专利名称：能够调节控制和均匀分配煤粉流量的装置和操作方法
技术领域：
本发明涉及粉煤加压气化过程中的煤粉输送装置及其操作方法，特别涉及一种能够调节控制和均匀分配煤粉流量的装置和操作方法。
背景技术：
在粉煤加压气化过程中，煤粉流量的调节控制以及在多路输送管线上分配的均匀性，将直接影响煤气化过程的工艺指标、操作稳定和整个系统的安全。如果煤粉流量调节控制不稳定，各路管线上的煤粉流量分配不均匀，气化炉内的浓度分布、温度分布就会严重偏离要求，就会导致气化效率低，气化炉耐火材料和气化喷嘴烧损等。
在已有的煤粉加料方法中，如中国专利CN1032746A公开了一种使可燃性粉碎固体粒子和气体混合物流率保持稳定的进料器设备，“控制混合物通过所述容器各自的出口孔的流率，其方法是控制经由容器底部的壁注入的第一气体的流率”，该方法的调节控制范围小，不灵活，无有效措施保证各排出孔流率的均匀分配，且设备结构复杂，制作困难，难以满足粉煤加压气化工艺的需求。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种能够调节控制和均匀分配煤粉流量的装置和操作方法，以克服现有技术存在的不足。
本发明的技术方案一种能够调节控制和均匀分配煤粉流量的装置，包括底部具有一个或多个物料流出口的加压料仓；通过管线与加压料仓物料流出口相连通的设有用于调节煤粉流量的载气入口的煤粉流量调节器；
设置在载气入口处的载气流量调节机构；通过管线与煤粉流量调节器相连通的煤粉流量测量仪；通过管线与煤粉流量测量仪相连通的设置在气化炉上的一个或多个气化喷嘴。
本发明的煤粉流量调节器包括载气进口管、载气外套管、载气分布内套管以及一个收缩扩大管，收缩扩大管的进口与载气内套管出口相连接，收缩扩大管出口与输送管线相连接，其出口处内径与输送管线内径相同。为了使加入煤粉调节器中的载气均匀地分散到煤粉与载气的混合物当中，减少煤粉流量波动，保证输送稳定性，载气分布内套管由多孔金属材料制成，其内径与输送管线内径相同。
上述装置的操作方法包括如下步骤通过载气将加压料仓的煤粉从加压料仓底部的物料流出口带出，煤粉与载气的混合物随后经过管线进入煤粉流量调节器，通过载气流量调节机构调节进入煤粉流量调节器的载气流量当进入煤粉流量调节器的载气流量增大时，煤粉的流量将减小，反之则增大，然后煤粉与载气的混合物进入煤粉流量测量仪，以测量煤粉的流量，由测得的煤粉速度和煤粉浓度可计算得煤粉输送量，煤粉与载气的混合物最终通过与输送管线连接的一个或多个气化喷嘴进入气化炉。
本发明中煤粉流量均匀分配的基本原理是利用煤粉流量调节器与气化喷嘴的协同作用实现的。具体地说，煤粉与载气的混合物在通过煤粉流量调节器的喉口与气化喷嘴时产生了对于从加压料仓到气化炉的整个系统阻力起绝对支配作用的局部阻力，它们共占系统总阻力的90～95％。具体地说，煤粉与载气的混合物通过调节器喉口处的表观气速为50～100m/s，通过气化喷嘴出口的表观气速为40～80m/s，这两部分阻力分别占系统总阻力的50～80％和20～50％。只要各输送管线上的局部阻力相等，就能够保证煤粉流量的均匀分配。
本发明的装置和方法的优点是能够方便灵活地通过改变进入煤粉调节器的载气流量来调节和控制煤粉流量，同时在煤粉调节器与气化喷嘴的协同作用下，可以使从煤粉加压料仓进入多路输送管线，最后经过多个气化喷嘴进入气化炉的煤粉流量实现均匀分配。由此可见，本发明的煤粉流量调节控制范围大，操作灵活，设备结构简单，易于加工制作，能够有效控制煤粉流量的均匀分配，可以为粉煤加压气化提供可靠的技术。
图1是本发明方法的流程图。
图2为煤粉流量调节器的结构示意图。
图3为气化喷嘴内通道结构示意图。
具体实施例方式
参见图1，一种能够调节控制和均匀分配煤粉流量的装置包括底部具有一个或多个物料流出口2的加压料仓1；通过管线与加压料仓物料流出口2相连通的设有用于调节煤粉流量的载气入口23的煤粉流量调节器3；设置在载气入口23处的载气流量调节机构28，该调节机构28可采用常规的调节阀等；通过管线与煤粉流量调节器3相连通的煤粉流量测量仪4，为一种电容式质量流量计，如可采用RAMSEY公司生产的型号为DMK270的固体质量流量计；通过管线与煤粉流量测量仪相4连通的设置在气化炉6上的一个或多个气化喷嘴5。
参见图2，所说的煤粉流量调节器3包括靠近煤粉与载气混合物进口一端设有载气入口23的载气外套管22、载气分布内套管21以及一个收缩扩大管24；所说的载气分布内套管21设置在载气外套管22中，该载气分布内套管21由多孔金属材料制成，其内径与输送管道内径相同，载气外套管22与载气分布内套管21同轴，所说的收缩扩大管24的进口与载气内套管21出口相连接，其进口内径与载气内套管21内径相同。收缩扩大管24出口与输送管线相连接，其出口内径与输送管线内径相同。收缩扩大管24渐缩段25的收缩角度θ1为3～8度，渐扩段26的扩展角度θ2为5～10度，直径最小处的喉口27处有一直管段，此直管段长度为8～20mm。煤粉与载气的混合物在以50～100m/s的表观气速通过该喉口时，产生局部阻力，该局部阻力占系统总阻力的50～80％。由于在煤粉流量调节器2内煤粉与载气混合物的流通截面变化是渐变的，所以不会出现堵塞现象；所说的气化喷嘴5的结构如图3所示，包括喷嘴主体52和设置在主体52内的内通道51，内通道51的进口直径与输送管道直径相等，内通道51流通截面积是渐变的，收缩角θ为3～8°。
上述装置的操作方法包括如下步骤通过两股载气将加压料仓1的煤粉从加压料仓1底部的物料流出口2带出，煤粉与载气的混合物随后经过管线进入煤粉流量调节器3，通过载气流量调节机构28调节进入煤粉流量调节器3的载气流量，以调节控制煤粉的流量，然后煤粉与载气的混合物进入煤粉流量测量仪4，以测量煤粉的流量，由测得的煤粉速度和煤粉浓度可计算得煤粉输送量，煤粉与载气的混合物最终通过与输送管线连接的一个或多个气化喷嘴5进入气化炉6。
煤粉与载气的混合物中煤粉浓度为100～600kg/m3。
所述及的载气包括氮气、二氧化碳、水蒸汽、合成气及其混合气。
为了确保安全，防止回火，喷嘴5内通道51出口处的煤粉与载气混合物的表观气速为40～80m/s。由此产生的局部阻力占系统总阻力的40～50％。
实施例1以氮气作为载气，将粉煤加压料仓内的煤粉从料仓底部的两个物料出口带出，并通过两路内径为30mm的输送管线将煤粉送入设置有两个气化喷嘴的气化炉中。该输送装置的煤粉输送量为10～24吨/小时，单根管线的输送量为5～12吨/小时。在各路输送管线上设置的煤粉流量调节器和气化喷嘴的主要结构参数如下载气内分布管内径也即收缩扩大管进出口内径为30mm，收缩角(θ1)5度，扩展角(θ2)9度，喉口直径为11mm，喉口处直管段长度10mm；气化喷嘴内通道进口内径30mm，喷口内径13mm，喷嘴内通道收缩角(θ)为6度。
进入煤粉流量调节器的氮气流量通过调节阀来控制。当进入煤粉流量调节器的氮气流量为5m3/h时，煤粉与氮气混合物中的煤粉浓度为450kg/m3，该混合物分别以60m/s和45m/s的表观气速通过煤粉调节器和气化喷嘴内通道，由此产生的局部阻力分别占总阻力的58％与33％，此时该系统的输送量达到20吨/小时，分配在两根输送管线上的煤粉流量的相对误差不大于5％，即一根输送管线的煤粉流量为9.8吨/小时，另一根为10.2吨/小时。当需要改变煤粉输送量时，如将系统的输送量由20吨/小时减少为14吨/小时，操作方法如下同时开启两个氮气流量调节阀，使氮气流量逐渐增大，此时煤粉输送量将会相应减小，煤粉浓度也会降低，当氮气流量增大到～8m3/h时，两路管线上的煤粉流量就被减小到～7吨/小时，煤粉总流量则被调整为14吨/小时。由于氮气的加入，煤粉与氮气混合物中煤粉浓度将减小为280kg/m3，该混合物通过煤粉调节器和气化喷嘴内通道的表观气速分别为73m/s和52m/s，由此产生的局部阻力占系统总阻力的93％，这时两路管线上煤粉输流量的相对误差仍不大于5％。在上述操作过程中，各路管线上煤粉的实际流量都是通过RAMSEY公司生产的型号为DMK270的固体质量流量计进行测量的。
权利要求
1.一种能够调节控制和均匀分配煤粉流量的装置，包括底部具有一个或多个物料流出口(2)的加压料仓(1)，其特征在于，还包括通过管线与加压料仓物料流出口(2)相连通的设有用于调节煤粉流量的载气入口(23)的煤粉流量调节器(3)设置在载气入口(23)处的载气流量调节机构(28)；通过管线与煤粉流量调节器(3)相连通的煤粉流量测量仪(4)；通过管线与煤粉流量测量仪(4)相连通的设置在气化炉(6)上的一个或多个气化喷嘴(5)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所说的煤粉流量调节器(3)包括靠近煤粉与载气混合物进口一端设有载气入口(23)的载气外套管(22)、载气分布内套管(21)以及一个收缩扩大管(24)，所说的载气分布内套管(21)设置在载气外套管(22)中，该载气分布内套管(21)由多孔金属材料制成，所说的收缩扩大管(24)的进口与载气内套管(21)出口相连接。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，收缩扩大管(24)渐缩段(25)的收缩角度为3～8度，渐扩段(26)的扩展角度为5～10度，直径最小处的喉口(27)处有一直管段，管段长度为8～20mm。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，载气外套管(22)与载气分布内套管(21)同轴。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，载气外套管(22)与载气分布内套管(21)同轴。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所说的气化喷嘴(5)包括喷嘴主体(52)和设置在主体(52)内的内通道(51)，内通道(51)的流通截面积是渐变的，收缩角θ为3～8°。
7.根据权利要求1～6任一项所述装置的操作方法，其特征在于，包括如下步骤通过载气将加压料仓(1)的煤粉从加压料仓(1)底部的物料流出口(2)带出，煤粉与载气的混合物随后经过管线进入煤粉流量调节器(3)，通过载气流量调节机构(28)调节进入煤粉流量调节器(3)的载气流量，以调节控制煤粉的流量，然后煤粉与载气的混合物进入煤粉流量测量仪(4)，煤粉与载气的混合物最终通过与输送管线连接的一个或多个气化喷嘴(5)进入气化炉(6)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，煤粉与载气的混合物中煤粉浓度为100～600kg/m3。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述及的载气包括氮气、二氧化碳、水蒸汽或合成气中的一种及其混合气。
10.根据权利要求7、8或9所述的方法，其特征在于，煤粉与载气的混合物通过调节器(3)喉口处的表观气速为50～100m/s，喷嘴(5)内通道(51)出口处的煤粉与载气混合物的表观气速为40～80m/s。
全文摘要
本发明公开了一种能够调节控制和均匀分配煤粉流量的装置和操作方法。在用载气将煤粉从加压料仓送入气化炉的过程中，通过在输送管道上设置煤粉流量调节器、煤粉流量测量仪和气化喷嘴的方法，可以同时实现煤粉流量的有效调节控制以及在多路管线上的均匀分配。能够方便灵活地通过改变进入煤粉调节器的载气流量来调节和控制煤粉流量，同时在煤粉调节器与气化喷嘴的协同作用下，可以使从煤粉加压料仓进入多路输送管线，最后经过多个气化喷嘴进入气化炉的煤粉流量实现均匀分配。本发明的煤粉流量调节控制范围大，操作灵活，设备结构简单，易于加工制作，能够有效控制煤粉流量的均匀分配，可以为粉煤加压气化提供可靠的技术。
文档编号F23K3/02GK1540209SQ20031010838
公开日2004年10月27日 申请日期2003年11月3日 优先权日2003年11月3日
发明者欣 龚, 龚欣, 于遵宏, 王辅臣, 代正华, 刘海峰, 周志杰, 于广锁, 王亦飞 申请人:华东理工大学