CN106520209B - 一种U-Gas气化炉飞灰连续返炉控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种U‑Gas气化炉飞灰连续返炉控制系统及方法，包括通过高效旋风输送管连接待气灰分离储存装置的粉灰过滤收集排放装置，所述的粉灰过滤收集排放装置通过输送辅助气源管路系统连接气化炉装置，所述的气化炉装置上连接有保护气体输送管路；所述的气化炉装置与粉灰过滤收集装置之间设置有差值检测监控检测系统。本系统通过控制气化炉返粉，实现连续返粉，维持流化床气化炉的床层，稳定加煤系统操作，进而稳定气化炉工况，最大限度的减少原料煤消耗，大大降低了企业的生产成本，同时使得现场环境得到极大改善，为企业树绿色发展创造条件。

Description

一种U-Gas气化炉飞灰连续返炉控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及煤气化技术领域，是一种U-GAS流化床气化炉飞灰连续返炉控制系统及其控制方法。

背景技术

u-gas气化炉属于流化床气化炉，采用干法陶瓷除尘方式，目前生产装置最高压力的为1.0Mpa，原设计采用陶瓷干法除尘，捕集飞灰输送到灰库，通过螺旋加湿就地排放外运；因气化炉产生的飞灰碳含量高达40%～60%，且粒度较细（平均粒径30μm左右），采用加湿机加湿过程中扬尘较大，若采用密闭罐车装运，在卸车时扬尘更大，严重污染现场环境。U-gas气化炉产生的飞灰约占原料的10%左右，若该部分飞灰不能有效利用，将造成资源极大浪费和生产运行成本的升高。

飞灰利用形式主要有燃烧和气化两种。其中，燃烧因飞灰经过气化后产生，只剩下固定碳，且粒度较细，燃点升高，使得飞灰总体利用率较低。

U-gas气化炉属于流化床气化炉，但不同于常规意义的流化床，该气化炉采用中心管集中供氧，氧气在气化炉内随着流化物料由中心区向外扩散，在中心区形成一个高温区（相对于边缘），物料在高温区内达到灰融聚状态。

在上述基础上，开发了飞灰的气化再利用技术，即将飞灰通过返粉系统喷入气化炉进行再次气化的过程。但如图1 所示，在现有的飞灰气化技术中，经过第一过滤器4过滤至飞灰槽5内，飞灰在返灰吹送气的推动下是送入到第一气化炉3中的气化区2区中，而非送入到燃烧区1中，从而不能在含氧气化剂的作用下燃烧完全，降低了飞灰的碳转化率。并且，飞灰气流的通入会造成气化炉内流场产生偏流、短路现象，从而造成炉内温度分布不均匀，情况严重时，还会产生炉内结渣、无法返灰等现象，从而影响气化炉的正常操作。

因此，因此研究开发一种既能可以解决现场飞灰污染，同时又减少原煤产能浪费，稳定气化炉操作的控制系统，已经是一个值得研究的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术中的问题，本发明提供了一种U-gas气化炉飞灰返炉控制系统及方法，能够很好的解决飞灰污染问题，提高资源利用率率，增强气化炉操作安全性和稳定性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种U-Gas气化炉飞灰连续返炉控制系统，包括通过高效旋风输送管8连接待气灰分离储存装置的粉灰过滤收集排放装置，所述的粉灰过滤收集排放装置通过输送辅助气源管路系统连接气化炉装置，所述的气化炉装置上连接有保护气体输送管路；所述的气化炉装置与粉灰过滤收集装置之间设置有差值检测监控检测系统；

所述的粉灰过滤收集排放装置包括第二飞灰过滤器13，设置第二飞灰过滤器13下方的飞灰排放槽16，飞灰排放槽16的下方设置有飞灰发送罐17，飞灰发送罐17下方设置有旋转给料机18，旋转给料机18通过输灰管连接输送辅助气源管路系统中的辅助气源管道10；所述的飞灰排放槽16上方连接有第三过滤器12，第三过滤器12通过第三过滤器气源管路11连接输送辅助气源管路系统及连接火炬的放空管路及阀L；所述的飞灰发送罐17通过飞灰发送罐气源管路连接输送辅助气源管路系统；

第二飞灰过滤器13与飞灰排放槽16之间的管路上设置有第一阀组a，飞灰排放槽16与飞灰发送罐17之间的管道上设置有第二阀组b；所述的第三过滤器气源管路11上设置有第五阀组e；所述的飞灰发送罐气源管路上设置有第六阀组f；所述的输灰管上设置有第八控制阀h；

所述的第二飞灰过滤器13与飞灰发送罐17之间设置有平衡管管路14，平衡管路14上分别设置有第三阀组c和第四阀组d；

所述的输送辅助气源管路系统包括辅助气源管道10，辅助气源管道10分别连接第三过滤器气源管路11、飞灰发送罐气源管路和输灰管，最终与设置在第二气化炉6底部的返灰口连接；所述的飞灰发送罐气源管路和输灰管与辅助气源管路10之间的管路上设置有第七阀组g；所述的输灰管与返灰口之间的气源管路上设置有第九阀组i和第十阀组j；

所述的保护气体输送管路包括保护气体输送管7，设置在保护气体输送管7上的第十一阀组k；所述的保护气体输送管7一端与保护气体气源连接，另一端与气化炉装置中的第二气化炉6底部返灰口连接；差值检测监控检测系统分别连接飞灰排放槽16、飞灰发送罐17和第二气化炉6，以及监测监控仪表；所述的气化炉上分别连接气化炉的燃烧区和返灰口的辅助气源管路和保护气体输送管7；在第二气化炉6底部的返灰口设有温度检测仪表。

所述的第二飞灰过滤器13上设有第二飞灰过滤器13低料位开关及第二飞灰过滤器压力测量仪表；飞灰排放槽16上设有飞灰排放槽高低料位开关及飞灰排放槽压力测量仪表；所述的飞灰发送罐17上设有飞灰排放槽高低料位开关及压力测量仪表；

所述的气化炉装置包括第二气化炉6，设置在第二气化炉底部的飞灰返炉结构；

所述的飞灰返炉结构包括设置在第二气化炉6底部内的分布板及喷嘴出口，喷出口通过返灰管道连接返灰口；所述的返灰管道上设置有膨胀节；所述的返灰口设置在分布板下方100~300mm处的第二气化炉6上；

所述的U-Gas气化炉飞灰连续返炉控制系统的控制方法是这样实现的：

飞灰排放槽16接料程序：第二阀组b和第四阀组d关闭，第一阀组a和第三阀组c打开，带有粉尘的粗煤气经过管道8进入第二飞灰过滤器13，气体和飞灰分离，洁净气体从第二飞灰过滤器13顶部出去，分离下来的飞灰落入飞灰排放槽16；

飞灰排放槽16排料程序：关闭第一阀组a和第三阀组c，通过第三过滤器12对飞灰排放槽16进行充压，当压力与飞灰发送罐17压力一致时，打开第二阀组b和第四阀组d，向飞灰发送罐17内排灰，当飞灰排放槽16底料位消失或者飞灰发送罐17高料位显示有料时，关闭阀组第二阀组b和第四阀组d停止排料；飞灰排放槽16通过第三过滤器12将部分压力泄入火炬，当飞灰排放槽16与第二飞灰过滤器13压力一致时，停止泄压；进入飞灰排放槽16接料程序；

旋转给料机启动程序：当飞灰发送罐17有料后，点击启动按钮，程序自动打开阀组八控制阀h、第九阀组i、第十阀组j和第七阀组g，然后启动旋转给料机18，通过输灰管与辅助气源管路10将飞灰送入气化炉高温区；

当飞灰发送罐17低料位显示无料后，启动飞灰排放槽16排料程序，实现飞灰连续返炉；

所述的保护气体输送管路包括保护气体输送管7是这样工作的：

所述的第十阀组j与第十一阀组k为串级关系，即：当第十阀组j打开时，第十一阀组k为关闭；当第十阀组j关闭时，第十一阀组k为打开；

当第二气化炉6底部的返灰口设有温度检测仪表或差值检测监控检测系统达到设定值时，强制关闭第十阀组j、并停止旋转给料机18，向气化炉内吹送保护气，并通过报警提示操作人员，防止气化炉内高温物料返串如输粉管道10内造成事故；

所述的返灰口气速控制在8-10m/s；

所述的返灰口位置在分布板10底部100~300mm间；

所述的第二气化炉6操作调整为：返粉时中心管氧浓度降低5%-8%以内，，同时提高中心管气速5%-10%。

积极有益效果：本专利发明通过控制气化炉返粉，实现连续返粉，维持流化床气化炉的床层，稳定加煤系统操作，进而稳定气化炉工况，最大限度的减少原料煤消耗，大大降低了企业的生产成本，同时使得现场环境得到极大改善，为企业树绿色发展创造条件。

附图说明

图1为现有技术结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图中为：燃烧区1、气化区2、第一气化炉3、第一过滤器4、飞灰槽5、保第二气化炉6、护气体输送管7、含尘粗煤气管道8、过滤后的粗煤气输送管道9、辅助气源管道10、第三过滤器气源管路11、第三过滤器12、第二飞灰过滤器13、平衡管管路14、压差测量仪表15、飞灰排放槽16、飞灰发送罐17、旋转给料机18、第一阀组a、第二阀组b、第三阀组c、第四阀组d、第五阀组e、第六阀组f、第七阀组g、第八控制阀h、第九阀组i、第十阀组j、第十一阀组k。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型做进一步的说明：

如图1所示，一种U-Gas气化炉飞灰连续返炉控制系统，包括通过高效旋风输送管8连接待气灰分离储存装置的粉灰过滤收集排放装置，所述的粉灰过滤收集排放装置通过输送辅助气源管路系统连接气化炉装置，所述的气化炉装置上连接有保护气体输送管路；所述的气化炉装置与粉灰过滤收集装置之间设置有差值检测监控检测系统；

所述的粉灰过滤收集排放装置包括第二飞灰过滤器13，设置第二飞灰过滤器13下方的飞灰排放槽16，飞灰排放槽16的下方设置有飞灰发送罐17，飞灰发送罐17下方设置有旋转给料机18，旋转给料机18通过输灰管连接输送辅助气源管路系统中的辅助气源管道10；所述的飞灰排放槽16上方连接有第三过滤器12，第三过滤器12通过第三过滤器气源管路11连接输送辅助气源管路系统及连接火炬的放空管路及阀L；所述的飞灰发送罐17通过飞灰发送罐气源管路连接输送辅助气源管路系统；含尘粗煤气管道8和过滤后的粗煤气输送管道9分别连接第二飞灰过滤器13；

第二飞灰过滤器13与飞灰排放槽16之间的管路上设置有第一阀组a，飞灰排放槽16与飞灰发送罐17之间的管道上设置有第二阀组b；所述的第三过滤器气源管路11上设置有第五阀组e；所述的飞灰发送罐气源管路上设置有第六阀组f；所述的输灰管上设置有第八控制阀h；

所述的第二飞灰过滤器13与飞灰发送罐17之间设置有平衡管管路14，平衡管路14上分别设置有第三阀组c和第四阀组d；

所述的输送辅助气源管路系统包括辅助气源管道10，辅助气源管道10分别连接第三过滤器气源管路11、飞灰发送罐气源管路和输灰管，最终与设置在第二气化炉6底部的返灰口连接；所述的飞灰发送罐气源管路和输灰管与辅助气源管路10之间的管路上设置有第七阀组g；所述的输灰管与返灰口之间的气源管路上设置有第九阀组i和第十阀组j；

所述的保护气体输送管路包括保护气体输送管7，设置在保护气体输送管7上的第十一阀组k；所述的保护气体输送管7一端与保护气体气源连接，另一端与气化炉装置中的第二气化炉6底部返灰口连接；差值检测监控检测系统分别连接飞灰排放槽16、飞灰发送罐17和第二气化炉6，以及监测监控仪表；所述的气化炉上分别连接气化炉的燃烧区和返灰口的辅助气源管路和保护气体输送管7；在第二气化炉6底部的返灰口设有温度检测仪表。

所述的第二飞灰过滤器13上设有第二飞灰过滤器13低料位开关及第二飞灰过滤器13压力测量仪表；飞灰排放槽16上设有飞灰排放槽高低料位开关及飞灰排放槽压力测量仪表；所述的飞灰发送罐17上设有飞灰排放槽高低料位开关及压力测量仪表；

所述的气化炉装置包括第二气化炉6，设置在第二气化炉底部的飞灰返炉结构；

所述的飞灰返炉结构包括设置在第二气化炉6底部内的分布板及喷嘴出口，喷出口通过返灰管道连接返灰口；所述的返灰管道上设置有膨胀节；所述的返灰口设置在分布板下方100~300mm处的第二气化炉6上；

所述的U-Gas气化炉飞灰连续返炉控制系统的控制方法是这样实现的：

飞灰排放槽16接料程序：第二阀组b和第四阀组d关闭，第一阀组a和第三阀组c打开，带有粉尘的粗煤气经过管道8进入第二飞灰过滤器13，气体和飞灰分离，洁净气体从第二飞灰过滤器13顶部出去，分离下来的飞灰落入飞灰排放槽16；

飞灰排放槽16排料程序：关闭第一阀组a和第三阀组c，通过第三过滤器12对飞灰排放槽16进行充压，当压力与飞灰发送罐17压力一致时，打开第二阀组b和第四阀组d，向飞灰发送罐17内排灰，当飞灰排放槽16底料位消失或者飞灰发送罐17高料位显示有料时，关闭阀组第二阀组b和第四阀组d停止排料；飞灰排放槽16通过第三过滤器12将部分压力泄入火炬，当飞灰排放槽16与第二飞灰过滤器13压力一致时，停止泄压；进入飞灰排放槽16接料程序；

旋转给料机启动程序：当飞灰发送罐17有料后，点击启动按钮，程序自动打开阀组八控制阀h、第九阀组i、第十阀组j和第七阀组g，然后启动旋转给料机18，通过输灰管与辅助气源管路10将飞灰送入气化炉高温区；

当飞灰发送罐17低料位显示无料后，启动飞灰排放槽16排料程序，实现飞灰连续返炉；

所述的保护气体输送管路包括保护气体输送管7是这样工作的：

所述的第十阀组j与第十一阀组k为串级关系，即：当第十阀组j打开时，第十一阀组k为关闭；当第十阀组j关闭时，第十一阀组k为打开；

当第二气化炉6底部的返灰口设有温度检测仪表或差值检测监控检测系统达到设定值时，强制关闭第十阀组j、并停止旋转给料机18，向气化炉内吹送保护气，并通过报警提示操作人员，防止气化炉内高温物料返串如输粉管道10内造成事故；

所述的返灰口气速控制在8-10m/s，气速的控制，气速过低，飞灰在返灰口聚集，容易造成结渣；气速过高，破坏炉内流化状态。

所述的返灰口位置在分布板10底部100~300mm间，开口位置过高，飞灰随着气流带出气化炉，反应不完全；开口位置过低，不能喷如高温区，反应不完全。

所述的第二气化炉6操作调整为：原来控制中心管氧浓度≤55%，返粉时应控制在50%以内，不然很容造成气化炉内结渣；同时提高中心管气速5%-10%，中心管氧浓度降低5%~8%，已减少返粉气量对气化炉内流化状态的影响。

本专利发明通过控制气化炉返粉，实现连续返粉，维持流化床气化炉的床层，稳定加煤系统操作，进而稳定气化炉工况，最大限度的减少原料煤消耗，大大降低了企业的生产成本，同时使得现场环境得到极大改善，为企业树绿色发展创造条件。

以上实施案例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等，均应视为本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种U-Gas气化炉飞灰连续返炉控制系统，包括通过高效旋风输送管（8）连接待气灰分离储存装置的粉灰过滤收集排放装置，所述的粉灰过滤收集排放装置通过输送辅助气源管路系统连接气化炉装置，所述的气化炉装置上连接有保护气体输送管路；所述的气化炉装置与粉灰过滤收集装置之间设置有差值检测监控检测系统；

所述的粉灰过滤收集排放装置包括第二飞灰过滤器（13），设置第二飞灰过滤器（13）下方的飞灰排放槽（16），飞灰排放槽（16）的下方设置有飞灰发送罐（17），飞灰发送罐（17）下方设置有旋转给料机（18），旋转给料机（18）通过输灰管连接输送辅助气源管路系统中的辅助气源管道（10）；所述的飞灰排放槽（16）上方连接有第三过滤器（12），第三过滤器（12）通过第三过滤器气源管路（11）连接输送辅助气源管路系统及连接火炬的放空管路及阀L；所述的飞灰发送罐（17）通过飞灰发送罐气源管路连接输送辅助气源管路系统；

所述的输送辅助气源管路系统包括辅助气源管道（10），辅助气源管道（10）分别连接第三过滤器气源管路（11）、飞灰发送罐气源管路和输灰管，最终与设置在第二气化炉（6）底部的返灰口连接；所述的飞灰发送罐气源管路和输灰管与辅助气源管路（10）之间的管路上设置有第七阀组（g）；所述的输灰管与返灰口之间的气源管路上设置有第九阀组（i）和第十阀组（j）；

所述的保护气体输送管路包括保护气体输送管（7），设置在保护气体输送管（7）上的第十一阀组（k）；所述的保护气体输送管（7）一端与保护气体气源连接，另一端与气化炉装置中的第二气化炉（6）底部返灰口连接；差值检测监控检测系统分别连接飞灰排放槽（16）、飞灰发送罐（17）和第二气化炉（6），以及监测监控仪表；所述的气化炉上分别连接气化炉的燃烧区和返灰口的辅助气源管路和保护气体输送管（7）；在第二气化炉（6）底部的返灰口设有温度检测仪表；

所述的飞灰返炉结构包括设置在第二气化炉（6）底部内的分布板及喷嘴出口，喷出口通过返灰管道连接返灰口；所述的返灰管道上设置有膨胀节；所述的返灰口设置在分布板下方100~300mm处的第二气化炉（6）上。

2.根据权利要求1所述的一种U-Gas气化炉飞灰连续返炉控制系统，其特征在于：所述的第二飞灰过滤器（13）与飞灰排放槽（16）之间的管路上设置有第一阀组（a），飞灰排放槽（16）与飞灰发送罐（17）之间的管道上设置有第二阀组（b）；所述的第三过滤器气源管路（11）上设置有第五阀组（e）；所述的飞灰发送罐气源管路上设置有第六阀组（f）；所述的输灰管上设置有第八控制阀（h）；所述的第二飞灰过滤器（13）与飞灰发送罐（17）之间设置有平衡管管路（14），平衡管路（14）上分别设置有第三阀组（c）和第四阀组（d）。

3.根据权利要求1所述的一种U-Gas气化炉飞灰连续返炉控制系统，其特征在于：所述的第二飞灰过滤器（13）上设有第二飞灰过滤器（13）低料位开关及第二飞灰过滤器压力测量仪表；飞灰排放槽（16）上设有飞灰排放槽高低料位开关及飞灰排放槽压力测量仪表；所述的飞灰发送罐（17）上设有飞灰排放槽高低料位开关及压力测量仪表。

4.根据权利要求1所述的一种U-Gas气化炉飞灰连续返炉控制系统，其特征在于：所述的气化炉装置包括第二气化炉（6），设置在第二气化炉底部的飞灰返炉结构。

5.如权利要求1所述的一种U-Gas气化炉飞灰连续返炉控制系统的控制方法，其特征在于，是这样实现的：

飞灰排放槽（16）接料程序：第二阀组（b）和第四阀组（d）关闭，第一阀组（a）和第三阀组（c）打开，带有粉尘的粗煤气经过管道（8）进入第二飞灰过滤器（13），气体和飞灰分离，洁净气体从第二飞灰过滤器（13）顶部出去，分离下来的飞灰落入飞灰排放槽（16）；

飞灰排放槽（16）排料程序：关闭第一阀组（a）和第三阀组（c），通过第三过滤器（12）对飞灰排放槽（16）进行充压，当压力与飞灰发送罐（17）压力一致时，打开第二阀组（b）和第四阀组（d），向飞灰发送罐（17）内排灰，当飞灰排放槽（16）底料位消失或者飞灰发送罐（17）高料位显示有料时，关闭阀组第二阀组（b）和第四阀组（d）停止排料；飞灰排放槽（16）通过第三过滤器（12）将部分压力泄入火炬，当飞灰排放槽（16）与第二飞灰过滤器（13）压力一致时，停止泄压；进入飞灰排放槽（16）接料程序；

旋转给料机启动程序：当飞灰发送罐（17）有料后，点击启动按钮，程序自动打开阀组八控制阀（h）、第九阀组（i）、第十阀组（j）和第七阀组（g），然后启动旋转给料机（18），通过输灰管与辅助气源管路（10）将飞灰送入气化炉高温区；

当飞灰发送罐（17）低料位显示无料后，启动飞灰排放槽（16）排料程序，实现飞灰连续返炉；

所述的保护气体输送管路包括保护气体输送管（7）是这样工作的：

所述的第十阀组（j）与第十一阀组（k）为串级关系，即：当第十阀组（j）打开时，第十一阀组（k）为关闭；当第十阀组（j）关闭时，第十一阀组（k）为打开；当第二气化炉（6）底部的返灰口设有温度检测仪表或差值检测监控检测系统达到设定值时，强制关闭第十阀组（j）、并停止旋转给料机（18），向气化炉内吹送保护气，并通过报警提示操作人员，防止气化炉内高温物料返串如输粉管道（10）内造成事故。

6.根据权利要求5所述的一种U-Gas气化炉飞灰连续返炉控制系统的控制方法，其特征在于：所述的返灰口气速控制在8-10m/s；所述的返灰口位置在分布板（10）底部100~300mm间；所述的第二气化炉（6）操作调整为：返粉时中心管氧浓度降低5%-8%，同时适当提高中心管气速5%-10%。

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