CN107189823A - 一种高循环倍率流化床气化炉在线加砂装置及加砂方法 - Google Patents
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Abstract
一种高循环倍率流化床气化炉在线加砂装置及加砂方法，属于煤化工领域，其特征在于：包括依次连通的布袋除尘器、储砂罐、加砂罐和发送器；储砂罐的顶部设置布袋除尘器，底部设置有松动器；布袋反吹器和松动器均与低压气源相连接；加砂罐的顶部设置快速加压器，底部设置有流化器；快速加压器和流化器均与高压气源相连接；储砂罐的顶部与加砂罐的顶部间设置平衡器。通过流化器调节气体对加砂罐中砂子进行吹扫，可有效防止砂子架桥或挂壁造成下料不畅；通过可控压发送器对输送气进行调节，实现加砂速率可控性；该装置系统操作灵活度高，砂子粒径范围广，在保障高循环倍率流化床气化炉开车过程稳定、降低开车成本方面有显著效果。
Description
技术领域
本发明属于煤化工领域，尤其涉及一种高循环倍率流化床气化炉在线加砂装置及加砂方法。
背景技术
我国拥有丰富的煤炭资源，在我国能源消费和生产中，煤炭作为主导能源，占比较高。以2015年为例，全年煤炭消费39.6亿吨，约占世界煤炭消费总量的50.6%，占我国能源消费总量的64%。我国已探明的褐煤保有储量达1291亿吨，占全国煤炭储量的13%。但由于褐煤水分含量高、热值较低、且热稳定性较差、不宜长距离运输，直接作为大规模气化原料又有很大局限性，目前仅作为局部地区动力燃料，开发率较低，目前仅占全国煤炭产量的4-5%。但随着我国国民经济的飞速发展，高热值的优质煤种已被大量利用，因此褐煤深加工对于保障国家能源供应具有非常重要的意义。
褐煤气化技术是煤化工合成、煤液化、IGCC 技术等高新洁净煤利用技术的先导性技术。但目前国内外褐煤利用的主要手段仍然是作为电站、工业锅炉的直接燃料，附加值不高；另有少部分褐煤通过提质转变为烟煤、型煤或半焦，但还需粉碎、制浆后才能气化，总体上存在工艺路线长、投资大等不利因素。总之，由于目前尚不存在一种将褐煤直接转化为合成气的成熟工艺，极大地限制了褐煤的洁净、高附加值利用。
高循环倍率流化床气化炉能有效的解决褐煤气化的技术瓶颈，使碳转化率达99%以上，可真正实现褐煤的高效清洁利用。但高循环倍率流化床气化炉装置在开车初期，首先需要氮气在气化炉内建立砂子循环流化状态，然后通过开工加热炉燃烧柴油产生的高温烟气逐渐将气化炉升温至约650℃，接着通过柴油喷枪往气化炉内喷入柴油，通过柴油在气化炉内的燃烧继续升温至约950℃，然后开始往气化炉投入煤粉，气化炉逐渐转入正常运行。由于循环流化床气化炉内为耐火衬里材料，耐火衬里升温速率通常要求不超过50℃ /h。因此循环流化床气化炉开车时间很长，砂子在气化炉中以非常高的循环倍率运转，不断的磨损，使砂子粒径不断变细，导致气化炉中砂子减少，致使气化炉流化恶化，最终无法满足投煤条件，需停车后重新加砂，增加了开车成本。
发明内容
本发明的目的在于解决高循环倍率流化床气化炉开车过程出现的砂子损失造成流化紊乱的缺陷，提供了一种能实现高循环倍率流化床气化炉在线加砂的装置及加砂方法。
本发明所述的高循环倍率流化床气化炉在线加砂装置，包括依次连通的布袋除尘器、储砂罐、加砂罐和发送器；所述发送器的出口端经管线分别与高循环倍率流化床气化炉和高压气源相连接；所述储砂罐的顶部设置布袋除尘器，底部设置有松动器；所述布袋反吹器和松动器均与低压气源相连接；所述加砂罐的顶部设置快速加压器，底部设置有流化器；所述快速加压器和流化器均与高压气源相连接；在所述储砂罐的顶部与加砂罐的顶部之间设置有平衡器。通过快速加压器与平衡器可实现对加砂罐的交变压控制，使加砂罐可适用于高循环倍率流化床气化炉不同压力下的在线加砂。
本发明所述的高循环倍率流化床气化炉在线加砂装置，所述储砂罐与加砂罐之间设置有储砂罐切断阀；所述加砂罐与发送器之间设置有耐磨盘阀，可控制输沙速率及输沙管线的气速。
本发明所述的高循环倍率流化床气化炉在线加砂装置，所述发送器为可控压发送器，即可在气化炉不同操作压力的工况下进行在线加砂，又可实现对加砂速率的控制。
本发明所述的高循环倍率流化床气化炉在线加砂装置，所述低压气源和高压气源包括氮气或二氧化碳或氮气与二氧化碳混合气。
本发明所述的高循环倍率流化床气化炉在线加砂装置，所述松动器设置有1-5个；当设置数量大于1时，所述松动器呈并联设置。
本发明所述的高循环倍率流化床气化炉在线加砂装置，所述快速加压器设置有2-4个，所述快速加压器呈并联设置。
本发明所述的高循环倍率流化床气化炉在线加砂装置，所述流化器设置有2-10个，所述流化器呈并联设置。
本发明所述的高循环倍率流化床气化炉在线加砂方法，包括如下步骤：
1）将石英砂经储砂罐进入加砂罐；加砂罐内的石英砂量根据加砂罐的承载量信息控制储砂罐切断阀的开关，完成储砂罐对加砂罐内石英砂间断性补加；
2）平衡器检测储砂罐与加砂罐之间的压差，以保证储砂罐中的石英砂可顺利进入加砂罐；加砂罐的操作压力比高倍率循环流化床气化炉运行压力高0.3MPa-0.8Mpa，以确保加砂罐内的石英砂通过控压发送器通畅输出；
3）高压气源通过流化器在加砂罐罐体底部与石英砂混合，流化并助推煤粉，使其连续、均匀进入发送器；
4）高压气源经发送器调节后与发送器内的石英砂充分混合，并通过气力将石英砂输送至高倍率循环流化床气化炉；发送器根据实际所需的加砂压力或加砂速度对高压气源进行调节；
5）加砂罐内石英砂发生架桥、挂壁时，加砂罐内石英砂下料缓慢或无下料，流化器根据系统反馈调节管线内的高压气源进入加砂罐流化器入口，并通过快速加压器对加砂罐内石英砂进行迅速加压反吹扫，打乱架桥的秩序，同时使结块挂壁的石英砂在吹扫气的压力下自由脱落，使石英砂重新呈松散状态；流化器还可以定时对加砂罐内石英砂进行实时吹扫，以避免加砂罐内石英砂异常情况的发生。
本发明所述的高循环倍率流化床气化炉在线加砂方法，所述石英砂的砂子粒径范围为20-220微米或220-850微米，所述加砂罐的操作压力范围为常压-4MPa。
本发明所述的高循环倍率流化床气化炉在线加砂装置及加砂方法，通过流化器调节气体对加砂罐中砂子进行连续或间断的吹扫，可有效防止砂子架桥或挂壁造成下料不畅；通过快速加压器和平衡器可实现加砂罐的交变压操作，满足高循环倍率流化床气化炉在线加砂的要求；通过可控压发送器对输送气进行调节，实现加砂速率可控性；该装置系统操作灵活度高，砂子粒径范围广，在保障高循环倍率流化床气化炉开车过程稳定、降低开车成本方面有显著效果。
附图说明
图1为本发明的装置整体结构示意图
其中，1-储砂罐、2-加砂罐、3-气化炉、4-布袋反吹器、5-松动器、6-快速加压器、7-流化器、8-发送器、9-耐磨盘阀、10-储砂罐切断阀、11-平衡器、12-布袋除尘器、13-切断阀、14-低压气源、15-高压气源。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明所述高循环倍率流化床气化炉3在线加砂装置及加砂方法进行详细说明。
如图1，本发明所述高循环倍率流化床气化炉3在线加砂装置包括依次连通的布袋除尘器12、储砂罐1、加砂罐2和发送器8；所述发送器8的出口端经管线分别与高循环倍率流化床气化炉3和高压气源15相连接；所述储砂罐1的顶部设置布袋除尘器12，底部设置有松动器5；所述布袋反吹器4和松动器5均与低压气源14相连接；所述加砂罐2的顶部设置快速加压器6，底部设置有流化器7；所述快速加压器6和流化器7均与高压气源15相连接；在所述储砂罐1的顶部与加砂罐2的顶部之间设置有平衡器11，用于调节储砂罐1与加砂罐2之间的压差，确保石英砂在储砂罐1内稳定输出。发送器8的石英砂出口经设有切断阀13的管线与高倍率循环流化气化炉3的石英砂入口相连。所述加砂罐2与发送器8之间设置有耐磨盘阀9，可控制输沙速率及输沙管线的气速。低压气源14的出口管线分为两路，分别是:第一路通过布袋反吹器4与布袋除尘器12的上端反吹气入口相连，其目的是对布袋除尘器12内布袋滤芯进行间接气流吹扫，防止细砂在布袋滤芯挂壁、堵塞；第二路通过松动器5与储砂罐1的下端流化气入口相连，其目的是对储砂罐1内石英砂进行间接或连续气流吹扫，防止储砂罐1内石英砂架桥、挂壁。高压气源15的出口管线分为三路，分别是：第一路通过快速加压器6与加砂罐2的上端的加压入口相连，其目的是对加砂罐2快速加压，提高加砂罐2的压力；第二路通过流化器7与加砂罐2的下端流化气入口相连，其目的是对加砂罐2内石英砂进行间接或连续气流吹扫，防止加砂罐2内石英砂架桥、挂壁；第三路与发送器8入口相连，其目是连续提供输送气流的作用。石英砂在发送器8内与加压输送气完全混合，并经控压发送器8夹带输送至高倍率循环流化床气化炉3。
本发明所述的松动器5的数量设置为4个并联设置，并均匀布排在储砂罐1罐体下部；快速加压器6的数量设置为4个并联设置并均匀布排在加砂罐2罐体上部；流化气的数量设置为5个并联设置，并均匀布排在加砂罐2罐体下部，以确保装置的通畅和石英砂的动态稳定性；根据具体使用环境，可根据不同的化工用途，输送气源包括氮气或二氧化碳或氮气与二氧化碳的混合气。通过调节输送气的组分，能够实现输送气的经济性能。输送气通过发送器8与石英砂混合，可以达到连续稳定输送石英砂的效果。
装置正常运行时，石英砂经储砂罐1进入加砂罐2，加砂罐2内的石英砂量根据发送罐承载量信息控制储砂罐切断阀10的开关，完成储砂罐1对加砂罐2内石英砂间断性补加；平衡器11时刻检测储砂罐1与加砂罐2之间的压差，以保证储砂罐1中的石英砂顺利进入加砂罐2；加砂罐2的操作压力比高倍率循环流化床气化炉3运行压力高0.3MPa-0.8Mpa，以确保加砂罐2内的石英砂通过发送器8通畅输出；一路高压气源15通过流化器在加砂罐2罐体底部与石英砂混合，流化并助推石英砂，使其连续、均匀进入发送器8；同时，一路高压气源15经发送器8调节后与发送器8内的石英砂充分混合，并通过气力将石英砂输送至高倍率循环流化床气化炉3。当加砂罐2内石英砂发生架桥、挂壁时，加砂罐2内石英砂下料缓慢或无下料，流化器7根据系统反馈调节管线内的高压气源15进入加砂罐2流化器7入口，并通过快速加压器6对加砂罐2内石英砂进行迅速加压反吹扫。打乱架桥的秩序，同时使结块挂壁的石英砂在吹扫气的压力下自由脱落，使石英砂重新呈松散状态。根据实际使用情况，可设定流化器7定时对加砂罐2内石英砂进行实时吹扫，以避免加砂罐2内石英砂异常情况的发生。
Claims (9)
1.一种高循环倍率流化床气化炉在线加砂装置，其特征在于：包括依次连通的布袋除尘器（12）、储砂罐（1）、加砂罐（2）和发送器（8）；所述发送器（8）的出口端经管线分别与高循环倍率流化床气化炉（3）和高压气源（15）相连接；所述储砂罐（1）的顶部设置布袋除尘器（12），底部设置有松动器（5）；所述布袋反吹器（4）和松动器（5）均与低压气源（14）相连接；所述加砂罐（2）的顶部设置快速加压器（6），底部设置有流化器（7）；所述快速加压器（6）和流化器（7）均与高压气源（15）相连接；在所述储砂罐（1）的顶部与加砂罐（2）的顶部之间设置有平衡器（11）。
2.根据权利要求1所述的高循环倍率流化床气化炉在线加砂装置，其特征在于：所述储砂罐（1）与加砂罐（2）之间设置有储砂罐切断阀（10）；所述加砂罐（2）与发送器（8）之间设置有耐磨盘阀（9）。
3.根据权利要求2所述的高循环倍率流化床气化炉在线加砂装置，其特征在于：所述发送器（8）为可控压发送器（8）。
4.根据权利要求3所述的高循环倍率流化床气化炉在线加砂装置，其特征在于：所述低压气源（14）和高压气源（15）包括氮气或二氧化碳或氮气与二氧化碳混合气。
5.根据权利要求4所述的高循环倍率流化床气化炉在线加砂装置，其特征在于：所述松动器（5）设置有1-5个；当设置数量大于1时，所述松动器（5）呈并联设置。
6.根据权利要求5所述的高循环倍率流化床气化炉在线加砂装置，其特征在于：所述快速加压器（6）设置有2-4个，所述快速加压器（6）呈并联设置。
7.根据权利要求6所述的高循环倍率流化床气化炉在线加砂装置，其特征在于：所述流化器（7）设置有2-10个，所述流化器（7）呈并联设置。
8.一种高循环倍率流化床气化炉在线加砂方法，其特征在于包括如下步骤：
1）将石英砂经储砂罐（1）进入加砂罐（2）；加砂罐（2）内的石英砂量根据加砂罐（2）的承载量信息控制储砂罐切断阀（10）的开关，完成储砂罐（1）对加砂罐（2）内石英砂间断性补加；
2）平衡器（11）检测储砂罐（1）与加砂罐（2）之间的压差，以保证储砂罐（1）中的石英砂可顺利进入加砂罐（2）；加砂罐（2）的操作压力比高倍率循环流化床气化炉（3）运行压力高0.3MPa-0.8Mpa，以确保加砂罐（2）内的石英砂通过控压发送器（8）通畅输出；
3）高压气源（15）通过流化器（7）在加砂罐（2）罐体底部与石英砂混合，流化并助推石英砂，使其连续、均匀进入发送器（8）；
4）高压气源（15）经发送器（8）调节后与发送器（8）内的石英砂充分混合，并通过气力将石英砂输送至高倍率循环流化床气化炉（3）；
5）加砂罐（2）内石英砂发生架桥、挂壁时，加砂罐（2）内石英砂下料缓慢或无下料，流化器（7）根据系统反馈调节管线内的高压气源（15）进入加砂罐（2）流化器（7）入口，并通过快速加压器（6）对加砂罐（2）内石英砂进行迅速加压反吹扫，打乱架桥的秩序，同时使结块挂壁的石英砂在吹扫气的压力下自由脱落，使石英砂重新呈松散状态；流化器（7）还可以定时对加砂罐（2）内石英砂进行实时吹扫，以避免加砂罐（2）内石英砂异常情况的发生。
9.根据权利要求8所述的高循环倍率流化床气化炉在线加砂方法，其特征在于：所述石英砂的砂子粒径范围为20-220微米或220-850微米；所述加砂罐（2）的操作压力范围为常压-4MPa。
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