CN1164716C - 干煤粉加压气化过程中干煤粉的加料方法与装置 - Google Patents

Abstract

一种煤粉加压气化过程中煤粉的加料方法，将煤粉送入中间料罐，用惰气对中间料罐充压，使中间料罐中的压力与其相连接的高压粉煤仓相同，打开中间料罐底部的中间料罐控制阀，和连接在中间料罐与高压粉煤仓之间的平衡管上的平衡管控制阀，粉煤进入高压粉煤仓，然后经旋转给料阀进入混合器，由载气携带进入气化炉。上述加料方法的装置包括，一个锥面设有惰气入口装置的用于储存粉煤的中间料罐，一个与中间料罐底部通过管线相连接的高压粉煤仓，一个载气与粉煤的混合器。本发明的加料方法与现有的技术相比最显著的优点是粉煤的输送过程是依靠旋转给料阀与载气的组合协同完成的，加料量稳定可控，设备结构简单，容易制作，可大大地减低投资费用。

Description

干煤粉加压气化过程中干煤粉的加料方法与装置

技术领域

本发明涉及一种干煤粉加压气化过程中干煤粉的加料方法与装置，特别涉及一种由旋转给料阀控制干煤粉流量，而干煤粉在载气的驱动下以气流输送的方式通过喷嘴为气化炉加料的方法与装置。

背景技术

实践证明，在煤粉加压气化过程中，干煤粉的加料方法和所采用的装置将直接影响气化炉的气化效率、操作稳定与系统安全，由于干煤粉加入量不稳定，进气化炉的氧碳比也就不稳定，炉内温度时高时低，无法维持生产。已经公开的加料方法和所采用的装置并不尽人意，如中国专利CN1032746A公开了一种加料装置，该装置包括“至少两个几何形状相同的具有锥尖向下的圆锥形壁的容器”，“控制混合物通过所述容器各自出口孔的流率，其方法是控制由容器底部的壁注入的第一气体的流率”，该专利公开的技术结构过于复杂，制作困难，同时，也难于做到加料量的稳定可控，气化炉很难操作。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是公开一种干煤粉加压气化过程中干煤粉的加料方法及其装置，以克服现有技术存在的装置结构复杂、制作困难和由于加料量不稳定从而导致气化炉难操作、气化效率较低、不安全的缺陷。

本发明的方法包括如下步骤：

通过输送装置将煤粉送入中间料罐，用惰气对中间料罐充压，使中间料罐中的压力与其相连接的高压粉煤仓相同，打开中间料罐底部的中间料罐控制阀，和连接在中间料罐与高压粉煤仓之间的平衡管上的平衡管控制阀，粉煤通过重力进入高压粉煤仓，加料完毕后，关闭中间料罐控制阀和平衡管控制阀；

粉煤通过设置在高压粉煤仓底部的管线经旋转给料阀进入混合器，与通入混合器的载气混合，由载气携带进入气化炉；载气进入混合器后的流速为20～200m/s，混合器出口载气的流速为30～200米/秒。

所述及的载气包括过热水蒸汽、煤气、二氧化碳气或氮气或其混合物。

在本发明优选的方案中，煤粉送入中间料罐的方法包括如下步骤：

为低压惰气所携带的干煤粉，首先进入经第一旋风分离器，干煤粉通过设置在旋风分离器底部的管线进入低压粉煤仓储存备用，含少量粉煤的惰气过滤后排空；

打开设置在低压粉煤仓底部的低压粉煤仓控制阀，将低压惰气送入低压粉煤仓，粉煤在重力和低压惰气的共同作用下，自低压粉煤仓进入与其通过管线相连接的设有导管的输送罐备用；

关闭低压粉煤仓控制阀，将低压惰气送入输送罐底部，低压惰气在导管中的流速为10～60米/秒，低压惰气即携带粉煤进入第二旋风分离器；

在第二旋风分离器中分离的粉煤自旋风分离器底部进入中间料罐，低压惰气携带少量煤粉自第二旋风分离器顶部过滤后排空。

为防止粉煤卸料时出现鼠洞及架桥现象，可通过设置在低压粉煤仓、中间料罐和高压粉煤仓底部的惰气入口装置通入惰气。

实现上述加料方法的装置至少包括：

一个中间料罐，用于储存粉煤，为一个主体呈圆筒状下部为锥筒状的高压容器，锥面设有惰气入口装置；

一个与中间料罐底部通过管线相连接的高压粉煤仓，该高压粉煤仓为一个底部至少设有一个出料口的、主体呈圆筒状和下部为截头锥筒状的高压容器，锥底设有惰气入口，锥面设有惰气入口装置；

一个与高压粉煤仓的出口料口相连的旋转给料阀，由旋转给料阀每分钟转数控制高压粉煤仓卸料量的大小。

一个与旋转给料阀出料口相连接的混合器，该混合器为一T型管，包括设有喷嘴的载气进口管、粉煤进口管和混合物出口管，载气进口管与混合物出口管同直径、同轴线，其轴线与粉煤进口管轴线在同一平面内且垂直，载气自载气进口经喷嘴加速至20～200m/s，载气混合器出口载气的流速为30～200米/秒，粉煤自粉煤进口管进入，并为载气携带，二股物流混合后经混合物出口管进入气化炉。

用于实现本发明的加料方法的装置还包括：

用于分离低压惰气和干煤粉的第一旋风分离器，该第一旋风分离器为一个常规的商业化设备；

一个与旋风分离器底部通过管线相连接的低压粉煤仓，为一个主体呈圆筒状和下部为锥筒状的低压容器，锥面设有惰气入口装置。

一个与低压粉煤仓底部通过管线相连接的输送罐，包括一个主体呈圆筒状的低压容器、下端具有喇叭口的导管和粉末冶金分布板，粉末冶金分布板设置在容器的下部，导管垂直设置在容器中并与器壁固接，喇叭口紧靠粉末冶金分布板，另一端与粉煤出口接管相连接，粉煤进口设置在容器顶部，低压惰气进口设置在粉末冶金分布板的下方。低压惰气进入容器后，经分布板分布，在气流的作用下，使粉煤处于流态化，经喇叭口进入导管后送出输送罐，为确保输送效果，低压惰气在导管中的流速以10～60米/秒为宜；

一个与输送罐顶部通过管线相连接的第二旋风分离器，该第二旋风分离器的底部通过管线与上述的中间料罐相连通。

由上述公开的技术方案可见，本发明的加料方法与现有的技术相比最显著的优点是粉煤的输送过程是依靠旋转给料阀与载气的组合协同完成的，加料量稳定可控，设备结构简单，容易制作，可大大地减低投资费用，能为气化炉高效、长周期运行提供条件。

附图说明

图1为本发明的加料方法的流程图。

图2为高压粉煤仓结构示意图。

图3为低压粉煤仓3底部的惰气入口装置结构示意图。

图4为混合器结构示意图。

图5为粉煤输送罐结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明的方法包括如下步骤：

为低压惰气所携带的干煤粉，首先进入第一旋风分离器1，干煤粉通过旋风分离器1底部的管线进入低压粉煤仓3储存备用，含少量粉煤的低压惰气过滤后排空。

为防止粉煤卸料时出现鼠洞及架桥，在低压粉煤仓3锥面通过惰气入口装置16通入惰气，打开设置在低压粉煤仓3底部的低压粉煤仓控制阀4，向低压粉煤仓3送入低压惰气，粉煤自低压粉煤仓3进入与其通过管线相连接的输送罐5备用；

关闭低压粉煤仓控制阀4，将低压惰气送入设有导管502的输送罐5底部，低压惰气即携带粉煤进入第二旋风分离器6；

在第二旋风分离器6中分离的粉煤自第二旋风分离器6底部进入中间料罐7，低压惰气携带少量煤粉自第二旋风分离器6顶部过滤后排空。

为防止粉煤在中间料罐7中形成鼠洞或架桥，在中间料罐7的锥面通过惰气入口装置16通入惰气。

用惰气对中间料罐7充压，使中间料罐7中的压力与其相连接的高压粉煤仓8相同，打开中间料罐7底部的中间料罐控制阀9，和连接在中间料罐7与高压粉煤仓8之间的平衡管10上的平衡管控制阀11，粉煤进入高压粉煤仓8，加料完毕后，关闭中间料罐控制阀9和平衡管控制阀11；

粉煤通过设置在高压粉煤仓8底部的管线进入旋转给料阀12，调节旋转给料阀的转数，可控制高压粉煤仓8的卸料量。然后进入T型混合器13，与载气混合后，由载气携带进入气化炉14，载气的温度为20～500℃，压力为2.0～8.0MPa。同理在高压粉煤仓8的下锥面和锥底通过惰气入口装置16通入惰气。

所说的低压惰气包括烟气或氮气，压力为0.2～0.8MPa，温度为120～300℃。

所说的惰气包括氮气或二氧化碳，压力为2.0～8.0MPa，温度为100～300℃。

本发明的装置包括：

一个主体呈圆筒状和下部为锥筒状的高压容器的中间料罐7，锥面设有惰气入口装置16；

一个与中间料罐7底部通过管线相连接的高压粉煤仓8，由图2可见，该高压粉煤仓8为一个底部至少设有一个出料口801的、主体呈圆筒状和下部为截头锥筒状的高压容器，锥底设有惰气入口802，锥面设有惰气入口装置16；

一个与旋转给料阀12的出料口相连接的混合器13，由图5可见，该混合器13为一T型管，包括设有喷嘴134的载气进口管131、粉煤和惰气进口管132和混合物出口管133，载气进口管131与混合物出口管133同直径，同轴线，其轴线与粉煤进口管132的轴线在同一平面内且垂直，载气自载气进口经喷嘴134加速至20～200m/s，粉煤及惰气自粉煤进口管132进入，并为载气携带，二股物流混合后经混合物出口133管进入气化炉14。

用于实现本发明的加料方法的装置还包括：

用于分离低压惰气和干煤粉的第一旋风分离器1，该第一旋风分离器1为一个常规的商业化设备；

一个与第一旋风分离器1底部通过管线相连接的低压粉煤仓3，该低压粉煤仓3为一个主体呈圆筒状和下部为锥筒状的低压容器，锥面设有惰气入口装置16；

一个与低压粉煤仓底3部通过管线相连接的输送罐5，由图5可见，其包括一个主体呈圆筒状的低压容器、下端具有喇叭口501的导管502和粉末冶金分布板503，粉末冶金分布板503设置在容器的下部，导管502垂直设置在容器中并与器壁固接，喇叭口501紧靠粉末冶金分布板503，另一端与粉煤出口接管504相连接，粉煤进口505设置在容器顶部，低压惰气进口506设置在粉末冶金分布板503的下方。低压惰气进入容器后，经分布板503分布，在气流的作用下，使粉煤处于流态化，经喇叭口501进入导管502后送出输送罐5；

一个与输送罐5顶部通过管线相连接的第二旋风分离器6，该第二旋风分离器6的底部通过管线与前述的中间料罐7相连通。

所说的低压粉煤仓3、中间料罐7或高压粉煤仓8底部的惰气入口装置16如图3所示(图3为低压粉煤仓3底部的惰气入口装置，中间料罐7或高压粉煤仓8底部的惰气入口装置16与图3相同)，包括：一个进口环161，一个设置在进口环161上的惰气进口162，数根与进口环161相连通的进气导管163，该进气导管163端部放置粉末冶金进气头164，惰气自进口环161经进气导管163进入粉末冶金头164内腔，再进入低压粉煤仓3、中间料罐7或高压粉煤仓8，由于粉末冶金进气头164的过滤作用，粉煤不能倒流进入活化气中，所说的粉末冶金进气头164为一种市售产品，可采用青岛化工学院科工贸总公司产品。

为保证安全起见，在混合器与进气化炉之间的管线上，设有高压惰气进口15，一旦产生故障，可立即关闭高压粉煤仓底部的控制阀和载气控制阀，送入高压惰气，用高压惰气阻止火焰发展。

Claims (10)

1.一种煤粉加压气化过程中干煤粉的加料方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

用惰气对置有煤粉的中间料罐(7)充压，使中间料罐(7)中的压力与其相连接的高压粉煤仓(8)相同，打开中间料罐(7)底部的中间料罐控制阀(9)，和连接在中间料罐(7)与高压粉煤仓(8)之间的平衡管(10)上的平衡管控制阀(11)，粉煤进入高压粉煤仓(8)，加料完毕后，关闭中间料罐控制阀(9)和平衡管控制阀(11)；

粉煤通过设置在高压粉煤仓(8)底部的管线经旋转给料阀(12)进入混合器(13)与载气混合后，由载气携带进入气化炉(14)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，载气进入混合器(13)后的流速为20～200m/s，混合器(13)出口载气的流速为30～200米/秒。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括如下步骤：为低压惰气所携带的干煤粉，首先进入经第一旋风分离器(1)，干煤粉通过旋风分离器(1)底部的管线进入低压粉煤仓(3)储存备用；

打开设置在低压粉煤仓(3)底部的低压粉煤仓控制阀(4)，粉煤自低压粉煤仓(3)进入与其通过管线相连接的设有导管(502)的输送罐(5)；

关闭低压粉煤仓控制阀(4)，将低压惰气送入输送罐(5)底部，低压惰气即携带粉煤进入第二旋风分离器(6)，低压惰气在导管(502)中的流速为10～60米/秒；

在第二旋风分离器(6)中分离的粉煤自第二旋风分离器(6)底部进入中间料罐(7)。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在低压粉煤仓(3)、中间料罐(7)、高压粉煤仓(8)下锥面和高压粉煤仓(8)的锥底通入惰气。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所说的低压惰气包括烟气或氮气，压力为0.2～0.8MPa，温度为120～300℃，所说的惰气包括氮气或二氧化碳，压力为2.0～8.0MPa，温度为100～300℃，所说的载气包括过热水蒸汽、二氧化碳、煤气、氮气或它们的混合物，载气的温度为20～500℃，压力为2.0～8.0MPa。

6.一种实现权利要求1～5任一方法的装置，其特征在于，该装置包括：

一个主体呈圆筒状和下部为锥筒状的高压容器的中间料罐(7)，锥面设有惰气入口装置(16)；

一个与中间料罐(7)底部通过管线相连接的高压粉煤仓(8)，该高压粉煤仓(8)为一个底部至少设有一个出料口(801)的、主体呈圆筒状和下部为截头锥筒状的高压容器，锥底设有惰气入口装置(802)，锥面设有惰气入口装置(16)；

一个与高压粉煤仓(8)通过管线相连接的旋转给料阀(12)；

一个与旋转给料阀(12)的出料口相连接的混合器(13)，该混合器(13)包括设有喷嘴(134)的载气进口管(131)、粉煤进口管(132)和混合物出口管(133)。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，该装置还包括：

用于分离低压惰气和干煤粉的第一旋风分离器(1)；

一个与第一旋风分离器(1)底部通过管线相连接的低压粉煤仓(3)，该低压粉煤仓(3)为一个主体呈圆筒状和下部为锥筒状的低压容器，锥面设有惰气入口装置(16)；

一个与低压粉煤仓(3)底部通过管线相连接的输送罐(5)，包括一个主体呈圆筒状的低压容器、下端具有喇叭口(501)的导管(502)和粉末冶金分布板(503)，粉末冶金分布板(503)设置在容器的下部，导管(502)垂直设置在容器中并与器壁固接，喇叭口(501)紧靠粉末冶金分布板(503)，另一端与粉煤出口接管(504)相连接，粉煤进口(505)设置在容器顶部，低压惰气进口(506)设置在粉末冶金分布板(503)的下方；

一个与输送罐(5)顶部通过管线相连接的第二旋风分离器(6)，该第二旋风分离器(6)的底部通过管线与中间料罐(7)相连通。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，在混合器(13)与进气化炉(14)之间的管线上，设有高压惰气进口(15)。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所说的惰气入口装置(16)包括：一个进口环(161)，一个设置在进口环(161)上的惰气进口(162)，数根与进口环(161)相连通的进气导管(163)，该进气导管(163)的端部放置粉末冶金进气头(164)。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所说的惰气入口装置(16)包括：一个进口环(161)，一个设置在进口环(161)上的惰气进口(162)，数根与进口环(161)相连通的进气导管(163)，该进气导管(163)的端部放置粉末冶金进气头(164)。

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