来解决。

上下固定阀板与旋转阀体表面的磁悬浮轴承形成的自润滑作用使调速电机的功率下降50%以上；同时上固定阀板下表面设计成凹槽、下固定阀板上表面设计成凸台，避免了粉尘累积；另外下料仓设有止回阀，然后与喷射输料喷嘴相连，防止了由于高压气体波动或旋转阀体异常出现的高压气体逆流危险，确保粉体高压输送泵的可靠运行。

按照压力梯度，上固定阀板中心开成通孔、下固定阀板中心开成半封闭孔并设有轴承套和轴承用于固定中心轴，以及上下固定阀板通过外周的紧固螺栓连接在一起，中心轴上端安装有调速电机，从结构上进一步提高了粉体高压输送泵的耐高压性，密封性加强。

Claims

1.一种粉体高压输送泵，由上料斗、料腿、上固定阀板、凹槽、旋转阀体、下固定阀板、凸台、磁悬浮轴承、中心轴、轴承套、轴承、调速电机、紧固螺栓、下料仓、止回阀、喷射输料喷嘴组成，其特征在于上料斗通过料腿与上固定阀板异性孔相连，上下固定阀板和中间的旋转阀体上在相同位置开有开孔率5%-25%的异性孔，下固定阀板异性孔下部设置下料仓，并通过止回阀与喷射输料喷嘴相连；上固定阀板下表面设置内外凹槽，内环平面设成磁悬浮轴承，阀板中心开通孔设有轴承套和轴承用于固定中心轴；下固定阀板上表面设置内外凸台，内环平面设成磁悬浮轴承，阀板中心开半封闭孔设有轴承套和轴承用于固定中心轴；旋转阀体中心设有中心轴，直径比上下固定阀板小100-700mm，上表面设置内外凸台，下表面设置内外凹槽，上下内环平面设成磁悬浮轴承，轴两端通过轴承与上下固定阀板连接；上下固定阀板通过外周的紧固螺栓连接在一起，中心轴上端安装有调速电机。

2.根据权利要求书（1）所述的一种粉体高压输送泵，其特征在于所说的上固定阀板、下固定阀板和旋转阀体的异性孔为沿圆周开有弧度2°-90°、等弧长的扇环形孔，扇环形孔沿圆周分为1-10段。

3.根据权利要求书（1）所述的一种粉体高压输送泵，其特征在于所说的旋转阀体的异性孔当量直径与孔深之比为1:1～50。

4.根据权利要求书（1）所述的一种粉体高压输送泵，其特征在于所说的轴承为滚动轴承、滑动轴承或磁悬浮轴承。