CN105347040A - 一种压送式高压密相气力输送装置及气力输送方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压送式高压密相气力输送装置及气力输送方法，利用压送式高压密相气力输送以提供超浓相、高稳定质量流率的粉体物料供给装置和方法，极大地简化了输送系统和发料罐的结构，避免了流化罐形式的结构复杂、罐内流化风控制要求较高、输送管对罐内粉体流化和整体流动不利等不足，节省了投资；同时输送装置无需任何动力运转部件，使得高压输送装置安全性得到了更有力地保证。本发明输送装置气固流速小，气固冲击磨损大为降低，大大提高了装置耐磨性和使用寿命，输送装置稳定可靠，具有较好的调节功能，避免了输送不稳定对后续工序的影响，尤其对气力输送终端后续工序稳定性要求较高和超高煤粉浓度的工艺其作用更为显著。

Description

一种压送式高压密相气力输送装置及气力输送方法

技术领域

本发明涉及一种利用压送式高压密相气力输送以提供超浓相、高稳定质量流率的粉体物料供给装置和方法，其特别适用于干煤粉加氢煤气化、IGCC发电、化工、冶金飞、等加工行业得粉体物料输送。

背景技术

气力输送装置是在管道中借助气体的能量(动能或静压能)使物料按指定的路线进行输送的方式。气力输送系统由于需求的不同，其类型和结构具有多样性。近数十年来，气力输送技术发展异常迅速，尤其是随着干煤粉加压气化和加氢气化、IGCC技术的发展，高压密相气力输送技术受到越来越多的关注。

一个稳定的高浓度煤粉供给是实现高压干煤粉气化和燃烧工艺稳定、安全、高效运行的关键保障条件。目前高压干煤粉气化工艺多为流化罐式高压密相气力输送技术。公开的技术如CN1274568C、CN101798022B等均采用流化罐以上出料、下出料或侧出料形式进行高压密相气力输送，其输送罐结构相对复杂，罐内流化风控制要求较高，且输送管必须深入罐内流化区域，对罐内整体流动有一定的影响；同时由于输送处于流态化，其输送煤粉浓度相对受限，对于要求更高煤粉浓度的高压干煤粉加氢气化工艺不是十分合适。CN1032746采用下出料形式的发送罐，但其在锥形出料口的周围布置有气流入口，气流注入的大小对罐内流动的影响较大，不利于输送稳定控制，且煤粉浓度相对较低。CN103213845A在料罐底部安装一星形给料器来控制物料流率，这使得发料罐增设了动力运转部件，使得高压系统安全性受到严重影响。GSP(徐振纲、宫月华，洁净煤技术，GSP加压气流床技术及其在中国的应用前景，1998年第4卷第3期P9-11)加压气化器的供煤装置时在罐的上部输出煤粉，但在其底部设置一搅拌器，在高压设备中设置转动部件导致结构复杂，易发生故障，且影响装置的安全性和可靠性。本发明为克服上述多重技术的问题与不足，提出一种简易式下出料压送式高压超浓相气力输送装置和方法。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种新型压送式高压密相气力输送装置及气力输送方法，能够稳定实现在高压下超高浓相的粉体输送，提高设备运行的可靠性和可控性。

技术方案：一种压送式高压密相气力输送装置，包括下出料式发料罐，所述下出料式发料罐的顶部封头上设有充压口、粉体进口、氮气置换气充压口；

所述下出料式发料罐的主体下部为锥斗，所述锥斗的出口依次顺序连接第一直管段、第一收缩段、第二直管段、第二收缩段，所述第二收缩段的出口通过弧形粉体输送管连接输送管线，所述输送管线的出口通过进口阀门连接到气化炉的入口；所述第二直管段上设有高压密封球阀，所述第一直管段侧面上设有松动风入口，所述弧形粉体输送管上设有切向输送调节风入口，所述输送管线上设有差压测量装置；

气源输出分为三路，分别通过流量计和调节阀连通到充压口、松动风入口、切向输送调节风入口。

进一步的，所述下出料式发料罐下部锥斗的锥斗母线夹角为15-45度。

进一步的，所述第一收缩段和第二收缩段的收缩锥线夹角均为15-45度。

进一步的，所述弧形粉体输送管的R/D比大于等于8。

压送式高压密相气力输送装置的气力输送方法，包括如下步骤：

步骤1)，首先通过粉体进口向下出料式发料罐内加入煤粉，然后从氮气置换气充压口充入氮气，置换发料罐中的空气；

步骤2)，通过充压口和松动风入口同时向下出料式发料罐内充入输送介质，使得煤粉粉体在发料罐内处于松散状态，当发料罐内的压力达到压力阈值A时，停止所述输送介质的充入；所述压力阈值A根据气化炉压力设定，并高于气化炉工作压力0.1-0.8Mpa；

步骤3)，首先打开输送管线上连接气化炉的进口阀门，然后通过弧形粉体输送管上的切向输送调节风入口充入输送介质，使输送管线内初始输送风的表观气速大于预设阈值B；

步骤4)，开启第二直管段上的高压密封球阀，发料罐内煤粉和输送气体混合物在发料罐与气化炉之间的压差驱动下，经第二收缩段进入弧形粉体输送管与切向输送调节风入口充入的输送介质混合后，通过输送管线输送到气化炉的入口；

步骤5)，根据输送管线上的差压测量装置的检测值，控制连接充压口和松动风入口的调节阀的开度，以维持发料罐与气化炉之间压差在0.1-0.8Mpa之间；

步骤6)，在发料罐内煤粉量下降到容量的30-50％时，将已经处于与发料罐相同压力的变压罐内的煤粉加入发料罐中。

进一步的，通过控制连接所述切向输送调节风入口的调节阀的开度来调整输送管内固气比。

进一步的，所述预设阈值B取值范围为大于等于0.8m/s。

有益效果：本发明的一种压送式高压密相气力输送装置及气力输送方法，极大地简化了输送系统和发料罐的结构，避免了流化罐形式的结构复杂、罐内流化风控制要求较高、输送管对罐内粉体流化和整体流动不利等不足，节省了投资；同时输送装置无需任何动力运转部件，使得高压输送系统安全性得到了更有力地保证。经过实验室试验得到，利用本发明的装置和方法可实现超高浓度的粉体气力输送，煤粉体积浓度高达0.35-0.48，对于氢气为输送介质情况下，输送煤粉固气比高达215kg煤粉/kg氢气。

本发明输送装置气固流速小，气固冲击磨损大为降低，大大提高了装置耐磨性和使用寿命；本发明的输送装置稳定可靠，具有较好的调节功能，避免了输送不稳定对后续工序的影响，尤其对气力输送终端后续工序稳定性要求较高和超高煤粉浓度的工艺其作用更为显著。

附图说明

图1为本发明的输送装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1所示，一种压送式高压密相气力输送装置，包括下出料式发料罐1，在下出料式发料罐1的顶部封头上设有充压口201、粉体进口202、卸压口203、安全阀接口204、氮气置换气充压口205、氮气置换气卸压口206。发料罐1的主体下部为锥斗，为了保证发料罐内粉体的自由向下整体流动，锥斗母线夹角设为15-45度。锥斗侧壁上设有气体取样口207、温度测口208、压力测口209。

发料罐1的下部锥斗出口连接竖直设置的第一直管段3，在第一直管段3的侧壁上设有松动风的入口210，主要用于防止罐内粉体在罐内搭桥或者形成沟流，可以保证粉体在发料罐内处于松散状态并且可以正常流动。在第一直管段3的下部出口位置连接的第一收缩段4，第一收缩段4为锥形结构，其收缩锥线的夹角为15-45度，该结构可以向下引出粉体和输送气体，以保证第一收缩段4内粉体自由向下整体流动。第一收缩段4的下部出口连接有竖直设置的第二直管段5，该直管段上连有高压密封球阀6，其用于控制发料罐1内煤粉和输送气体混合物向下流动。高压密封球阀6下部连接有第二收缩段7，第二收缩段7为锥形结构，其收缩锥线夹角为15-45度，以保证第二收缩段7内粉体自由向下整体流动。第二收缩段7的下部出口位置连接弧形粉体输送管8，弧形粉体输送管8的R/D比值大于等于8，弧形粉体输送管8的弧形上设有切向输送调节风入口，其主要用于粉体输送前的引流作用，保证粉体输送进入正常输送状态；同时在需要调节输送固气比时，可通过调节切向输送调节风来实现。弧形粉体输送管8的出口连接输送管线17，输送管线17的出口通过进口阀门19连接到气化炉20的入口，并在输出管线上设置有差压检测装置。

本实施例中，输送管线17具有水平段和垂直端，输送管线17上所有弯管均采用弧形弯管连接，其R/D比值均大于等于8。为了准确测量出发料罐和气化炉之间的压差，分别在输送管线17的水平段和垂直段设置第一差压测量装置16、第二差压测量装置18。需要说明的是，为了保证密封性，第二直管段5上设置了两个高压密封球阀6。R/D为弧形粉体输送管的弯管弧形半径与管子直径比。

气源15可以是氢气或二氧化碳或氮气，气源15输出分为三路，第一路通过充压风流量计9和充压风调节阀10连接到充压口201；第二路通过松动风流量计11和松动风调节阀12连接到松动风入口210；第三路通过切向调节风流量计13和切向调节风调节阀14连接到弧形粉体输送管8的切向输送调节风入口。

基于上述压送式高压密相气力输送装置的高压密相气力输送方法，以向高压干煤粉加氢气化炉供煤粉，具体为：

步骤1)，根据工艺需求，首先对输送系统进行常压氮气吹扫，保证氧气含量小于0.4％。然后通过下出料式发料罐1上的粉体进口202给发料罐1加入输送粉料，当输送粉料加到一定的料位时，停止加料并关闭加料阀门。再从氮气置换气充压口205充入氮气，用氮气置换发料罐中的空气，保证氧气的含量小于0.4％。

步骤2)，利用下出料式发料罐1的充压口201和松动风入口210同时向发料罐内充入输送介质氢气，当发料罐内的压力处于6.0-8.0Mpa范围时，停止氢气的充入，维持发料罐内的压力高于气化炉20工作压力0.1-0.8Mpa，并使得煤粉粉体在发料罐内处于松散状态。

步骤3)，首先打开输送管线17上连接气化炉20的进口阀门19，然后通过弧形粉体输送管8上的切向输送调节风入口充入输送介质，使输送管线17内初始输送风的表观气速在0.8m/s以上，使得输送管内初始处于正常疏通状态。

步骤4)，开启第二直管段5上的两道高压密封球阀6，在发料罐1与气化炉之间的压差驱动下，发料罐1内煤粉和输送气体混合物一起向下流动进入第二收缩段7，进入正常的粉体高压输送状态，经第二收缩段7出口下部连接的弧形粉体输送管8，并与该处的切向输送调节风混合一起进入输煤管，最终进入煤气化炉喷嘴，进入气化炉20。

步骤5)，根据输送管线17上的差压测量装置的检测值，控制连接充压口201和松动风入口210的调节阀的开度，以维持发料罐与气化炉之间压差在0.1-0.8Mpa之间。根据实际情况，当输送达到稳定输送后，可关闭弧形粉体输送管上的切向输送调节风。在需要调节煤粉输送固气比时，通过控制连接切向输送调节风入口的调节阀的开度来实现。

步骤6)，在发料罐内煤粉量下降到容量的30-50％时，为保证发料罐1内压力不变，将已经处于与发料罐相同压力的变压罐内的煤粉从粉体进口202加入发料罐中。继续加煤粉时，需保证发料罐1内的氧气含量小于0.4％。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种压送式高压密相气力输送装置，其特征在于：包括下出料式发料罐(1)，所述下出料式发料罐(1)的顶部封头上设有充压口(201)、粉体进口(202)、氮气置换气充压口(205)；

所述下出料式发料罐(1)的主体下部为锥斗，所述锥斗的出口依次顺序连接第一直管段(3)、第一收缩段(4)、第二直管段(5)、第二收缩段(7)，所述第二收缩段(7)的出口通过弧形粉体输送管(8)连接输送管线(17)，所述输送管线(17)的出口通过进口阀门(19)连接到气化炉(20)的入口；所述第二直管段(5)上设有高压密封球阀(6)，所述第一直管段(3)侧面上设有松动风入口(210)，所述弧形粉体输送管(8)上设有切向输送调节风入口，所述输送管线(17)上设有差压测量装置(16)；

气源(15)输出分为三路，分别通过流量计和调节阀连通到充压口(201)、松动风入口(210)、切向输送调节风入口。

2.根据权利要求1所述的一种压送式高压密相气力输送装置，其特征在于：所述下出料式发料罐(1)下部锥斗的锥斗母线夹角为15-45度。

3.根据权利要求1所述的一种压送式高压密相气力输送装置，其特征在于：所述第一收缩段(4)和第二收缩段(7)的收缩锥线夹角均为15-45度。

4.根据权利要求1所述的一种压送式高压密相气力输送装置，其特征在于：所述弧形粉体输送管(8)的R/D比大于等于8。

5.如权利要求1所述压送式高压密相气力输送装置的气力输送方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)，首先通过粉体进口(202)向下出料式发料罐(1)内加入煤粉，然后从氮气置换气充压口(205)充入氮气，置换发料罐中的空气；

步骤2)，通过充压口(201)和松动风入口(210)同时向下出料式发料罐(1)内充入输送介质，使得煤粉粉体在发料罐内处于松散状态，当发料罐内的压力达到压力阈值A时，停止所述输送介质的充入；所述压力阈值A根据气化炉(20)压力设定，并高于气化炉(20)工作压力0.1-0.8Mpa；

步骤3)，首先打开输送管线(17)上连接气化炉(20)的进口阀门(19)，然后通过弧形粉体输送管(8)上的切向输送调节风入口充入输送介质，使输送管线(17)内初始输送风的表观气速大于预设阈值B；

步骤4)，开启第二直管段(5)上的高压密封球阀(6)，发料罐内煤粉和输送气体混合物在发料罐与气化炉(20)之间的压差驱动下，经第二收缩段(7)进入弧形粉体输送管(8)与切向输送调节风入口充入的输送介质混合后，通过输送管线(17)输送到气化炉(20)的入口；

步骤5)，根据输送管线(17)上的差压测量装置(16)的检测值，控制连接充压口(201)和松动风入口(210)的调节阀的开度，以维持发料罐与气化炉之间压差在0.1-0.8Mpa之间；

步骤6)，在发料罐内煤粉量下降到容量的30-50％时，将已经处于与发料罐相同压力的变压罐内的煤粉加入发料罐中。

6.如权利要求5所述压送式高压密相气力输送装置的气力输送方法，其特征在于：通过控制连接所述切向输送调节风入口的调节阀的开度来调整输送管(8)内固气比。

7.如权利要求5所述压送式高压密相气力输送装置的气力输送方法，其特征在于：所述预设阈值B取值范围为大于等于0.8m/s。