一种粉煤加压输送装置及方法与流程

本发明煤气化技术领域，特别是指一种粉煤加压输送装置及方法。

背景技术：

随着经济的发展，煤炭的综合利用越来越受到关注。代煤化工在我国的发展很迅速，煤制油(煤炭直接液化、间接液化)、煤制烯烃(MTO、MTP)、煤制芳烃、煤制天然气、煤制乙二醇、煤制二甲醚等，均已取得重要成果。除煤炭直接液化外，现代煤化工产业链几乎都是以煤炭气化为工艺源头。因此，煤气化技术是现代煤化工的基础核心。粉煤加压气化是一种重要的煤气化技术。

近年来，我国持续出现大范围雾霾天气，大气环境引发的关注日益升温。以壳牌、GSP和航天炉为代表的粉煤气化装置粉煤加压及输送单元在粉煤加压及输送过程中需要大量的气体(氮气或者二氧化碳)，在加压和泄压的过程中泄放到大气中的气体量约占总气体量的40％。泄放到大气中的气体不仅消耗掉大量的能量，并且大气环境带来一定的污染，特别是当加压和输送介质为二氧化碳时，向大气中排放大量的温室气体。

技术实现要素：

本发明提供一种粉煤加压输送装置及方法，用于解决煤气化装置粉煤加压输送过程中高耗能和环保问题，特别解决了粉煤锁斗加压和泄压过程中氮气或二氧化碳高排放问题。

本发明提供的一种粉煤加压输送装置，包括竖直设置的粉煤过滤器、粉煤贮罐、粉煤锁斗、粉煤给料罐、锁斗过滤器以及一级均压罐至N级均压罐；所述粉煤过滤器的下端出口通过旋转卸料阀与所述粉煤贮罐的上端入料口连接，粉煤贮罐的下端出料口依次通过第一粉煤下料切断阀、第二粉煤下料切断阀后和所述粉煤锁斗的上端入料口连接，所述粉煤锁斗的下端出料口依次通过第三粉煤下料切断阀、第四粉煤下料切断阀后和所述粉煤给料罐的上端入料口连接，所述粉煤给料罐的下端出料口通过粉煤管道与外部气化炉连接，所述粉煤锁斗还通过平衡管线切断阀与所述粉煤给料罐相连通；外部高压进气口依次通过第一充压切断阀、第二充压切断阀与所述粉煤锁斗的充气锥连接，外部高压进气口还依次通过第一充压切断阀、第三充压切断阀与所述粉煤锁斗的充气笛管连接，外部高压进气口通过第四充压切断阀与所述粉煤给料罐连接；所述粉煤锁斗上方还通过粉煤下料切断阀与锁斗过滤器的第一接口连接，M级均压罐的充压口通过第M均压切断阀与所述锁斗过滤器的第二接口连接，M级均压罐的泄压口通过第M泄压切断阀与第五充压切断阀的第一端连接，第五充压切断阀的第二端通过第六充压切断阀连接至所述锁斗过滤器的第二接口，第五充压切断阀的第二端还连通至所述第一充压切断阀和第二充压切断阀之间的连接管路上；所述粉煤锁斗还通过锁斗泄压切断阀与粉煤过滤器连通；所述锁斗过滤器的第二接口还依次通过放空切断阀、第三压力调节阀与所述粉煤过滤器连通；所述粉煤贮罐的锥部以及所述粉煤贮罐和第一粉煤下料切断阀之间还设置有用于输入外部低压氮气的低压进气口；其中，M＝1，…，N，N为均压罐的个数。

在一个优选实施例中，所述第二充压切断阀与所述粉煤锁斗的充气锥之间还连接有第一压力调节阀，所述第三充压切断阀与所述粉煤锁斗的充气笛管之间还连接有第二压力调节阀，所述第四充压切断阀与所述粉煤给料罐之间还连接有第四压力调节阀。

在一个优选实施例中，所述粉煤过滤器和粉煤贮罐之间还连接有用于平衡二者内压的平衡管。

在一个优选实施例中，所述N＝4。

本发明还提供上述任一种粉煤加压输送装置的使用方法，包括：

粉煤锁斗泄压步骤；

粉煤贮罐向粉煤锁斗下料步骤；

粉煤锁斗充压步骤；

粉煤锁斗向粉煤给料罐下料步骤，所述粉煤锁斗向粉煤给料罐下料完毕后又返回执行所述粉煤锁斗泄压步骤。

在一个优选实施例中，所述粉煤锁斗泄压步骤包括：

关闭第一充压切断阀、第二充压切断阀、第三充压切断阀、第五充压切断阀、第六充压切断阀、第三粉煤下料切断阀、第四粉煤下料切断阀、平衡管线切断阀、第一至第N均压切断阀、第一至第N泄压切断阀、锁斗泄压切断阀、第一粉煤下料切断阀、第二粉煤下料切断阀、放空切断阀；

打开第M均压切断阀，使粉煤锁斗里的高压气体通过锁斗过滤器进入M级均压罐，至粉煤锁斗和M级均压罐压力平衡后关闭第M均压切断阀；其中，M的初始值为1；

判断M是否等于N，若是，则执行下一步骤，否则令M＝M+1并返回执行上一步骤；其中，N为均压罐的数量；

打开锁斗泄压切断阀以使粉煤锁斗中剩余的气体经过锁斗泄压切断阀和粉煤过滤器排至大气中。

在一个优选实施例中，所述粉煤贮罐向粉煤锁斗下料步骤包括：

打开锁斗泄压切断阀、第一粉煤下料切断阀、第二粉煤下料切断阀，以使粉煤贮罐内的粉煤在重力作用下下料至粉煤锁斗；

粉煤锁斗充满粉煤后关闭锁斗泄压切断阀、第一粉煤下料切断阀、第二粉煤下料切断阀。

在一个优选实施例中，所述粉煤锁斗充压步骤包括：

打开第五充压切断阀、第六充压切断阀；

打开第K泄压切断阀以使K级均压罐中气体经过锁斗过滤器对粉煤锁斗充压，待K级均压罐和粉煤锁斗压力平衡后关闭第K泄压切断阀；K的初始值为N；

判断K是否等于N1，若是，则执行下一步骤，否则令K＝K-1并返回执行上一步骤；其中，N1为指定正整数且1≤N1≤N；

关闭第六充压切断阀；

打开第二充压切断阀、第三充压切断阀，并使第一压力调节阀和第二压力调节阀切换至手动控制模式；

打开第L泄压切断阀以使L级均压罐中气体分别经过粉煤锁斗的充气锥和充气笛管对粉煤锁斗充压，待L级均压罐和粉煤锁斗压力平衡后关闭第L泄压切断阀；L的初始值为N1-1；

判断L是否等于1，若是，则执行下一步骤，否则令L＝L-1并返回执行上一步骤；

关闭第五充压切断阀；

打开第一充压切断阀，外部高压进气口的高压气体分别通过粉煤锁斗的充气锥和充气笛管对粉煤锁斗充压；

等待预定时长后关闭第二充压切断阀和第一压力调节阀，并打开放空切断阀，使第三压力调节阀投自动控制模式；

当粉煤锁斗与粉煤给料罐压力差小于预定阈值后，关闭放空切断阀和第三压力调节阀，并打开平衡管线切断阀；

当粉煤锁斗与粉煤给料罐压力平衡后，关闭第一充压切断阀、第三充压切断阀、第二压力调节阀。

在一个优选实施例中，所述粉煤锁斗向粉煤给料罐下料步骤包括：

当粉煤给料罐处于预定的低料位时，打开第三粉煤下料切断阀和第四粉煤下料切断阀，以使粉煤从粉煤锁斗下料至粉煤给料罐；

当粉煤锁斗内的粉煤全部下料完毕或粉煤给料罐处于预定高料位时，关闭第三粉煤下料切断阀、第四粉煤下料切断阀、平衡管线切断阀。

在一个优选实施例中，所述预定阈值为20KPa。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，通过设置数个均压罐来减少粉煤加压及输送过程中氮气或二氧化碳的排放，并且在加压的过程中首先使用数个均压罐中的气体，然后通过高压气体对粉煤锁斗进行充压，可使氮气或二氧化碳用量和排放量小、环境友好、经济可行。

附图说明

图1为本发明提供的一种粉煤加压输送装置结构示意图；

图2为本发明实施例提供的粉煤加压输送装置的使用方法流程图；

图3为步骤S21的具体实施方法流程图；

图4为步骤S22的具体实施方法流程图；

图5为步骤S23的具体实施方法流程图；

图6为步骤S24的具体实施方法流程图；

[附图标记说明]

1、平衡管 2、第一冲压管线 3、第二冲压管线

101、粉煤过滤器 102、粉煤贮罐 103、粉煤锁斗

104、粉煤给料罐 105、锁斗过滤器

XV-01、第一充压切断阀 XV-02、第二充压切断阀

XV-03、第三充压切断阀 XV-04、旋转卸料阀

XV-05、锁斗泄压切断阀 XV-06、第一粉煤下料切断阀

XV-07、第二粉煤下料切断阀 XV-08、第三粉煤下料切断阀

XV-09、第四粉煤下料切断阀 XV-10、平衡管线切断阀

XV-11、放空切断阀 XV-12、第一均压切断阀

XV-13、第二均压切断阀 XV-14、第三均压切断阀

XV-15、第四均压切断阀 XV-16、第一泄压切断阀

XV-17、第二泄压切断阀 XV-18、第三泄压切断阀

XV-19、第四泄压切断阀 XV-20、第五充压切断阀

XV-21、第六充压切断阀 XV-22、第四充压切断阀

XV-23、粉煤下料切断阀 PV-01、第一压力调节阀

PV-02、第二压力调节阀 PV-03、第三压力调节阀

PV-04、第四压力调节阀

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

图1为本发明提供的一种粉煤加压输送装置结构示意图，如图1中所示，该装置包括竖直设置的粉煤过滤器101、粉煤贮罐102、粉煤锁斗103、粉煤给料罐104、锁斗过滤器105以及一级均压罐至N级均压罐。优选地，均压罐的个数N＝4，图1中为方便表示，只画了一级均压罐、二级均压罐、三级均压罐和四级均压罐共4个均压罐。

图1中，粉煤过滤器101的下端出口通过旋转卸料阀XV-04与粉煤贮罐102的上端入料口连接，粉煤贮罐102的下端出料口依次通过第一粉煤下料切断阀XV-06、第二粉煤下料切断阀XV-07后和粉煤锁斗103的上端入料口连接，粉煤锁斗103的下端出料口依次通过第三粉煤下料切断阀XV-08、第四粉煤下料切断阀XV-09后和粉煤给料罐104的上端入料口连接，粉煤给料罐104的下端出料口通过粉煤管道与外部气化炉连接，粉煤锁斗103还通过平衡管线切断阀XV-10与粉煤给料罐104相连通；外部高压进气口依次通过第一充压切断阀XV-01、第二充压切断阀XV-02与粉煤锁斗103的充气锥连接，外部高压进气口还依次通过第一充压切断阀XV-01、第三充压切断阀XV-03与粉煤锁斗103的充气笛管连接，外部高压进气口通过第四充压切断阀XV-22与粉煤给料罐104连接；粉煤锁斗103上方还通过粉煤下料切断阀XV-23与锁斗过滤器105的第一接口连接，M级均压罐的充压口通过第M均压切断阀与锁斗过滤器105的第二接口连接，M级均压罐的泄压口通过第M泄压切断阀与第五充压切断阀XV-20的第一端连接，第五充压切断阀XV-20的第二端通过第六充压切断阀XV-21连接至锁斗过滤器105的第二接口，第五充压切断阀XV-20的第二端还连通至第一充压切断阀XV-01和第二充压切断阀XV-02之间的连接管路上；粉煤锁斗103还通过锁斗泄压切断阀XV-05与粉煤过滤器101连通；锁斗过滤器105的第二接口还依次通过放空切断阀XV-11、第三压力调节阀PV-03与粉煤过滤器101连通；粉煤贮罐102以及粉煤贮罐102和第一粉煤下料切断阀XV-06之间还设置有用于输入外部低压氮气的低压进气口；其中，M＝1，…，N，N为均压罐的个数。

图1所示装置中，来自磨煤系统的粉煤经过螺旋输送机或者管道把粉煤输送至常压的粉煤贮罐102内,带有粉煤的二氧化碳或者氮气经过粉煤过滤器101后，满足环保要求的气体直接排至大气，被粉煤过滤器101分离下来的粉煤经过旋转卸料阀XV-04进入常压的粉煤贮罐102内。优选地，如图1所示，粉煤贮罐102与粉煤过滤器101之间设置一根用于平衡二者内压的平衡管(1)，保证来自磨煤系统和粉煤过滤器101中的粉煤顺利进入粉煤贮罐102。粉煤贮罐102的锥部通有用于输入外部低压氮气的低压进气口，能够防止空气进入粉煤贮罐102，并保证粉煤贮罐102内为惰性化环境。粉煤贮罐102内的粉煤利用重力作用经过两个粉煤下料切断阀进入粉煤锁斗103，为了防止第一粉煤下料切断阀XV-06、第二粉煤下料切断阀XV-07堵塞，在第一粉煤下料切断阀XV-06前管道上也通入一股低压氮气。

如图1中所示，为了防止外部高压进气口与粉煤锁斗103之间的压差过大，对粉煤锁斗103的充气锥、充气笛管造成损坏，优选地，在第一冲压管线(2)和第二冲压管线(3)上增加压力调节阀，具体地，如图1中所示，在第二充压切断阀XV-02与粉煤锁斗103的充气锥之间连接第一压力调节阀PV-01，在第三充压切断阀XV-03与粉煤锁斗103的充气笛管之间连接有第二压力调节阀PV-02，同理，在第四充压切断阀XV-22与粉煤给料罐104之间还连接有第四压力调节阀PV-04。

上述粉煤加压输送装置中，通过设置数个均压罐来减少粉煤加压及输送过程中氮气或二氧化碳的排放，并且在加压的过程中首先使用数个均压罐中的气体，然后通过高压气体对粉煤锁斗进行充压，可使氮气或二氧化碳用量和排放量小、环境友好、经济可行。

对应于本发明实施例提供的粉煤加压输送装置，本发明实施例还提供一种粉煤加压输送装置的使用方法，如图2所示，该方法包括如下步骤S21-S24：

S21：粉煤锁斗泄压；

S22：粉煤贮罐向粉煤锁斗下料；

S23：粉煤锁斗充压；

S24：粉煤锁斗向粉煤给料罐下料，随后返回执行S21。

步骤S24后，可通过外部高压进气口通过第四充压切断阀XV-22和第四压力调节阀PV-04后向粉煤给料罐104充压，使粉煤给料罐内的粉煤通过粉煤管道输送至气化炉，至此完成了一个周期的粉煤加压及输送过程。

为了保证到烧嘴的煤流量的稳定，在粉煤给料罐104和气化炉之间通过第四压力调节阀PV-04控制粉煤给料罐104的压力保持一个相对稳定的压差，通常控制压差为0.4～1.0MPa(此压力差的设定值取决于气化炉的负荷)。

图3所示为步骤S21的具体实施方法流程图，如图3中所示，包括以下步骤S301-S306：

S301：关闭与粉煤锁斗103相连的所有高压系统阀门和低压系统阀门。

其中，与粉煤锁斗103相连的高压系统阀门包括：第一充压切断阀XV-01、第二充压切断阀XV-02、第三充压切断阀XV-03、第五充压切断阀XV-20、第六充压切断阀XV-21、第三粉煤下料切断阀XV-08、第四粉煤下料切断阀XV-09、平衡管线切断阀XV-10、第一至第N均压切断阀、第一至第N泄压切断阀，与粉煤锁斗103相连的低压系统阀门包括：锁斗泄压切断阀XV-05、第一粉煤下料切断阀XV-06、第二粉煤下料切断阀XV-07、放空切断阀XV-11。若如图1中所示N＝4，采用一至四级均压罐，则此处所述第一至第N均压切断阀包括图1中所示的第一均压切断阀XV-12、第二均压切断阀XV-13、第三均压切断阀XV-14、第四均压切断阀XV-15，所述第一至第N泄压切断阀包括图1中所示的第一泄压切断阀XV-16、第二泄压切断阀XV-17、第三泄压切断阀XV-18、第四泄压切断阀XV-19。

S302：打开第M均压切断阀，使粉煤锁斗103里的高压气体通过锁斗过滤器105进入M级均压罐。

S303：当粉煤锁斗103和M级均压罐压力平衡后关闭第M均压切断阀；其中，M的初始值为1。

S304：判断M是否等于N，若是，则执行步骤S306，否则执行步骤S305。

其中，N为均压罐的数量；

S305：令M＝M+1并返回执行步骤S302。

S306：打开锁斗泄压切断阀XV-05以使粉煤锁斗103中剩余的气体经过锁斗泄压切断阀XV-05和粉煤过滤器101排至大气中。

粉煤锁斗103泄压完后，粉煤锁斗103和粉煤贮罐102的压力均与大气压力相等，随后粉煤贮罐102才可以向粉煤锁斗103下料。

图4所示为步骤S22的具体实施方法流程图，如图4中所示，包括以下步骤S401-S402：

S401：打开锁斗泄压切断阀XV-05、第一粉煤下料切断阀XV-06、第二粉煤下料切断阀XV-07。以使粉煤贮罐102内的粉煤在重力作用下下料至粉煤锁斗103。

S402：粉煤锁斗103充满粉煤后关闭锁斗泄压切断阀XV-05、第一粉煤下料切断阀XV-06、第二粉煤下料切断阀XV-07。

图5所示为步骤S23的具体实施方法流程图，如图5中所示，包括以下步骤S501-S516：

S501：打开第五充压切断阀XV-20、第六充压切断阀XV-21。

S502：打开第K泄压切断阀以使K级均压罐中气体经过锁斗过滤器105对粉煤锁斗103充压。其中，K的初始值为N。

S503：当K级均压罐和粉煤锁斗103压力平衡后关闭第K泄压切断阀。

S504：判断K是否等于N1，若是，则执行步骤S506，否则执行S505。

其中，N1为指定正整数且1≤N1≤N，优选地，当N＝4时，N1＝3。

S505：令K＝K-1并返回执行步骤S502。

S506：关闭第六充压切断阀XV-21。

S507：打开第二充压切断阀XV-02、第三充压切断阀XV-03，并使第一压力调节阀PV-01和第二压力调节阀PV-02切换至手动控制模式。

S508：打开第L泄压切断阀，使L级均压罐中气体分别经过粉煤锁斗103的充气锥和充气笛管对粉煤锁斗103充压。其中，L的初始值为N1-1。

S509：当L级均压罐和粉煤锁斗103压力平衡后关闭第L泄压切断阀。

S510：判断L是否等于1，若是，则执行步骤S512，否则执行步骤S511。

S511：令L＝L-1，并返回执行步骤S508。

S512：关闭第五充压切断阀XV-20。

S513：打开第一充压切断阀XV-01，外部高压进气口的高压气体分别通过粉煤锁斗103的充气锥和充气笛管对粉煤锁斗103充压。

S514：等待预定时长后关闭第二充压切断阀XV-02和第一压力调节阀PV-01，并打开放空切断阀XV-11，使第三压力调节阀PV-03投自动控制模式。

S515：当粉煤锁斗103与粉煤给料罐104压力差小于预定阈值后，关闭放空切断阀XV-11和第三压力调节阀PV-03，并打开平衡管线切断阀XV-10。

优选地，预定阈值为20KPa，当粉煤锁斗103与粉煤给料罐104的压力差小于20KPa且维持15s以上，则打开平衡管线切断阀XV-10，使粉煤锁斗与粉煤给料罐之间的压力完全相等。

S516：当粉煤锁斗103与粉煤给料罐104压力平衡后，关闭第一充压切断阀XV-01、第三充压切断阀XV-03、第二压力调节阀PV-02，粉煤锁斗103充压完成。

图5所示实施例中，依次利用四级均压罐、三级均压罐、二级均压罐和一级均压罐对粉煤锁斗103进行冲压，然后再利用来来自高压二氧化碳(或者氮气)的外部高压进气口对粉煤锁斗103进行冲压。各级均压罐往粉煤锁斗103的充压管线，与从高压二氧化碳或氮气缓冲罐来的气体管线混合后，分为三路(粉煤锁斗103顶部、粉煤锁斗103底部充气器和充气笛管)对粉煤锁斗加压，这样就避免了均压罐对粉煤锁斗103充压过程中只从粉煤锁斗103顶部充压使得对粉煤冲压而形成板结的问题，并且均压罐经过锁斗过滤器105对粉煤锁斗103冲压的过程中，能对锁斗过滤器105进行反吹，避免锁斗过滤器堵塞。

图6所示为步骤S24的具体实施方法流程图，如图6中所示，包括以下步骤S601-S602：

S601：当粉煤给料罐104处于预定的低料位时，打开第三粉煤下料切断阀XV-08和第四粉煤下料切断阀XV-09。以使粉煤从粉煤锁斗103下料至粉煤给料罐104。

S602：当粉煤锁斗103内的粉煤全部下料完毕或粉煤给料罐104处于预定高料位时，关闭第三粉煤下料切断阀XV-08、第四粉煤下料切断阀XV-09、平衡管线切断阀XV-10。粉煤锁斗103向粉煤给料罐104下料完毕。

本发明提供的粉煤加压及输送方案在粉煤锁斗卸料完成后，通过将高压气体排放至数个均压罐进行泄压，在粉煤锁斗需要充压时，又首先采用各级均压罐对其进行充压随后再使用高压进气口充压，使氮气或二氧化碳用量和排放量小、环境友好、经济可行，主要解决了煤气化装置的粉煤加压输送过程中高耗能和环保问题，特别解决了粉煤锁斗加压和泄压过程中氮气或二氧化碳高排放问题。另外，在该方案中，粉煤锁斗与各个均压罐之间设置了锁斗过滤器，使粉煤锁斗泄压的过程中含有粉煤粉尘的高压气体经过锁斗过滤器后，粉尘被过滤掉，避免高压气体中的粉尘带入到均压罐中，并减少了各级均压罐和粉煤锁斗之间充、泄压管路上的各个阀门接触粉煤的几率，进一步延长了阀门的使用寿命。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。