CN104444374B

CN104444374B - 一种粉体低能耗高压输送装备

Info

Publication number: CN104444374B
Application number: CN201310451620.2A
Authority: CN
Inventors: 田原宇; 乔英云; 田斌
Original assignee: China University of Petroleum East China
Current assignee: China University of Petroleum East China
Priority date: 2013-09-24
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2033-09-24
Also published as: CN104444374A

Abstract

本发明提供一种粉体低能耗高压输送装备。提升管底部设有低压输送风入口、下部设有粉体入口，顶部通过快分与上料仓相连；提升管底部的低压输送风入口连接风机，下部的粉体入口与破碎机通过进料器相连；上料仓顶部气体出口设有气固分离器，气固分离器的料腿返回到上料仓中下部，上料仓的底部设有1-12个锥形料斗；锥形料斗上部侧壁设置进气孔，从锥形料斗中部到上料仓底部设置有流化气室，流化气室与风机通过旁路相连；每个锥形料斗的料腿通过阀门与粉体输送泵的上固定阀板异性孔相连，粉体输送泵的下固定阀板异性孔相连的下部料仓先后通过止回阀和阀门与高压喷射泵相连。

Description

一种粉体低能耗高压输送装备

一、技术领域

本发明涉及煤化工领域，特别地，涉及煤粉气体输送。

二、背景技术

煤气化是煤的洁净与高效利用的龙头和关键技术。气流床加压气化是最近几十年发展起来的新型煤并流式气化技术，气化剂与煤粉或煤浆经喷嘴进入气化室，煤的热解、燃烧以及气化反应几乎同时进行，高温保证了煤高效气化，煤中的矿物质成为熔渣后离开气化炉。与其他气化技术相比，加压气流床气化温度高、处理能力大、气体有效成分高、气化效率高，是当今国际上最先进的煤气化技术之一、未来煤合成型气化技术的发展方向。

加压气流床气化压力较高，干煤粉加压气化采用高压氮气或CO₂干粉密相管输，通过气化喷嘴进入气化炉，具有煤种适应性广、原料消耗低、碳转化率高、冷煤气效率高，气化炉结构以渣抗渣、寿命长等技术优势。在气化炉条件或煤种相同情况下，比水煤浆气化技术节氧16～21%，节煤2～4%，有效气成份高6～10个百分点。但是由于过高压力密相管输细煤粉会引起粉体流动特性发生变化，从而导致输送困难，影响装置稳定运行，因此目前干粉加压气化只能不大于4.0Mpa，且压力越高，气化炉稳定操作难度越大；加之由于高压密相管输，需要干燥煤粉水分小于1%，需要较大的干燥能耗；另外合成气还需要继续压缩加压才能用于下游合成工艺。从高压合成来看，干粉加压气化系统能耗高于水煤浆加压气化。

为了解决干煤粉加压及连续输送的难题，Texaco公司首先创建了水煤浆气化工艺。与干煤粉进料方式比较，水煤浆进料具有的最大优势在于易于加压，商业化装置的操作压力等级一般在2.6～8.5MPa之间，便于满足多种下游工艺气体压力需求。高压气化不仅可以为甲醇、醋酸等下游工艺节约中间压缩工序，也降低了能耗；原料煤运输、制浆、泵送入炉系统比干粉煤加压气化简单，安全并容易控制、投资省；气化炉结构简单，为耐火砖衬里，制造方便、造价低。但是水煤浆中近40％的水蒸发需要吸收大量的热，从而使冷煤气效率降低，氧耗、煤耗增高；煤浆浓度对煤的成浆性有要求，对煤中的灰含量和灰熔融性有严格要求，这些要求造成了煤的选用范围变窄，特别是对于热值太低的劣质煤，水煤浆进料效果很差；气化炉耐火砖使用寿命较短，一般为1～2年；气化炉烧嘴使用寿命较短。

水煤浆加压气化和干煤粉加压气化各有优势，平分秋色。但如果解决了煤粉高压输送难题，煤粉水含量要求放宽、气化压力得到进一步提高，并且不用外部的高压氮气和CO₂，高压气化剂既当稀相输送气又是雾化气和工作气，那么干煤粉加压气化将更具优势，能够大幅度降低合成型煤气化的能耗，增加煤化工的竞争力，也是煤气化技术获取跨越式突破的希望和热点之一。因此开发低能耗、操作简单、运行可靠、投资省的粉体高压输送工艺和装备是目前气流床气化技术亟待解决难题之一。

三、发明内容

本发明的目的就是为了克服现有粉体密相高压输送工艺存在的缺陷和不足而提供一种粉体低能耗高压输送装备，具有输送压力高、流程简单、操作简便、运行可靠、能耗和投资低等优点，用于煤气化可满足产业部门的要求。

本发明的技术方案：

本发明提供一种粉体高压输送装备，主要由风机、提升管、上料仓、气固分离器、锥形料斗、进气孔、料腿、上固定阀板、中间旋转阀体、中间料仓、下固定阀板、下部料仓、高压喷射泵、提升管顶部、低压输送风入口、粉体入口、破碎机、进料器、气体出口、流化气室、阀门、粉体输送泵、止回阀、快分组成。其特征在于提升管底部设有低压输送风入口、下部设有粉体入口，提升管顶部通过快分与上料仓相连；提升管底部的低压输送风入口连接风机，下部的粉体入口与破碎机通过进料器相连；上料仓顶部气体出口设有气固分离器，气固分离器的料腿返回到上料仓中下部，上料仓的底部设有1-12个锥形料斗；锥形料斗上部侧壁设置进气孔，从锥形料斗中部到上料仓底部设置有流化气室，将所有锥形料斗封闭在流化气室内，流化气室与风机通过旁路相连；粉体输送泵由上固定阀板、中间旋转阀体和下固定阀板通过中心轴串联组成，上下固定阀板和中间旋转阀体沿圆周开有1-20个、大小相同的异性孔，中间旋转阀体的异性孔形成了中间料仓；每个锥形料斗的料腿通过阀门与粉体输送泵的上固定阀板异性孔相连，粉体输送泵的下固定阀板异性孔相连的下部料仓先后通过止回阀和阀门与高压喷射泵相连。

风机可以是离心风机或罗茨风机，压力为0.003MPa-0.03MPa，输送高度为3m-50m。

快分可以是离心旋风器、卧式惯旋、T型快分或弯管式快分。

进料器可以是星型旋转进料器、螺旋进料器或喷射进料器

上料仓粉体为为鼓泡流化态。

气固分离器可以是离心旋风器、卧式惯旋、布袋除尘器、静电除尘器或滤管除尘器。

高压喷射泵的输送气体压力为2.6MPa-10MPa，输送距离为0.1m-50m。

四、附图说明

附图为本发明的结构示意图。

附图的图面设明如下：

1.风机、2.提升管、3.上料仓、4.气固分离器、5.锥形料斗、6.进气孔、7.料腿、8.上固定阀板、9.中间旋转阀体、10.中间料仓、11.下固定阀板、12.下部料仓、13.高压喷射泵、14.提升管顶部、15.低压输送风入口、16.粉体入口、17.破碎机、18.进料器、19.气体出口、20.流化气室、21.阀门、22.粉体输送泵、23.中心轴、24.异型孔、25.止回阀、26.快分

下面结合附图和实施例来详述本发明的结构特点。

五、具体实施方式

本发明提供一种粉体低能耗高压输送装备，主要由风机（1）、提升管（2）、上料仓（3）、气固分离器（4）、锥形料斗（5）、进气孔（6）、料腿（7）、上固定阀板（8）、中间旋转阀体（9）、中间料仓（10）、下固定阀板（11）、下部料仓（12）、高压喷射泵（13）、提升管顶部（14）、低压输送风入口（15）、粉体入口（16）、破碎机（17）、进料器（18）、气体出口（19）、流化气室（20）、阀门（21）、粉体输送泵（22）、中心轴（23）、异型孔（24）、止回阀（25）、快分（26）组成。其特征在于提升管（2）底部设有低压输送风入口（15）、下部设有粉体入口（16），提升管顶部（14）通过快分（26）与上料仓（3）相连；提升管（2）底部的低压输送风入口（15）连接风机（1），下部的粉体入口（16）与破碎机（17）通过进料器（18）相连；上料仓（3）顶部的气体出口（19）设有气固分离器（4），气固分离器（4）的料腿返回到上料仓（3）中下部，上料仓（3）的底部设有1-12个锥形料斗（5）；锥形料斗（5）上部侧壁设置进气孔（6），从锥形料斗（5）中部到上料仓（3）底部设置有流化气室（20），将所有锥形料斗（5）封闭在流化气室（20）内，流化气室（20）与风机（1）通过旁路相连；粉体输送泵（22）由上固定阀板（8）、中间旋转阀体（9）和下固定阀板（11）通过中心轴（23）串联组成，上下固定阀板和中间旋转阀体沿圆周开有1-20个、大小相同的异性孔（24），中间旋转阀体（9）的异性孔（24）形成了中间料仓（10）；每个锥形料斗（5）的料腿（7）通过阀门（21）与粉体输送泵（22）的上固定阀板（8）异性孔（24）相连，粉体输送泵（22）的下固定阀板（11）异性孔（24）相连的下部料仓（12）先后通过止回阀（25）和阀门（21）与高压喷射泵（13）相连。

风机（1）可以是离心风机或罗茨风机，压力为0.003MPa-0.03MPa，输送高度为3m-50m。

快分（26）可以是离心旋风器、卧式惯旋、T型快分或弯管式快分。

进料器（18）可以是星型旋转进料器、螺旋进料器或喷射进料器

上料仓（3）粉体为为鼓泡流化态。

气固分离器（4）可以是离心旋风器、卧式惯旋、布袋除尘器、静电除尘器或滤管除尘器。

高压喷射泵（13）的输送气体压力为2.6MPa-10MPa，输送距离为0.1m-50m。

实施例1，具体运行时，破碎机（17）将粉煤粉碎成小于150μm的细煤粉后，利用风机（1）的大量气体通过低压输送风入口（15）进入提升管（2），将从提升管（2）下部的粉体入口（16）加入的细煤粉输送到提升管顶部（14），然后通过快分（26）将细煤粉输送到上料仓（3），输送的气体通过气固分离器（4）回收细煤粉后外排。风机（1）的少量气体通过旁路接入到流化气室（20），然后从锥形料斗（5）上部侧壁进气孔（6）喷入使上料仓（3）中细煤粉形成流化态，细煤粉流入锥形料斗（5）料腿（7），通过阀门（21）流到粉体输送泵（22）上固定阀板（8）的异性孔中；当上固定阀板（8）和中间旋转阀体（9）的异型孔（24）交叉和重合时，细煤粉通过上固定阀板（8）的异型孔（24）流入粉体输送泵中间旋转阀体（9）的中间料仓（10）；装有细煤粉料的中间料仓（10）围绕主心轴（23）快速水平旋转，经过密封面将细煤粉转移到与下固定阀板（11）开孔相连的下部料仓（12）；下部料仓（12）的细煤粉先后通过止回阀（25）和阀门（21）流到高压喷射泵（13），被高压气化稀相输送到粉煤加压气化炉中雾化和气化，从而实现了细煤粉从低压到高压的交错排料输送，既解决了密相管输细煤粉由于过高压力会引起细煤粉流动特性发生变化，从而导致输送困难，影响装置稳定运行的难题；又降低了对煤粉水含量的苛刻要求，从而减少了干燥能耗；还低压下实现了一点输送、多点出料，大幅度降低了投资和工艺复杂性、操作安全并容易控制。

风机（1）压力为0.02MPa，输送高度为20m。

上料仓（3）粉体为为鼓泡流化态。

高压喷射泵（13）的输送气体压力为2.6MPa-10MPa，输送距离为0.5m喷入气流床加压气化炉发生气化反应。

实施例2：将煤粉替换为焦粉，风机（1）压力为0.03MPa，输送高度为50m，其余不变。

本发明所提供的粉体低能耗高压输送设备，通过低压提升、流化态分料输出，水平旋转交错排料，利用高压工作气通过高压喷射泵抽吸输送，粉体流动性能几乎不受气体压力变化影响，且对煤粉水含量的要求苛刻度大大降低，从源头上解决了密相管输细粉体由于过高压力会引起粉体流动特性发生变化，从而导致输送困难、影响装置稳定运行的难题，避免了使用外部的高压氮气或CO₂、增加成本以及粉体需要过度干燥、能耗高的重大缺陷。从中试结果看，相对粉体高压密相管输，节能70%以上，降低输送成本和投资50%以上。

在低压上料斗中通过流态化实现了一点输送、多点出料，大幅度降低了投资和设备复杂性；水平旋转的粉体输送泵交错排料，工作气高压喷射泵抽吸稀相输送，低能耗地实现了实现了粉体从低压到高压的稀相输送，操作安全并容易控制，避免了外部气体的污染，密封性强，输送压力高达10MPa，远远高于目前的密相管输细粉体的4.0Mpa,与水浆输送技术可以相媲美，用于干煤粉加压气化，气化剂高压稀相输送和雾化，大幅度的降低合成型煤气化的能耗，增加干煤粉加压气化以及煤化工的竞争力，使煤气化技术得到跨越式突破。

Claims

1.一种粉体低能耗高压输送装备，主要由风机、提升管、上料仓、气固分离器、锥形料斗、进气孔、料腿、上固定阀板、中间旋转阀体、中间料仓、下固定阀板、下部料仓、高压喷射泵、提升管顶部、低压输送风入口、粉体入口、破碎机、进料器、气体出口、流化气室、阀门、粉体输送泵、止回阀、快分组成，其特征在于提升管底部设有低压输送风入口、下部设有粉体入口，提升管顶部通过快分与上料仓相连；提升管底部的低压输送风入口连接风机，下部的粉体入口与破碎机通过进料器相连；上料仓顶部气体出口设有气固分离器，气固分离器的料腿返回到上料仓中下部，上料仓的底部设有1-12个锥形料斗；锥形料斗上部侧壁设置进气孔，从锥形料斗中部到上料仓底部设置有流化气室，将所有锥形料斗封闭在流化气室内，流化气室与风机通过旁路相连；粉体输送泵由上固定阀板、中间旋转阀体和下固定阀板通过中心轴串联组成，上下固定阀板和中间旋转阀体沿圆周开有1-20个、大小相同的异性孔，中间旋转阀体的异性孔形成了中间料仓；每个锥形料斗的料腿通过阀门与粉体输送泵的上固定阀板异性孔相连，粉体输送泵的下固定阀板异性孔相连的下部料仓先后通过止回阀和阀门与高压喷射泵相连。

2.根据权利要求1所述的一种粉体低能耗高压输送装备，其特征在于所说的风机可以是离心风机或罗茨风机，压力为0.003MPa-0.03MPa，输送高度为3m-50m。

3.根据权利要求1所述的一种粉体低能耗高压输送装备，其特征在于所说的快分可以是离心旋风器、卧式惯旋、T型快分或弯管式快分。

4.根据权利要求1所述的一种粉体低能耗高压输送装备，其特征在于所说的进料器可以是星型旋转进料器、螺旋进料器或喷射进料器。

5.根据权利要求1所述的一种粉体低能耗高压输送装备，其特征在于所说的上料仓粉体为为鼓泡流化态。

6.根据权利要求1所述的一种粉体低能耗高压输送装备，其特征在于所说的气固分离器可以是离心旋风器、卧式惯旋、布袋除尘器、静电除尘器或滤管除尘器。

7.根据权利要求1所述的一种粉体低能耗高压输送装备，其特征在于所说的高压喷射泵的输送气体压力为2.6MPa-10MPa，输送距离为0.1m-50m。