CN203695051U - 一种液态二氧化碳煤浆制备与测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种液态二氧化碳煤浆制备与测试装置。本实用新型包括密封反应釜、液态二氧化碳储罐和制冷机组。密封反应釜置于冷却液浴槽内，在线粘度计安装在反应釜内的下部，液态二氧化碳储罐外部设有冷却液夹套，冷却液浴槽和冷却液夹套内装有循环冷却液。反应釜顶部设有搅拌器、安全泄压阀、压力表和高压煤粉定量加料装置。制冷机组分别通过管路与冷却液夹套和冷却液浴槽的浴槽连通，循环冷却液为乙二醇溶液或无水乙醇。本实用新型可以定量控制煤粉以及液态二氧化碳的加入量，制备不同浓度的液态二氧化碳煤浆，并使之均匀混合，并可调节温度和压力，对液态二氧化碳煤浆成浆性能进行全面测试。本实用新型结构紧凑、系统可靠、操作安全简便。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种煤浆制备与测试装置，尤其涉及一种在高压低温状况下对液态二氧化碳煤浆的制备与测试装置。
背景技术
煤气化是一种重要的洁净煤技术。其中，以水煤浆为原料的气化技术是一种较为成熟、已有多年工业化应用的技术，其设备结构和系统简单、操作灵活、安全可靠，气化炉可以在更高的压力下运行(2.5～8.5 MPa)，气化炉的运行费用较低，煤种适应性广，因而在煤气化领域占据重要地位，在我国得到广泛的应用。
然而，我国煤炭生产中，优质煤短缺，低阶煤（褐煤、次烟煤等）蕴藏量约占煤炭储量的50％左右，产量占目前总量的30％以上。低阶煤的显著特点是水分高、比重小、挥发分高。由于其挥发分含量较高，适宜通过煤气化生产化工产品、电力等多联产系统，可以使其得到洁净合理的利用。对于水煤浆气化系统，从经济运行考虑，水煤浆浓度一般应达到60%～70%，煤浆浓度下降会使送入气化炉的水量提高，蒸发水分所需消耗的热量增多，有效气体成分减少，降低冷煤气效率，增加氧耗，对气化运行不利。而采用低阶煤作为气化用煤时，由于煤的水分和灰分含量高，含碳量低，导致煤浆浓度很低（仅为40％～50％左右），这一问题就更为突出。气化过程中，大量的热量消耗在水的汽化上，因此普遍存在气化系统热效率低、产气量低、煤耗高等问题。
与水相比，液态二氧化碳的汽化潜热仅为水汽化潜热的1/4。如果利用液态二氧化碳替代水制备液态二氧化碳煤浆，可以显著降低由于水煤浆中水的汽化而消耗的大量热量，从而提高气化效率、极大改善气化系统的热力学性能和热效率。而且液态二氧化碳的气化温度较低，液态二氧化碳煤浆进入气化炉后可迅速气化，气化炉内煤分散性好，使得采用液态二氧化碳煤浆的气化系统同时具备水煤浆气化的简单可靠性和干煤粉气化高效率的特点。由于液态二氧化碳的流动粘度较小，还可以显著提高液态二氧化碳煤浆的成浆特性和煤浆浓度，并具有良好的输送性能，大大降低煤浆输送系统的能耗。二氧化碳在煤气化系统中的来源也很丰富，如将IGCC电站的二氧化碳捕集与存储系统（CCS）捕集下来的二氧化碳用于制备液态二氧化碳煤浆，还可以循环利用二氧化碳，减少二氧化碳排放，具有极大的技术和环境优势。
目前国内对低阶煤的清洁利用仍以低阶煤加工提质技术为主，主要集中在低阶煤的洗选、干燥、热解提质等领域，对液态二氧化碳煤浆气化技术方面则尚未有深入系统的研究与应用。因此，对液态二氧化碳煤浆的制备和成浆性能进行研究是液态二氧化碳煤浆气化技术应用的基础。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种可以在高压低温情况下制备液态二氧化碳煤浆，并能够在线测量液态二氧化碳煤浆粘度，对液态二氧化碳煤浆成浆性能进行测试的装置。该装置可以定量控制煤粉以及液态二氧化碳的加入量，制备不同浓度的液态二氧化碳煤浆，并使之均匀混合，并可调节温度和压力，对液态二氧化碳煤浆成浆性能进行全面测试。
本实用新型包括密封反应釜、液态二氧化碳储罐、制冷机组、高压煤粉定量加料装置和在线粘度计。
密封反应釜置于冷却液浴槽内，冷却液浴槽上盖有保温密封盖，冷却液浴槽内装有循环冷却液，在线粘度计安装在反应釜内的下部；液态二氧化碳储罐外部设有冷却液夹套，冷却液夹套内装有循环冷却液。
反应釜顶部设有搅拌器、安全泄压阀、压力表和高压煤粉定量加料装置；高压煤粉定量加料装置包括加料斗和高压煤粉罐，加料斗与高压煤粉罐之间设置有调压阀门，高压煤粉罐与反应釜通过管路连接，管路上设置有煤粉加料阀门。冷却液温度传感器的感应端伸入反应釜冷却液浴槽内。
制冷机组的蒸发器出口分别通过管路与冷却液夹套的夹套冷却液进口以及冷却液浴槽的浴槽冷却液进口连通；制冷机组的蒸发器进口与冷却液循环泵的出液口通过管路连接，冷却液循环泵的进液口通过管路分别与冷却液夹套的夹套冷却液出口以及冷却液浴槽的浴槽冷却液出口连通。
液态二氧化碳储罐的出口与液态二氧化碳计量泵的进液口通过管路连接，管路上设有开关，液态二氧化碳计量泵的出液口与反应釜通过管路连通。
反应釜冷却液浴槽和冷却液夹套内的循环冷却液为乙二醇溶液或无水乙醇。
本实用新型是将一定量的液态二氧化碳从液态二氧化碳储罐中通过液态二氧化碳计量泵送入密封反应釜。一定量的煤粉经高压煤粉定量加料装置送入反应釜。液态二氧化碳和煤粉在搅拌器作用下混合均匀，制成煤浆。通过改变加入的液态二氧化碳和煤粉的量，可得到不同浓度的液态二氧化碳煤浆，利用在线粘度计可对不同浓度煤浆的粘度进行测试，研究其流变特性。实验过程中，整个反应釜浸没放置在充满循环冷却液的冷却液浴槽中，用以保持二氧化碳处于控制温度和压力下的液体状态。测试完成后，打开安全泄压阀，可以将反应釜内的液态二氧化碳放出，至反应釜内压力为常压后，排出部分冷却液浴槽中的循环冷却液至液面低于反应釜盖高度，打开反应釜盖，将反应釜内煤粉清扫干净，实验结束。
本实用新型具有如下优点：
1、工作过程中，煤粉和液态二氧化碳可连续定量给料，煤浆浓度可调；
2、工作过程中，反应釜内温度、压力可调节，便于参数测量和控制；
3、工作过程中，液态二氧化碳煤浆制备反应釜全部浸没在冷却液浴槽中，大大减少了反应釜散热，保持反应釜内部温度稳定；
4、采用在线粘度计测量煤浆粘度，适于高压环境下的粘度测量；
5、装置结构紧凑、系统可靠、操作安全简便。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种液态二氧化碳煤浆制备与测试实验装置包括密封反应釜1、液态二氧化碳储罐2、制冷机组3、高压煤粉定量加料装置和在线粘度计4。
密封反应釜1置于冷却液浴槽5内，冷却液浴槽5上盖有保温密封盖6，冷却液浴槽5内装有循环冷却液，在线粘度计4安装在反应釜1内的下部；液态二氧化碳储罐2外部设有冷却液夹套7，冷却液夹套7内装有循环冷却液。
反应釜1顶部设有搅拌器8、安全泄压阀9、压力表10和高压煤粉定量加料装置；高压煤粉定量加料装置包括加料斗11和高压煤粉罐12，加料斗11与高压煤粉罐12之间设置有调压阀门13，高压煤粉罐12与反应釜1通过管路连接，管路上设置有煤粉加料阀门14。冷却液温度传感器15的感应端伸入反应釜冷却液浴槽5内。
制冷机组3的蒸发器出口31分别通过管路与冷却液夹套7的夹套冷却液进口71以及冷却液浴槽5的浴槽冷却液进口51连通；制冷机组3的蒸发器进口32与冷却液循环泵16的出液口通过管路连接，冷却液循环泵16的进液口通过管路分别与冷却液夹套7的夹套冷却液出口72以及冷却液浴槽5的浴槽冷却液出口52连通。
液态二氧化碳储罐2的出口与液态二氧化碳计量泵17的进液口通过管路连接，管路上设有开关18，液态二氧化碳计量泵17的出液口与反应釜1通过管路连通。反应釜冷却液浴槽5和冷却液夹套7内的循环冷却液为乙二醇溶液或无水乙醇。
本实用新型的工作流程为：
步骤一：启动制冷机组和冷却液循环泵，使冷却液浴槽和冷却液夹套内的循环冷却液冷却并流动，控制循环冷却液温度至所需要的工作温度；
步骤二：向加料斗中加入定量的煤粉；
步骤三：打开调压阀门，使煤粉流入到高压煤粉罐中；关闭调压阀门，打开煤粉加料阀门，使煤粉罐中的煤粉流入反应釜内；
步骤四：打开开关和液态二氧化碳计量泵，将一定量的液态二氧化碳自液态二氧化碳储罐中送入反应釜内；
步骤五：关闭开关，打开磁力搅拌器，使液态二氧化碳和煤粉充分混合，得到液态二氧化碳煤浆；
步骤六：利用在线粘度计测量煤浆粘度，重复步骤二至五，可调节液态二氧化碳煤浆的浓度和测量压力，测量不同条件下的煤浆成浆特性；
步骤七：测量完成后，打开泄压阀，排出反应釜内的二氧化碳至泄压完成；
步骤八：关闭制冷机组和冷却液循环泵；
步骤九：排出部分冷却液浴槽中的循环冷却液至液面低于反应釜盖高度，打开反应釜盖，清扫煤粉，清洗釜体。
Claims (2)
1. 一种液态二氧化碳煤浆制备与测试装置，包括密封反应釜、液态二氧化碳储罐、制冷机组、高压煤粉定量加料装置和在线粘度计，其特征在于：
密封反应釜置于冷却液浴槽内，冷却液浴槽上盖有保温密封盖，冷却液浴槽内装有循环冷却液，在线粘度计安装在反应釜内的下部；液态二氧化碳储罐外部设有冷却液夹套，冷却液夹套内装有循环冷却液；
反应釜顶部设有搅拌器、安全泄压阀、压力表和高压煤粉定量加料装置；高压煤粉定量加料装置包括加料斗和高压煤粉罐，加料斗与高压煤粉罐之间设置有调压阀门，高压煤粉罐与反应釜通过管路连接，管路上设置有煤粉加料阀门；冷却液温度传感器的感应端伸入反应釜冷却液浴槽内；
制冷机组的蒸发器出口分别通过管路与冷却液夹套的夹套冷却液进口以及冷却液浴槽的浴槽冷却液进口连通；制冷机组的蒸发器进口与冷却液循环泵的出液口通过管路连接，冷却液循环泵的进液口通过管路分别与冷却液夹套的夹套冷却液出口以及冷却液浴槽的浴槽冷却液出口连通；
液态二氧化碳储罐的出口与液态二氧化碳计量泵的进液口通过管路连接，管路上设有开关，液态二氧化碳计量泵的出液口与反应釜通过管路连通。
2.如权利要求1所述的一种液态二氧化碳煤浆制备与测试装置，其特征在于：所述的反应釜冷却液浴槽和冷却液夹套内的循环冷却液为乙二醇溶液或无水乙醇。
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Cited By (2)
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