CN108679602A - 增压流化床二次风协同进料装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增压流化床二次风协同进料装置，包括储料罐、星型给料器、下料管、气固分离器、螺旋进料器、压差控制器、补气管和二次风管，储料罐、星型给料器、下料管、气固分离器和螺旋进料器从上到下依次相连，储料罐上部设有补压入口，储料罐和下料管分别通过压力管与压差调节器相连，补气管与下料管上部相连，下料管通过气固分离器分别与二次风管和螺旋进料器相连，二次风管和螺旋进料器分别连接增压流化床。本发明还公开了该装置对增压流化床进料的方法。本发明可解决增压流化床进料口堵塞、增压运行工况下进料不稳定等问题，实现物料在不同压力条件下连续稳定地投入增压流化床。

Description

增压流化床二次风协同进料装置及方法

技术领域

本发明属于锅炉辅机领域，具体涉及一种增压流化床二次风协同进料装置及使用该装置进料的方法。

背景技术

增压流化床具有炉膛热负荷高、燃烧效率高、脱硫效率高等优点，因而在煤和生物质气化等工业过程有前景。由于增压流化床在较高压力条件下运行，进料点在床层以下，补气携带进料的方式容易使燃料堵塞在进料口处，并改变床层流型，所以一般均采用密封性强的增压进料装置。现有增压进料方式多为机械进料，而机械进料大都要求高密封性，其制造和维护成本较高。

公开号为CN102492444A的专利申请公开了一种用于流化床生物质快速热解的螺旋进料器，采用搅拌装置和螺旋进料器，但该装置使用条件为常压。公开号为CN101760246A的专利申请公开了一种用于加压流化床气化炉的生物质进料器，该发明借鉴磁力传动的基本原理，分别对搅拌装置和螺旋进料装置进行了改装，从而实现密封转动，然而该装置在加压条件下运行时，螺旋进料器的螺杆会形成气路，从而造成进料口严重漏风。公开号为CN102533344A的专利申请报道了一种高压星型给料器，该给料器采用整体密封，利用高压吹扫使轴承在高压下密封，高压吹扫密封保证内部转子与外界的气密性，然而对转子内部空间的压力有影响，容易产生压力波动，因而在压力条件下进料的连续性和稳定性没有保证。

因此，开发适用于增压流化床的进料装置，既能够保证增压流化床物料的连续投放，又可实现进料量精准控制，还对压力波动的适应性好，从而实现增压流化床连续稳定运行，可作为增压富氧燃烧技术提供技术选择，对实现能源的高效清洁利用具有重要意义。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种增压流化床的进料装置，旨在解决增压流化床进料口堵塞、增压运行工况下进料不稳定等问题，实现物料在不同压力条件下连续稳定地投入增压流化床。

本发明的另一目的在于提供使用上述增压流化床进料装置对增压流化床进料的方法。

技术方案：本发明提供一种增压流化床二次风协同进料装置，该装置包括储料罐、星型给料器、下料管、气固分离器、螺旋进料器、压差控制器、补气管和二次风管，储料罐、星型给料器、下料管、气固分离器和螺旋进料器从上到下依次相连，储料罐上部设有补压入口，储料罐和下料管分别通过压力管与压差调节器相连，补气管与下料管上部相连，下料管通过气固分离器分别与二次风管和螺旋进料器相连，二次风管和螺旋进料器分别连接增压流化床。

星型给料器包括调频电机、减速器、圆柱形壳体和设置在圆柱形壳体内的星型转子，星型转子上焊接有隔板，隔板与隔板之间形成扇形空腔，隔板与圆柱形壳体内壁间隔控制在1mm以内。调频电机连接减速器，减速器用于实现星型转子的低转速运行，减速器再连接圆柱形壳体内部的星型转子。调频电机启动，经过减速器减速后带动星型转子旋转，固体颗粒从壳体上部的进料口进入空腔，旋转半周后从壳体下部的出料口排出。优选地，调频电机的频率为1～50Hz。

气固分离器可以为本领域已知的惯性分离装置。

作为本发明一个优选的方案，气固分离器内部空间被第一隔板分隔成固相通道和气相通道，第一隔板上部竖直设置，下部向气相通道方向倾斜，使得固相通道和气相通道相互连通；固相通道上端与下料管出口相连，下端与螺旋进料器进料口相连；气固分离器在远离固相通道的侧壁上端设有出风口，出风口与二次风管相连。出风口所在的侧壁上还设有第二隔板，第二隔板向第一隔板方向倾斜，第二隔板下端在第一隔板下端上方，第一隔板和所述第二隔板与竖直方向的夹角分别为35～55度。

二次风预热后通过补气管进入下料管上端，干燥物料颗粒，进入气固分离器时，其中的物料颗粒在重力与惯性作用及双层隔板的拦截下落入螺旋进料器的进料口，二次风则通过二次风管送入炉膛。

压差控制器通过罐体压力管连接储料罐上部，通过下料管压力管连接下料管上端星型给料器出口的位置。压差控制器构造成控制储料罐压力与下料管顶端的压力差为增压流化床运行压力的3～5％，保证储料罐中的固体颗粒连续稳定地进入星型给料器空腔内。

螺旋进料器包括调频电机、卧式圆柱形壳体和连接在壳体内的螺杆，壳体左侧上方与下料管相连，螺杆尾部与增压流化床床层相接。调频电机启动带动壳体内螺杆，物料随螺杆转动，推入增压流化床床层。

储料罐和下料管的压力数据传送至压差调节器，料罐补压气从储料罐上部补压入口通入。预热后的二次风自补气管斜吹进入下料管，携带物料颗粒经过气固分离器，气流进入二次风管送入流化床稀相区，物料进入螺旋进料器。

本发明另一方面提供使用上述增压流化床二次风协同进料装置对增压流化床进料的方法，包括以下步骤：

1)启动星型给料器，通过补压入口对储料罐补气，压差控制器监控储料罐与下料管上端的压力差，并将压力差控制为增压流化床运行压力的3～5％；

2)使物料从储料罐落入星型给料器，补气管将预热至低于物料挥发分析出温度的二次风通入到下料管上部，星型给料器将物料运送至下料管，下料管中的物料被来自补气管的二次风干燥，随后与二次风一起进入气固分离器；

3)在气固分离器中，物料中的固体颗粒在重力作用下落入螺旋进料器，然后在螺杆的转动中被推送进入炉膛；物料粉末在二次风气流作用下通过气固分离器的出风口进入二次风管，送入炉膛稀相区，斜向下吹入炉膛。

步骤2)中，假设物料挥发分析出温度为T，二次风的温度优选为大于等于T-60，小于T-30。

有益效果：与现有的增压流化床进料装置相比，本发明具有如下特色及优点：

1、本发明采用压差控制器将星型给料器入口与出口压差控制在增压流化床运行压力的3～5％左右，星型给料器转子上的隔板与壳体内侧间距控制在1mm以内，保证一定的压差使得物料均匀地进入星型给料器空腔，从而实现星型给料器均匀出料。

2、本发明的装置中，二次风经过预热后送入下料管，协同物料在下料管中运动，物料在空气中会吸收一定的水分，预热气体将物料中的水分蒸发出来，有利于物料的着火，改善增压流化床的燃烧状况。

3、本发明的装置采用螺旋进料器结合二次风协同进料的方法，螺旋进料器将物料用机械方式推送入床层，可以避免物料堵塞在进料口，也可减少补压对床层流型造成的影响。

4、本发明的装置中，下料管补气用作二次风；本发明提出简易的U型双隔板气固分离器，利用重力与惯性分离的原理，将分离所得的气体作为二次风送入炉膛，而物料被螺旋进料器推入床层，增压流化床分级配风有利于改善增压流化床燃烧状况，提高增压流化床燃尽率，补气用作二次风的方法实现了在均匀连续进料的同时，实现增压流化床分级配风。

附图说明

图1为增压流化床进料装置的结构示意图；

图2为U型双隔板气固分离器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图与实施例，对本发明作进一步的说明。应当理解，此处所描述的实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明，本实例物料为煤颗粒。

如图1所示，燃煤增压流化床二次风协同进料装置包括星型给料器、压差控制单元、下料补气单元和螺旋进料器单元。

星型给料器包括调频电机1、减速器2、壳体3和星型转子4。星型转子4上焊接有隔板，隔板与隔板之间形成扇形空腔，隔板与壳体内壁间隔控制在1mm以内，星型转子4联轴接减速器2，减速器2接调频电机1。调频电机1启动，经过减速器2减速后带动星型转子4旋转，煤颗粒从进料口进入空腔，旋转半周后从出料口下落入下料补气单元。

压差控制单元包括储料罐5、罐体压力管6、压差控制器7和下料管压力管8。储料罐5上部引出罐体压力管6，将储料罐5的压力数据传送至压差控制器7，下料管10上部引出下料管压力管8，将下料管10的压力数据传送至压差控制器7。补压气从储料罐5上部补压入口A通入储料罐5中，压差控制器7控制储料罐5压力与下料管10顶端压力的压力差为增压流化床运行压力的3～5％左右，保证储料罐5中的煤颗粒连续稳定地进入星型给料器空腔内。

下料补气单元包括补气管9、下料管10、气固分离器11和二次风管12。

结合图2所示，气固分离器11为U型双隔板气固分离器，气固分离器11包括上端面、侧壁和下端面，上端面水平设置，侧壁竖直设置，下端面向固相通道下端倾斜。U型双隔板气固分离器内部空间被第一隔板18分隔成固相通道11a和气相通道11b。第一隔板18上部竖直设置，下部向与竖直方向逆时针偏转45°的角度倾斜，使得固相通道11a和气相通道11b相互连通。

固相通道11a由气固分离器11的侧壁17和第一隔板18围成；固相通道11a上端与下料管10下端出口相连，下端与螺旋进料器上端进口相连。气固分离器11在远离固相通道11a的侧壁19上端设有出风口，出风口与二次风管12相连。第一隔板18竖直设置的上部与偏转的下部交点处与固相通道下端的距离为4r。固相通道11a和气相通道11b连通处截面宽度与下料管半径r相同。出风口所在的侧壁19上还设有第二隔板20，第一隔板18的下端和第二隔板20分别向气固分离器内部中心方向倾斜，第二隔板20下端在第一隔板18下端上方且第二隔板20下端与第一隔板18下端在同一竖直线上。

气固分离器11为U型双隔板气固分离器，其整体优选为立式箱型，高度15r，宽度为r，长度为10r，第一隔板18的下端设置在下料方向逆时针偏转45°的位置，第一隔板18下端与气固分离器11侧壁19间距为r，第二隔板20设置在第一隔板18对面的侧壁19上，且第二隔板20末端设置在第一隔板18末端上方2r处，第二隔板设置在竖直向下方向顺时针旋转45°的方向，第二隔板20下端与第一隔板18下端在同一重力方向上。图1和图2所在的平面水平方向为气固分离器11和固相通道11a的长度方向，与图1和图2所在的平面垂直的方向为气固分离器11和固相通道11a的宽度方向。

二次风被预热到280摄氏度左右通过补气管9从下料管10上端预热气入口B通入下料管10。下料管10中的煤颗粒被二次风干燥后，进入下料管10下方的气固分离器11。在气固分离器11中，煤颗粒在重力与惯性作用及气固分离器11双层隔板的拦截下落入螺旋进料器，二次风则通过二次风管12送入增压流化床16稀相区。

螺旋进料器单元包括调频电机13、螺杆14和壳体15。调频电机13连接壳体15内的螺杆14，壳体15上方左侧与气固分离器11相连，为进料口，壳体15在螺杆14尾部处与增压流化床16密相区相接，为出料口，调频电机13启动带动壳体15内螺杆14，煤颗粒随螺杆14转动，推入增压流化床16密相区。

增压流化床进料装置的运行过程为：煤颗粒从储料罐5落入星型给料器3，调频电机1在设定的频率下运转，经减速器2减速后，带动星型转子4转动，星型转子4上的隔板与隔板之间形成的扇形空腔运送煤颗粒至下料管10，储料罐5补气保证星型给料器3进出口压差，压差控制器7控制此压差在一定范围内(具体为：压差控制器7监控储料罐5和下料管10上端的压力，当储料罐5与下料管10上端的压差低于增压流化床运行压力的3％时，压差控制器7控制从补压入口A对储料罐5进行补压；当储料罐5与下料管10上端的压差高于增压流化床运行压力的5％时，压差控制器7控制对储料罐5进行泄压)。煤颗粒进入下料管后，与下料管的280℃预热气体一起向下运动，在此过程中获得干燥。干燥后的煤颗粒在U型双隔板气固分离装置的作用下，落入下部螺旋进料器，螺旋进料器在调频电机13的设定转速下转动，煤颗粒在螺杆14的转动中被推送进入炉膛16。微细煤颗粒在气流作用下一同进入二次风管12，送入炉膛16稀相区，斜向下吹入炉膛16。

Claims (6)

1.一种增压流化床二次风协同进料装置，其特征在于，该装置包括储料罐(5)、星型给料器、下料管(10)、气固分离器(11)、螺旋进料器、压差控制器(7)、补气管(9)和二次风管(12)，所述储料罐(5)、星型给料器、下料管(10)、气固分离器(11)和螺旋进料器从上到下依次相连，所述储料罐(5)设有补压入口，所述储料罐(5)和下料管(10)分别通过压力管与所述压差控制器(7)相连，所述补气管(9)与所述下料管(10)上部相连，所述下料管(10)通过气固分离器(11)分别与二次风管(12)和螺旋进料器相连，所述二次风管(12)和螺旋进料器分别连接增压流化床。

2.根据权利要求1所述的增压流化床二次风协同进料装置，其特征在于，所述星型给料器包括电机(1)、减速器(2)、壳体(3)和星型转子(4)，所述电机(1)、减速器(2)和星型转子(4)依次相连。

3.根据权利要求1所述的增压流化床二次风协同进料装置，其特征在于，所述星型给料器的星型转子(4)上焊接有隔板，隔板与隔板之间形成扇形空腔，隔板与星型给料器的壳体内壁距离在1mm以内；所述电机为调频电机，所述调频电机的频率为1～50Hz。

4.根据权利要求1所述的增压流化床二次风协同进料装置，其特征在于，所述气固分离器(11)内部空间被第一隔板分隔成固相通道和气相通道，所述第一隔板上部竖直设置，下部向气相通道方向倾斜，使得固相通道和气相通道相互连通；所述固相通道上端与下料管出口相连，下端与螺旋进料器进料口相连；所述气固分离器在远离所述固相通道的侧壁上端设有出风口，所述出风口与所述二次风管相连。

5.根据权利要求4所述的增压流化床二次风协同进料装置，其特征在于，所述出风口所在的侧壁上还设有第二隔板，所述第二隔板向所述第一隔板方向倾斜，所述第二隔板下端在第一隔板下端上方，所述第一隔板和所述第二隔板与竖直方向的夹角分别为35～55度。

6.一种使用权利要求1～5中任意一项所述的增压流化床二次风协同进料装置对增压流化床进料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)启动所述星型给料器，通过所述补压入口对所述储料罐(5)补气，所述压差控制器(7)监控储料罐(5)与下料管(10)上端的压力差，并将所述压力差控制为增压流化床(16)运行压力的3～5％；

2)使物料从储料罐(5)落入星型给料器，补气管(9)将预热至低于物料挥发分析出温度的二次风自所述补气管(9)的入口通入下料管(10)上部，星型给料器将物料运送至下料管(10)，下料管(10)中的物料被来自补气管(9)的二次风干燥，随后与二次风一起进入气固分离器(11)；

3)在气固分离器(11)中，物料中的固体颗粒在重力和惯性作用下落入螺旋进料器，然后在螺杆(14)的转动中被推送进入增压流化床(16)密相区；物料粉末在二次风气流作用下通过气固分离器(11)的出风口进入二次风管(12)，斜向下送入增压流化床(16)稀相区。