CN109607235B - 一种带自循环的煤粉进料系统 - Google Patents

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Abstract

一种带自循环的煤粉进料系统，为反应器供应煤粉。包括喷吹罐、氮气输入阀、除尘器、旋转给料机、反馈装置、压力变送器、气体输入阀、在线分析仪、控制器。罐车自带配气系统将煤粉倒入喷吹罐内，喷吹罐采用氮气进行流化和加压，利用氢气作为载气，先将煤粉进料系统自循环运行，然后煤粉输送进反应器。本发明带自循环的煤粉进料系统可以自循环运行，煤粉密相输送时稳定、连续、精度高，能够适应不同流量的变化，能够适应下游反应器的压力波动。

Description

一种带自循环的煤粉进料系统
技术领域
本发明涉及一种带自循环的煤粉进料系统，属于煤化工领域。
背景技术
煤的清洁高效利用是中国实现低碳经济的关键，新型煤化工产业集合了能源利用率高、资源利用充分、二氧化碳等温室气体排放量少等优点，是未来发展的重点方向。现实中煤粉输送还有很多问题待解决：如煤粉在落料过程中，供粉的稳定性和可控性难以得到保证，继而影响煤粉输送的连续性和均匀性，具体表现为：喷吹罐内煤粉流动不稳定；有时煤粉无法卸出；有时中央穿孔而周围煤粉停滞不动；有时一下子全部卸出，无法控制。
粉粒状物料的输送越来越多地采用气力输送系统，气力输送形式、设备配置以及输送参数的选取，对于节省能耗、避免环境污染、提高输送能力、减少运行费用都有很大的影响。在相当长的一段时间内，主要以稀相输送为主，即在输送过程中，物料悬浮于气体中，体积浓度分数不超过10％稀相输送需要的气量大、能耗高，且气体速度较快，导致物料以及管道磨损严重。就煤粉输送而言，煤粉活性高、易自燃，宜采用密相正压输送。
为了满足稳定、可控的煤粉输送，需要从载气种类、煤粉种类、操作参数、输煤管径、喷吹罐结构、煤粉粒度、煤粉含水率等对输送特性(管道压降、固气比、质量流量、流型)的影响等多方面考虑。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种带自循环的煤粉进料系统，采用带有反馈的自循环方法，利用旋转给料机和控制器，实现了煤粉安全、稳定输送；避免了煤粉进反应器后再出现各种问题。
本发明目的通过以下技术方案予以实现：
一种带自循环的煤粉进料系统，包括喷吹罐、氮气输入阀、除尘器、旋转给料机、反馈装置、压力变送器、气体输入阀、在线分析仪、控制器；
所述氮气输入阀用于向喷吹罐内输送氮气；所述除尘器用于排出喷吹罐内的气体，同时对排出的气体进行除尘；所述旋转给料机用于卸放喷吹罐内的煤粉；所述气体输入阀用于向喷吹罐内输入氢气或甲烷，通过气体输入阀输入的氢气或甲烷作为喷吹罐内煤粉输出的载体；所述压力变送器用于测量喷吹罐内的压力；所述在线分析仪用于测量喷吹罐内的氧气含量；所述反馈装置的一端与旋转给料机连通，反馈装置的另一端与喷吹罐连通，反馈装置设有煤粉输出端作为所述煤粉进料系统的输出端，反馈装置用于控制所述煤粉进料系统的输出；
所述控制器根据压力变送器测量的喷吹罐内的压力和在线分析仪测量的喷吹罐内的氧气含量，控制除尘器的开闭和氮气输入阀的开闭；所述控制器用于控制旋转给料机的转速，和，气体输入阀输入的气体流量。
上述带自循环的煤粉进料系统，所述反馈装置包括循环管A、循环管B、第一三通控制阀、煤粉流量计、第一反馈控制器、第一输出端；
所述喷吹罐内的煤粉经旋转给料机输出后，依次通过循环管B、第一三通控制阀、循环管A、煤粉流量计回到喷吹罐内；
当煤粉流量计测量煤粉流量达到预设煤粉流量时，煤粉流量计输出反馈控制信号到第一反馈控制器，第一反馈控制器根据反馈控制信号控制三通控制阀关闭进入循环管A的通路，同时打开第一三通控制阀与第一输出端连通的通路。
上述带自循环的煤粉进料系统，所述反馈装置包括第二反馈控制器、第二三通控制阀、循环管C、循环管D、第一压力测量阀、第二压力测量阀、第二输出端；
所述喷吹罐内的煤粉经旋转给料机输出后，依次通过第一压力测量阀、循环管C、第二三通控制阀、循环管D、第二压力测量阀回到喷吹罐；第二输出端与第二三通控制阀连通作为煤粉进料系统的输出端；
所述第一压力测量阀用于测量旋转给料机输出的煤粉压力信号C1；所述第二压力测量阀用于测量喷吹罐进煤压力信号C2；所述第二反馈控制器根据煤粉压力信号C1、进煤压力信号C2控制第二三通控制阀，并向所述控制器输出调节指令；所述调节指令用于调整旋转给料机的转速，和，气体输入阀输入气体流量。
上述带自循环的煤粉进料系统，所述第二反馈控制器控制第二三通控制阀并向所述控制器输出调节指令的方法为：
所述第二反馈控制器计算第一进出压力信号误差值D＝C1-C2；当D的绝对值小于等于10Kpa时，所述第二反馈控制器控制第二三通控制阀关闭与循环管D连通的端口，同时第二反馈控制器控制第二三通控制阀打开与第二输出端连通的端口；当D大于10Kpa时，第二反馈控制器向所述控制器输出减小旋转给料机转速、降低气体输入阀输入气体流量的调节指令，直到D的绝对值小于等于10Kpa；当D小于-10Kpa时，第二反馈控制器向所述控制器输出增加旋转给料机转速、增加气体输入阀输入气体流量的调节指令，直到D的绝对值小于等于10Kpa；
当第二反馈控制器控制第二三通控制阀打开与第二输出端连通的端口后，所述第二反馈控制器向所述控制器输出锁定旋转给料机转速、锁定气体输入阀输入气体流量的调节指令。
上述带自循环的煤粉进料系统，还包括煤粉进料阀、称重与高度测量模块；
所述煤粉进料阀用于向喷吹罐内输送煤粉；所述称重与高度测量模块用于测量喷吹罐内的煤粉；当喷吹罐内的煤粉重量达到预设重量值或煤粉高度达到预设高度值时，煤粉进料阀停止向喷吹罐内输送煤粉。
上述带自循环的煤粉进料系统，当所述喷吹罐内的压力为60Kpa～90Kpa，且喷吹罐内的氧气含量小于等于1％时，所述控制器氮气输入阀关闭。
上述带自循环的煤粉进料系统，所述煤粉进料阀、除尘器均安装在喷吹罐的顶部；所述氮气输入阀、气体输入阀均安装在喷吹罐的底部。
上述带自循环的煤粉进料系统，当所述喷吹罐内的压力为60Kpa～90Kpa，且喷吹罐内的氧气含量小于等于1％后，所述旋转给料机开始卸放喷吹罐内的煤粉，所述气体输入阀开始向喷吹罐内输入氢气或甲烷。
上述带自循环的煤粉进料系统，所述循环管A和循环管B均采用软连接。
上述带自循环的煤粉进料系统，所述称重与高度测量模块能够记录喷吹罐内的煤粉重量。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
(1)本发明利用称重与高度测量传感器测量并记录落入喷吹罐内煤粉的重量，能够精确控制并计算喷吹煤粉的重量；
(2)本发明利用压力变送器测定喷吹罐内的压力、在线分析仪测量喷吹罐内的含氧量，在喷吹开始前，采用氮气置换喷吹罐内的空气，降低了煤粉爆炸的风险，保证了设备的安全工作；
(3)本发明利用压力变送器、在线分析仪、除尘器、氮气输入阀、气体输入阀、控制器的配合，有效保证了喷吹罐内气体的压力，确保了喷吹罐内的压力范围，提高了喷吹效率；
(4)本发明利用控制器、旋转给料机、反馈装置的相互配合，能够自动控制旋转给料机的转速，以实现煤粉连续、均匀和无脉动的精确喷吹。
附图说明
图1为本发明带自循环的煤粉进料系统反馈装置的第一实施方式组成示意图；
图2为本发明带自循环的煤粉进料系统反馈装置的第二实施方式组成示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。
一种带自循环的煤粉进料系统，包括喷吹罐1、氮气输入阀3、除尘器5、旋转给料机6、反馈装置7、压力变送器8、气体输入阀9、在线分析仪10、控制器、煤粉进料阀2、称重与高度测量模块4；
所述煤粉进料阀2用于向喷吹罐1内输送煤粉；所述称重与高度测量模块4用于测量喷吹罐1内的煤粉；当喷吹罐1内的煤粉重量达到预设重量值或煤粉高度达到预设高度值时，煤粉进料阀2停止向喷吹罐1内输送煤粉；称重与高度测量模块4能够记录喷吹罐1内的煤粉重量；所述氮气输入阀3用于向喷吹罐1内输送氮气；所述除尘器5用于排出喷吹罐1内的气体，同时对排出的气体进行除尘；所述旋转给料机6用于卸放喷吹罐1内的煤粉；所述气体输入阀9用于向喷吹罐1内输入氢气或甲烷，通过气体输入阀9输入的氢气或甲烷作为喷吹罐1内煤粉输出的载体；所述压力变送器8用于测量喷吹罐1内的压力；所述在线分析仪10用于测量喷吹罐1内的氧气含量；所述反馈装置7的一端与旋转给料机6连通，反馈装置7的另一端与喷吹罐1连通，反馈装置7设有煤粉输出端作为所述煤粉进料系统的输出端，反馈装置7用于控制所述煤粉进料系统的输出；
所述控制器根据压力变送器8测量的喷吹罐1内的压力和在线分析仪10测量的喷吹罐1内的氧气含量，控制除尘器5的开闭和氮气输入阀3的开闭；所述控制器用于控制旋转给料机6的转速，和，气体输入阀9输入的氢气流量或甲烷流量。
反馈装置7的第一实施方式如图1所示：
所述反馈装置7包括循环管A11、循环管B12、第一三通控制阀14、煤粉流量计15、第一反馈控制器16、第一输出端17；
所述喷吹罐1内的煤粉经旋转给料机6输出后，依次通过循环管B12、第一三通控制阀14、循环管A11、煤粉流量计15回到喷吹罐1内；
当煤粉流量计15测量煤粉流量达到预设煤粉流量时，煤粉流量计15输出反馈控制信号到第一反馈控制器16，第一反馈控制器16根据反馈控制信号控制三通控制阀14关闭进入循环管A11的通路，同时打开第一三通控制阀14与第一输出端17连通的通路。当煤粉流量计15测量煤粉流量未达到预设煤粉流量时，第一反馈控制器16向所述控制器输出调节指令；所述调节指令用于用于控制旋转给料机6的转速和气体输入阀9输入的气体流量，直到煤粉流量计15测量煤粉流量达到预设煤粉流量。
所述循环管A11和循环管B12均采用软连接。
反馈装置7的第二实施方式如图2所示：
所述反馈装置7包括第二反馈控制器20、第二三通控制阀21、循环管C22、循环管D23、第一压力测量阀18、第二压力测量阀19、第二输出端24；
所述喷吹罐1内的煤粉经旋转给料机6输出后，依次通过第一压力测量阀18、循环管C22、第二三通控制阀21、循环管D23、第二压力测量阀19回到喷吹罐1；第二输出端24与第二三通控制阀21连通作为煤粉进料系统的输出端；
所述第一压力测量阀18用于测量旋转给料机6输出的煤粉压力信号C1；所述第二压力测量阀19用于测量喷吹罐1进煤压力信号C2；
所述第二反馈控制器20根据煤粉压力信号C1、进煤压力信号C2控制第二三通控制阀21，并向所述控制器输出调节指令；所述调节指令用于用于控制旋转给料机6的转速和气体输入阀9输入的气体流量。
所述第二反馈控制器20控制第二三通控制阀21并向所述控制器输出调节指令的方法为：
所述第二反馈控制器20计算第一进出压力信号误差值D＝C1-C2；当D的绝对值小于等于10Kpa时，所述第二反馈控制器20控制第二三通控制阀21关闭与循环管D23连通的端口，同时第二反馈控制器20控制第二三通控制阀21打开与第二输出端24连通的端口；当D大于10Kpa时，第二反馈控制器20向所述控制器输出减小旋转给料机6转速、降低气体输入阀9输入气体流量的调节指令，直到D的绝对值小于等于10Kpa；当D小于-10Kpa时，第二反馈控制器20向所述控制器输出增加旋转给料机6转速、增加气体输入阀9输入气体流量的调节指令，直到D的绝对值小于等于10Kpa；
当第二反馈控制器20控制第二三通控制阀21打开与第二输出端24连通的端口后，所述第二反馈控制器20向所述控制器输出锁定旋转给料机6转速、锁定气体输入阀9输入气体流量的调节指令。
所述煤粉进料阀2、除尘器5均安装在喷吹罐1的顶部；所述氮气输入阀3、气体输入阀9均安装在喷吹罐1的底部。
当所述喷吹罐1内的压力为60Kpa～90Kpa，且喷吹罐1内的氧气含量小于等于1％时，所述控制器氮气输入阀3关闭。然后所述旋转给料机6开始卸放喷吹罐1内的煤粉，所述气体输入阀9开始向喷吹罐1内输入氢气或甲烷。
实施例：
通过煤粉运输车将煤粉运输到现场，打开安装于喷吹罐1上方的煤粉进料阀2，开始向喷吹罐1内输送煤粉，罐车内的煤粉逐渐落入喷吹罐内1，称重与高度测量传感器(即称重与高度测量模块4)开始记录落入罐内煤粉的重量以及高度，在达到预定的重量或在落入罐内的煤粉达到一定高度时，罐车停止向喷吹罐1内落料，喷吹罐1入口煤粉进料阀2关闭，记录落入罐内的煤粉重量。
罐车输送结束，煤粉进料阀2关闭。打开氮气输入阀3向喷吹罐1喷入氮气用于置换空气(煤粉为易燃易爆物品，在含氧量或空气大量存在的情况下，长期可能发生爆炸危险，需要充入氮气)，此时压力变送器8和在线分析仪10打开，测定喷吹罐1内压力数值和喷吹罐1内的含氧量数值，要求压力位于60-90Kpa范围内，本实施例中氮气压力采用90Kpa，含氧量应该不高于1％，本实施例中采用1％的标准，满足上述条件停止喷入氮气，整个过程是动态可调的，当喷吹罐1在输出煤粉的时候，喷吹罐1中的压力和含氧量会发生变化，分为两种情况：一是当压力低于一定数值时，继续输入氮气；二是当压力高于一定数值时，安装于喷吹罐1顶部的除尘器5打开，降低氮气压力到90Kpa。
在压力和含氧量满足要求时，安装于喷吹罐1底部的旋转给料机6和气体输入阀9开始工作，两者的作用是将煤粉输出，旋转给料机6提供输出动力，气体输入阀9提供能够带动煤粉运转的气体(煤粉为固体，在气体的吹动下才能运转)，本实施例中采用氢气作为气体输入阀9输入气体，因为后端反应器会用部分气体作为催化气体，所以在不同的应用场景，气体输入阀9气体可以根据情况进行调节。(本实施例中旋转给料机6位于喷吹罐出口，连接一个单一的喷射管道，喷吹管道末端连接反馈装置7，旋转给料机6按照一定速率卸放物料进入喷射管道，氢气作为煤粉输送载体，一起进入反馈装置7；本实施例中的旋转给料机6的速度通过控制器自动或人工通过键盘给变频器速度设定值控制电机的转速，以实现煤粉连续、均匀和无脉动的精确喷吹。
煤粉进入反馈装置7，反馈装置7的作用是将煤粉在喷吹罐中的状态调整为稳定状态(流量和压力情况稳定)，然后再将煤粉输出到后端的反应器用于反应，本实施例中为提高效率，方便快捷，采用了煤粉流量计15的方式进行流量监控，进而决定煤粉输出是否稳定。反馈装置7将喷吹罐输出来的煤粉，通过煤粉流量计15测量后，循环回到喷吹罐中。当煤粉流量计15稳定后，通过三通装置改变煤粉通路，使得煤粉不在回到喷吹罐中，而是输出到后端反应器中。反馈装置7还可以采用全自动控制装置，通过喷吹罐进出口压力测量得到煤粉是否稳定。
除尘器5排气调节阀打开，喷吹罐出口关闭，打开相应的氢气输气管道的阀门，将输送气输入喷吹罐内置换剩余的氮气。此时压力变送器8和在线分析仪10开始工作，根据需要调节喷吹罐内压力、加压气量，氢气进入喷吹罐内。
喷吹过程中压力变送器8、除尘器5排气调节阀根据喷吹罐内1压力、喷吹管线压力信号进行自动调节，使喷吹罐1内压力和给料机出口压力相等。在氮气、氢气或甲烷的加压气路上设置了喷吹压力调节阀、压力检测、孔板流量计，检测所有的喷吹状态，送入控制器。在物料的输送管道上设有喷吹管道压力变送器和压力表，监控物料输送管道的输送状态和输送速率；在输出管线上设有排空手阀和氮气吹扫管，可放空剩余的物料并可直接用氮气吹扫物料的输送管道。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (6)

1.一种带自循环的煤粉进料系统，其特征在于：包括喷吹罐(1)、氮气输入阀(3)、除尘器(5)、旋转给料机(6)、反馈装置(7)、压力变送器(8)、气体输入阀(9)、在线分析仪(10)、控制器；
所述氮气输入阀(3)用于向喷吹罐(1)内输送氮气；所述除尘器(5)用于排出喷吹罐(1)内的气体，同时对排出的气体进行除尘；所述旋转给料机(6)用于卸放喷吹罐(1)内的煤粉；所述气体输入阀(9)用于向喷吹罐(1)内输入氢气或甲烷，通过气体输入阀(9)输入的氢气或甲烷作为喷吹罐(1)内煤粉输出的载体；所述压力变送器(8)用于测量喷吹罐(1)内的压力；所述在线分析仪(10)用于测量喷吹罐(1)内的氧气含量；所述反馈装置(7)的一端与旋转给料机(6)连通，反馈装置(7)的另一端与喷吹罐(1)连通，反馈装置(7)设有煤粉输出端作为所述煤粉进料系统的输出端，反馈装置(7)用于控制所述煤粉进料系统的输出；
所述控制器根据压力变送器(8)测量的喷吹罐(1)内的压力和在线分析仪(10)测量的喷吹罐(1)内的氧气含量，控制除尘器(5)的开闭和氮气输入阀(3)的开闭；所述控制器用于控制旋转给料机(6)的转速和气体输入阀(9)输入的气体流量；
所述反馈装置(7)包括第二反馈控制器(20)、第二三通控制阀(21)、循环管C(22)、循环管D(23)、第一压力测量阀(18)、第二压力测量阀(19)、第二输出端(24)；
所述喷吹罐(1)内的煤粉经旋转给料机(6)输出后，依次通过第一压力测量阀(18)、循环管C(22)、第二三通控制阀(21)、循环管D(23)、第二压力测量阀(19)回到喷吹罐(1)；第二输出端(24)与第二三通控制阀(21)连通作为煤粉进料系统的输出端；
所述第一压力测量阀(18)用于测量旋转给料机(6)输出的煤粉压力信号C1；所述第二压力测量阀(19)用于测量喷吹罐(1)进煤压力信号C2；所述第二反馈控制器(20)根据煤粉压力信号C1、进煤压力信号C2控制第二三通控制阀(21)，并向所述控制器输出调节指令；所述调节指令用于调整旋转给料机(6)的转速和气体输入阀(9)输入气体流量；
所述第二反馈控制器(20)控制第二三通控制阀(21)并向所述控制器输出调节指令的方法为：
所述第二反馈控制器(20)计算第一进出压力信号误差值D＝C1-C2；当D的绝对值小于等于10Kpa时，所述第二反馈控制器(20)控制第二三通控制阀(21)关闭与循环管D(23)连通的端口，同时第二反馈控制器(20)控制第二三通控制阀(21)打开与第二输出端(24)连通的端口；当D大于10Kpa时，第二反馈控制器(20)向所述控制器输出减小旋转给料机(6)转速、降低气体输入阀(9)输入气体流量的调节指令，直到D的绝对值小于等于10Kpa；当D小于-10Kpa时，第二反馈控制器(20)向所述控制器输出增加旋转给料机(6)转速、增加气体输入阀(9)输入气体流量的调节指令，直到D的绝对值小于等于10Kpa；
当第二反馈控制器(20)控制第二三通控制阀(21)打开与第二输出端(24)连通的端口后，所述第二反馈控制器(20)向所述控制器输出锁定旋转给料机(6)转速、锁定气体输入阀(9)输入气体流量的调节指令。
2.根据权利要求1所述的一种带自循环的煤粉进料系统，其特征在于：还包括煤粉进料阀(2)、称重与高度测量模块(4)；
所述煤粉进料阀(2)用于向喷吹罐(1)内输送煤粉；所述称重与高度测量模块(4)用于测量喷吹罐(1)内的煤粉；当喷吹罐(1)内的煤粉重量达到预设重量值或煤粉高度达到预设高度值时，煤粉进料阀(2)停止向喷吹罐(1)内输送煤粉。
3.根据权利要求1所述的一种带自循环的煤粉进料系统，其特征在于：当所述喷吹罐(1)内的压力为60Kpa～90Kpa，且喷吹罐(1)内的氧气含量小于等于1％时，所述氮气输入阀(3)关闭。
4.根据权利要求2所述的一种带自循环的煤粉进料系统，其特征在于：所述煤粉进料阀(2)、除尘器(5)均安装在喷吹罐(1)的顶部；所述氮气输入阀(3)、气体输入阀(9)均安装在喷吹罐(1)的底部。
5.根据权利要求3所述的一种带自循环的煤粉进料系统，其特征在于：当所述喷吹罐(1)内的压力为60Kpa～90Kpa，且喷吹罐(1)内的氧气含量小于等于1％后，所述旋转给料机(6)开始卸放喷吹罐(1)内的煤粉，所述气体输入阀(9)开始向喷吹罐(1)内输入氢气或甲烷。
6.根据权利要求2所述的一种带自循环的煤粉进料系统，其特征在于：所述称重与高度测量模块(4)能够记录喷吹罐(1)内的煤粉重量。
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