CN111690442A - 一种粉煤流量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粉煤流量控制方法，包括：获取气化炉的第二压力和给料罐的第一压力，并计算气化炉和给料罐之间的压差；调节用以向给料罐输送气体的压力调节阀，以控制气化炉和给料罐之间压差位于预设压差范围内，保持气化炉与给料罐压差稳定。调节位于给料罐和气化炉之间的粉煤输送管线上的的粉煤调节阀的开度，以保证粉煤输送量稳定。本申请通过控制气化炉和给料罐之间的压差，使压差保持在预设压差范围内，进而使粉煤流量保持稳定。而粉煤调节阀的开度根据具体的压差进行微量调节，避免粉煤的质量流量波动较大。保证气化炉和给料罐压差的稳定。使气体能够持续稳定地输送粉煤，保证了粉煤质量流量的稳定。

Description

一种粉煤流量控制方法

技术领域

本发明涉及煤气化技术领域，特别涉及一种粉煤流量控制方法。

背景技术

气流床加压气化技术是当今煤气化技术的前沿领域，其通过工艺烧嘴将粉煤或水煤浆与氧气共同喷入气化炉的燃烧室中，经部分氧化反应生成高温粗合成气及高温熔渣，高温粗合成气经处理后作为原料气送往后续系统中。

而现有技术输送原料煤进入气化炉的方式分为水煤浆高压煤浆泵输送和粉煤密相气力输送两种，气力输送采用时借助于管道两端的压差，由气体携带粉煤在管道内流动的输送方式，粉煤流动所需的能量由气体流动来提供，而气体是在管道两端的压差推动下流动。采用气力输送时，煤粉质量流量常常发生波动，影响生产的稳定性。如果煤粉的质量流量波动过大甚至会造成设备停机，影响生产的连续性。

因此，如何保证煤粉的质量流量稳定是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种粉煤流量控制方法，其通过控制给料罐和气化炉之间的压差，在压差稳定的情况下，通过调节粉煤调节阀的开度，保证粉煤流量满足气化炉负荷，保证粉煤输送量稳定。

为实现上述目的，本发明提供一种粉煤流量控制方法，包括：获取气化炉的第二压力和给料罐的第一压力，并计算所述给料罐和所述气化炉之间的压差；

调节用以向所述给料罐输送气体的压力调节阀，以控制所述压差位于预设压差范围内；

调节位于所述给料罐底部、用以向所述给料罐输送煤粉的粉煤调节阀的开度，以保证粉煤输送量稳定。

优选的，所述根据所述压差调节位于所述给料罐和所述气化炉之间的粉煤输送管线中的粉煤调节阀的开度，还包括：

开启粉煤补气器入口的补气阀、以向所述粉煤输送管线中的粉煤补气增压，所述粉煤补气器位于所述给料罐和所述粉煤调节阀之间。

优选的，开启粉煤补气器入口的补气阀、以向所述给料罐和所述气化炉之间的粉煤输送管线中的粉煤补气增压，还包括：

获取所述粉煤补气器后所述粉煤输送管线中的第三压力，判断煤粉在所述粉煤输送管线中的输送状态。

优选的，所述获取气化炉的压力和给料罐的压力前，还包括：

将煤粉输送至所述给料罐中；

开启所述压力调节阀，升高所述给料罐压力至预设开工压力。

优选的，所述调节位于所述给料罐和所述气化炉之间的粉煤输送管线中的粉煤调节阀的开度前，还包括：

关闭位于所述粉煤补气器和所述给料罐之间的出料切断阀；

开启所述粉煤调节阀、位于所述粉煤调节阀和所述气化炉之间的粉煤三通阀以及所述补气阀、以吹扫所述粉煤输送管线，所述粉煤三通阀开启后将所述粉煤输送管线和粉煤循环管线连通；

吹扫完成后，开启所述出料切断阀以建立煤粉的开工流量。

优选的，所述调节位于所述给料罐和所述气化炉之间的粉煤输送管线中的粉煤调节阀的开度前，还包括：

预热所述气化炉，同时提升所述气化炉内压力，调节所述压力调节阀以控制所述压差不小于所述预设压差的下限。

优选的，所述开启所述出料切断阀以建立煤粉的开工流量后，还包括：

升高所述气化炉的温度至预设温度，升高所述气化炉的压力至预设压力；

关闭所述粉煤三通阀，同时开启位于所述粉煤三通阀和所述气化炉之间的粉煤切断阀。

本发明所提供的粉煤流量控制方法，包括：获取气化炉的第二压力和给料罐的第一压力，并计算给料罐和气化炉之间的压差；调节用以向给料罐输送气体的压力调节阀，以控制压差位于预设压差范围内；在压差稳定的情况下，通过调节位于给料罐底部、用以向给料罐输送煤粉的粉煤调节阀的开度，以保证粉煤流量满足气化炉负荷，保证粉煤输送量稳定。

本申请通过控制给料罐和气化炉之间的压差，使压差保持在预设压差范围内，进而使气体流速保持稳定。而粉煤调节阀的开度根据具体的气化炉负荷进行微量调节，避免粉煤流量波动影响气化炉操作温度波动，保证了压差的稳定。进而使气体能够持续稳定地输送粉煤，保证了粉煤质量流量的稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的粉煤流量控制方法的流程示意图；

图2为本发明所提供的粉煤气化加压系统的结构示意图。

其中，图1和图2中的附图标记为：

给料罐1、补气器2、气化炉3、粉煤输送管线4、输气管线5、第一压力传感器11、粉煤调节阀21、粉煤三通阀22、出料切断阀231、第二粉煤切断阀232、第一粉煤切断阀233、第三压力传感器241、第四压力传感器242、第五压力传感器243、第六压力传感器244、第七压力传感器245、第二压力传感器246、第一粉煤质量流量计251、第二粉煤质量流量计252、第三粉煤质量流量计253、补气阀51、活化气体调节阀52、泄压阀53、充压阀54。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，图1为本发明所提供的粉煤流量控制方法的流程示意图；图2为本发明所提供的粉煤气化加压系统的结构示意图。

本发明所提供的粉煤流量控制方法，用于粉煤气化加压系统中，具体步骤包括：

S1、获取气化炉3的第二压力和给料罐1的第一压力，并计算给料罐1和气化炉3之间的压差；

可选的，给料罐1的顶部设有第一压力传感器11，给料罐1与气化炉3之间通过粉煤输送管线4相连，煤粉输送管线靠近气化炉3的一端设有第二压力传感器246，通过第一压力传感器11和第二压力传感器246可分别测量得到第一压力和第二压力。同时，第一压力传感器11和第二压力传感器246均与控制系统相连，并将测得的第一压力和第二压力传输至控制系统中，控制系统通过第一压力和第二压力计算得到给料罐1和气化炉3之间的压差。

S2、调节用以向给料罐1充压的压力调节阀54，以控制压差位于预设压差范围内；

可选的，给料罐1通过输气管线5与热高压气源相连，氮气等不易与煤粉发生反应的气体通过输气管线5输入至给料罐1中，从而使给料罐1中的压力上升。压力调节阀54和泄压阀53均与控制系统相连，控制系统通过控制压力调节阀54和泄压阀53的开度可有效地调节给料罐1的压力，将压差控制在预设压差范围内。预设压差范围的作用是保证煤粉能够根据气化炉负荷不同随气体正常流动，本申请一种具体实施方式中预设压差范围为大于或等于0.6MPa，当然用户也可根据需要自行设定，在此不做限定。

S3、调节位于给料罐1和气化炉3之间的粉煤调节阀21的开度，以保证煤粉输送量稳定。

可选的，粉煤输送管线4中设有粉煤调节阀21，微量改变粉煤调节阀21的开度，可在小范围内改变煤粉的质量流量，从而保证精确调整气化炉负荷。通常情况下，煤粉的质量流率增加会影响气体的体积流率，因而适当的气固比例是保证煤粉正常输送的关键。调整气化炉负荷时，当压差增大时可减小粉煤调节阀21的开度，进而稳定煤粉的质量流量；当压差减小时可增加粉煤调节阀21的开度，进而增加煤粉的质量流量，保障气化炉3不因粉煤流量低而造成跳车，实现气体和煤粉输送的动态平衡。

本申请采用密相输送的方式输送煤粉，输送密度约为300～600kg/m³，粉煤粒度90％小于63μm，100％小于200μm。

本实施例中，根据压差调节煤粉的质量流率能够保证气固两相流实现连续、稳定、可控的输送。保持稳定的压差可避免调节过程中，压差和煤粉的质量流量相互影响导致的煤粉输送量产生大幅波动，也避免了因煤粉输送量控制不当造成的系统波动和停车，有效减少因煤粉输送量低引起的气化装置事故停车次数，避免气化停车对上游空分和下游净化工段造成的影响，节省开车时间和费用，提高系统长周期运行的可靠性，保证企业长期、高效、安全、稳定的运行。

进一步的，为避免煤粉在粉煤输送管中停留造成堵塞，粉煤输送管中还设有补气器2，补气器2能够向粉煤输送管线中补充气体，进而增加煤粉推动力，推动煤粉移动，避免煤粉在粉煤输送管中停留。调节位于给料罐1和气化炉3之间的粉煤输送管线4中的粉煤调节阀21的开度，还包括：

开启粉煤补气器2入口的补气阀51、以向粉煤输送管线4中的粉煤补气增压。

如图2所示，粉煤补气器2位于给料罐1和粉煤调节阀21之间，补气器2与气源相连，其入口设有补气阀51，补气阀51开启可通过补气器2向粉煤输送管中补充气体，增加煤粉推动力。当然，补气器2和给料罐1充压可采用相同的气源，二者分别与气源的两条分支管路相连，压力调节阀54和补气阀51分别位于两条分支管路中。

可选的，补气阀51与控制系统相连，补气器2和粉煤调节阀21之间设有第三压力传感器241，第三压力传感器241与控制系统相连，并尽量靠近补气器2。控制系统通过第三压力传感器241测得补气器2后的第三压力，通过比较第一压力和第三压力可判断粉煤输送管线4的输送状况，如果第三压力过低，则说明粉煤输送管线4上第三压力传感器241之前管线发生堵塞。一旦发生堵塞，操作人员可根据需要增加压差和补气流量，增加粉煤推动力。

进一步的，为避免给料罐1压力过高，给料罐1顶部还连有泄压管路，泄压管路中设有泄压阀53。泄压阀53和充压阀54均与控制系统相连，当给料罐1的压力过高时，可通过泄压阀53进行泄压，也可通过充压阀54减少气体流入。

本实施例中，粉煤气化加压系统中设有补气器2，补气器2安装在靠近给料罐1出口处，提高粉煤输送管线4的推动力，避免煤粉进入粉煤输送管后流速降低。

进一步的，为保证开车过程稳定、可控，获取气化炉3的压力和给料罐1的压力前，还包括：

将煤粉输送至给料罐1中；

开车前将合格的煤粉输送至给料罐1中，具体的输送方式可参考现有技术。

开启压力调节阀54，升高给料罐1压力至预设开工压力。

如图2所示，煤粉输送的过程中，开启活化气体调节阀52从给料罐1的底部通入气体，从而使煤粉被气体吹散松动，避免煤粉压实。当粉煤气化加压系统具备开车条件后，可投用气化炉3的开车逻辑，控制气化炉3预热。具体的开车条件和气化炉3开车逻辑可参考现有技术，在此不再赘述。随着气体不断通入给料罐1，给料罐1的压力也不断升高，通常压力升高至0.5MPa后停止充压。当然，用户也可根据需要自行设定预设开工压力的大小，在此不做限定。充压完成后，保持该压力。

另外，粉煤输送管线4上依次设有三个粉煤质量流量计，三者均与控制系统相连、并用于测量煤粉的质量流量，控制系统中设有质量流量联锁触发条件，当三个质量流量数据中至少有两个质量流量数据小于预设质量流量时则触发联锁停机。其中第一粉煤质量流量计251和第二粉煤质量流量计252设置在竖直管段上，第三粉煤质量流量计253设置在粉煤输送管线4靠近气化炉3一端的水平管段上。

进一步的，粉煤输送管线4中还设有第四至第七压力传感器242、243、244、245，如图2所示，第四压力传感器242位于粉煤调节阀21后，用于测量阀后压力。第四压力传感器242安装在粉煤调节阀21后0.5m处的直管段，第四压力传感器242的测压点尽量靠近粉煤调节阀21。第五压力传感器243和第六压力传感器244位于粉煤输送管线4的竖直管段上，用于测量竖直管段中两个质量流量计前后的压差，两压力传感器的测压点之间距离3m，测压点距离前后弯管尽量远。由于第五压力传感器243、第一粉煤质量流量计251、第二粉煤质量流量计252以及第六压力传感器244竖直向上依次设置，四者之间需要相互间隔一定距离，本申请中四者间隔1m、且等距安装，用户也可根据需要自行设定安装间隔。第七压力传感器245和第二压力传感器246均位于靠近气化炉3一端的水平管段上，第三煤粉质量流量计位于二者之间，第七压力传感器245、第三煤粉质量流量计以及第二压力传感器246依次间隔1.5m，等距安装，同时为保证测压准确，第七压力传感器245和第二压力传感器246尽量远离弯管部位。

此外，第一至第七压力传感器均采用单法兰远传压力变送器，取压孔在设备或管道的上部，输送煤粉的过程中，煤粉不会在取压孔中积存，进而保证了测量结果的准确性。

开车过程中还需要对管线进行吹扫，因而，调节位于给料罐1和气化炉3之间的粉煤输送管线4中的粉煤调节阀21的开度前，还包括：

关闭位于粉煤补气器2和给料罐1之间的出料切断阀231；

如图2所示，粉煤输送管线4两端分别设有出料切断阀231和第一粉煤切断阀233和第二粉煤切断阀232，出料切断阀231关闭能够阻止煤粉从给料罐1进入粉煤输送管线4，第一粉煤切断阀233和第二粉煤切断阀232关闭能够将粉煤输送管线4与气化炉3断开。本申请中粉煤输送管线4靠近气化炉3一端设有两个粉煤切断阀232、233，吹扫过程中通常将第一粉煤切断阀233和第二粉煤切断阀232全部关闭。

可选的，为保证粉煤输送管线4的气密性，出料切断阀231和两粉煤切断阀232、233均采用双向硬密封球阀，密封等级不低于Ⅴ级，双向硬密封球阀具有动作灵活可靠的特点，其动作时间小于5秒。同时，出料切断阀231和粉煤调节阀21应尽量靠近给料罐1的底部。

开启粉煤调节阀21、位于粉煤调节阀21和气化炉3之间的粉煤三通阀22以及补气阀51、以吹扫粉煤输送管线4，粉煤三通阀22开启后将粉煤输送管线4和粉煤循环管线连通；

粉煤三通阀22尽量靠近气化炉3的工艺烧嘴，粉煤三通阀22的一个出口连接循环管线，粉煤三通阀22开启后粉煤输送管线4与循环管线连通，与气化炉3断开。开启补气阀51和粉煤调节阀21后，气体沿粉煤输送管线4流动并从循环管线流出，实现粉煤输送管线4的吹扫。另外，由于第二压力传感器246是煤粉进入气化炉3之前的最后一个测压点，因而二压力传感器尽量靠近粉煤三通阀22。

吹扫完成后，开启出料切断阀231，煤粉在压差作用下沿煤粉输送管线和循环管线流动，实现煤粉循环，并调节粉煤调节阀21的开度，进而建立煤粉的开工流量。

另外，开工前还需要对气化炉3进行预热，调节位于给料罐1和气化炉3之间的粉煤输送管线4中的粉煤调节阀21的开度前，还包括：

预热气化炉3，随着炉温升高，炉膛内压力也会随之升高。与此同时调节压力调节阀54，逐渐提高给料罐1内的第一压力，保证压差不小于预设压差的下限。本申请中，保持压差在0.6MPa，当然，用户也可根据需要自行设置压差，在此不做限定。

气化炉3预热完成后可逐步进入正常生产过程，因而，开启出料切断阀231以建立煤粉的开工流量后，还包括：

升高气化炉3的温度至预设温度，升高气化炉3的压力至预设压力；

本申请生产前需要将气化炉3温度提升至600～800℃，将压力升高至1.0MPa。当然，用户也可根据需要自行设定预设温度和预设炉压。

关闭粉煤三通阀22，依次开启位于粉煤三通阀22和气化炉3之间的第一粉煤切断阀233和第二粉煤切断阀232，完成气化炉3投料。投料成功后，气化炉3的温度和压力会迅速升高，此时应注意提高粉煤流量，适当开大压力调节阀54和粉煤调节阀21，提升给料罐1的第一压力，进而提升粉煤流量，稳定系统压力。粉煤气化加压系统升压完毕后，第一压力和第二压力逐渐保持稳定，此时继续控制压差大小，使其维持在预设压差范围内。根据生产需要，粉煤气化加压系统负荷调整较大时，可通过调节给料罐1和气化炉3之间的压差进行；粉煤气化加压系统负荷调整较小时，仅需通过粉煤调节阀21进行调节。

本实施例中，通过预先充压，并在开工过程中控制给料罐1和气化炉3之间的压差，实现了煤粉质量流量的有效控制，保证了开车过程粉煤质量流量的稳定、可控。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的粉煤流量控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种粉煤流量控制方法，其特征在于，包括：

获取气化炉(3)的第二压力和给料罐(1)的第一压力，并计算所述气化炉(3)和所述给料罐(1)之间的压差；

调节用以向所述给料罐(1)输送气体的压力调节阀(54)，以控制所述压差位于预设压差范围内；

调节位于所述给料罐(1)和所述气化炉(3)之间的粉煤输送管线(4)中的粉煤调节阀(21)的开度，以保证粉煤输送量稳定。

2.根据权利要求1所述的粉煤流量控制方法，其特征在于，所述调节位于所述给料罐(1)和所述气化炉(3)之间的粉煤输送管线(4)中的粉煤调节阀(21)的开度，还包括：

开启粉煤补气器(2)入口的补气阀(51)、以向所述粉煤输送管线(4)中的粉煤补气增压，所述粉煤补气器(2)位于所述给料罐(1)和所述粉煤调节阀(21)之间。

3.根据权利要求2所述的粉煤流量控制方法，其特征在于，所述开启粉煤补气器(2)入口的补气阀(51)、以向所述给料罐(1)和所述气化炉(3)之间的粉煤输送管线(4)补气增压，还包括：

获取所述粉煤补气器(2)后所述粉煤输送管线(4)中的第三压力，判断煤粉在所述粉煤输送管线(4)中的输送状态。

4.根据权利要求3所述的粉煤流量控制方法，其特征在于，所述获取气化炉(3)的压力和给料罐(1)的压力前，还包括：

将煤粉输送至所述给料罐(1)中；

开启压力调节阀(54)，升高所述给料罐(1)压力至预设开工压力。

5.根据权利要求4所述的粉煤流量控制方法，其特征在于，所述调节位于所述给料罐(1)和所述气化炉(3)之间的粉煤输送管线(4)中的粉煤调节阀(21)的开度前，还包括：

关闭位于所述粉煤补气器(2)和所述给料罐(1)之间的出料切断阀(231)；

开启所述粉煤调节阀(21)、位于所述粉煤调节阀(21)和所述气化炉(3)之间的粉煤三通阀(22)以及所述补气阀(51)、以吹扫所述粉煤输送管线(4)，所述粉煤三通阀(22)开启后将所述粉煤输送管线(4)和粉煤循环管线连通；

吹扫完成后，开启所述出料切断阀(231)以建立煤粉的开工流量。

6.根据权利要求5所述的粉煤流量控制方法，其特征在于，所述调节位于所述给料罐(1)和所述气化炉(3)之间的粉煤输送管线(4)中的粉煤调节阀(21)的开度前，还包括：

预热所述气化炉(3)，同时提升所述气化炉(3)内压力，调节所述压力调节阀(54)以控制所述压差不小于所述预设压差的下限。

7.根据权利要求6所述的粉煤流量控制方法，其特征在于，所述开启所述出料切断阀(231)以建立煤粉的开工流量后，还包括：

升高所述气化炉(3)的温度至预设温度，升高所述气化炉(3)的压力至预设炉压；

关闭所述粉煤三通阀(22)，依次开启位于所述粉煤三通阀(22)和所述气化炉(3)之间的第一粉煤切断阀(233)和第二粉煤切断阀(232)。

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