流化床二级旋风回料装置及旋风回料控制方法与流程

本发明涉及气化技术领域，具体涉及流化床二级旋风回料装置及旋风回料控制方法。

背景技术：

旋风回料系统包括旋风分离器和回料装置，旋风分离器将粗煤气中的物料分离出来，物料通过回料装置返回至流化床中。其中回料装置的主要作用是在流化床升温期间，流化床内的热气体可以通过回料装置进入旋风分离器，确保旋风分离器和流化床可以同步升温；而且在流化床开始投料后，旋风分离器捕集物料，物料可以通过料腿和回料装置返回流化床并防止烟气反串。

回料装置包括进料管、回料阀和回料管道。目前循环流化床流化床使用的回料阀主要为u阀和翼阀。u阀对气体流动的阻力比较大，在流化床烘炉升温期间，热气体不能快速进入旋风分离器中，导致旋风分离器不能与流化床实现同步升温，流化床投料运行后，旋风分离器的料腿剧烈升温，内部涂层热应力增大过快，涂层脱落。翼阀在气化炉烘炉前，需要人工进入管道内部将翼阀开启并通过熔丝固定，从而实现热气体进入回料装置和料腿使其升温的目的，操作繁琐；投料后，料腿内的物料全部压在翼阀的阀板上，导致阀板的工作压力大，当物料的压力达到一定值时，才能驱动翼阀开启，物料一直与阀板滑动接触，使得阀板磨损严重。

技术实现要素：

本发明的第一个目的在于提供一种粗煤气与固体颗粒能够充分分离，而且在烘炉期间保证旋风分离器与流化床同步升温，降低回料装置故障率的流化床二级旋风回料装置。

本发明的第二个目的在于提供一种在烘炉期间保证旋风分离器与流化床同步升温，降低回料装置故障率的流化床二级旋风回料控制方法。

本发明的第一个目由如下技术方案实施：流化床二级旋风回料装置，其包括回料装置、一级旋风分离器和二级旋风分离器，所述回料装置包括一级回料装置、和二级回料装置；

所述一级回料装置包括竖直设置的第一进料管，所述第一进料管的顶端与所述一级旋风分离器的第一料腿连通，所述第一进料管的底端连接有第一水平回料管，所述第一进料管与所述第一水平回料管连通；所述第一水平回料管靠近流化床的一端设有封头，所述第一水平回料管远离所述流化床的一端连接有第二水平回料管；所述第一水平回料管的侧壁上设有第一松动气进口，所述第一松动气进口与所述第一进料管的底端相对设置，所述第一松动气进口上连接有第一松动气管道，所述第一松动气管道上设有第一松动阀；所述第一松动气进口至所述封头之间的所述水平回料管上设有出料口，所述出料口至所述第一松动气进口之间的所述第一水平回料管上设有蝶阀；所述出料口通过管道连接有倾斜回料管，所述倾斜回料管的下端与所述流化床的返料口连通；

所述二级回料装置包括竖直设置的第二进料管，所述第二进料管的顶端与所述二级旋风分离器的第二料腿连通，所述第二进料管的底端连接有所述第二水平回料管，所述第二水平回料管远离所述第一水平回料管的一端设有流化气进口，所述流化气进口上连接有流化气管道，所述流化气管道上设有流化阀；所述第二水平回料管的侧壁上设有第二松动气进口，所述第二松动气进口与所述第二进料管的底端相对设置，所述第二松动气进口上连接有第二松动气管道，所述第二松动气管道上设有第二松动阀。

进一步的，所述蝶阀包括阀板，在所述阀板的内部沿中心线方向设有非圆形通孔，在所述非圆形通孔内插设有阀杆，所述阀杆与所述非圆形通孔相配合；在所述第一水平回料管的侧壁上设有阀杆槽，所述阀杆的底端穿过所述非圆形通孔并插设于所述阀杆槽内，所述阀杆的顶端依次穿过所述非圆形通孔和所述第一水平回料管的侧壁，置于所述第一水平回料管的外部。

进一步的，所述第一水平回料管与所述封头之间可拆卸连接。

进一步的，所述倾斜回料管的上端设有吹扫气进口，所述吹扫气进口连接有吹扫气管道，所述吹扫气管道上设有吹扫阀。

进一步的，在所述第一料腿的上部设有第一压力表，在所述第一料腿的下部设有第二压力表；在所述第二料腿的上部设有第三压力表，在所述第二料腿的下部设有第四压力表；在所述流化床的下部设有第五压力表，所述第五压力表与所述返料口位于同一高度，在所述流化床的流化床出气口设有第六压力表。

本发明的第二个目由如下技术方案实施：流化床二级旋风回料控制方法，其包括如下步骤：(1)烘炉，(2)流化床开始投料形成固体料封，(3)旋风回料；其中，

(1)烘炉：开启蝶阀，关闭流化阀、第一松动阀、第二松动阀和吹扫阀，流化床开车升温，所述流化床内的热气体一部分从所述流化床的返料口引出，依次进入倾斜回料管、第一水平回料管、第一进料管、第一料腿、一级旋风分离器的主体内部和第二水平回料管、第二进料管、第二料腿、二级旋风分离器的主体内部，另一部分从所述流化床顶部的流化床出气口排出进入所述一级旋风分离器的主体内部和所述二级旋风分离器的主体内部，最后热气体从所述二旋风分离器的旋风出气口引出进入后系统，完成烘炉；

(2)流化床开始投料形成固体料封：完成烘炉后，关闭所述蝶阀，所述流化床开始投料运行，粗煤气从所述流化床出气口排出进入所述一级旋风分离器的主体内部，所述一级旋风分离器捕集物料，捕集的物料聚集在所述第一料腿、所述第一进料管、所述第一水平回料管中；与物料初步分离后的粗煤气从所述一级旋风分离器的出气口引出进入所述二级旋风分离器，所述二级旋风分离器进一步捕集物料，捕集的物料聚集在所述第二料腿、所述第二进料管、所述第二水平回料管中；在系统运行过程中，各压力表实时检测相应部位的压力值，其中，第一压力表的测量值为p1，第二压力表的测量值为p2，第三压力表的测量值为p3，第四压力表的测量值为p4，第五压力表的测量值为p5，第六压力表的测量值为p6，当(p5-p1)>(p5-p6)时，开启所述蝶阀，物料处于停滞状态，形成固体料封；

(3)回料：

(一)流化回料：当(p5-p1)-(p5-p6)>a并且(p5-p3)-(p5-p6)>a后，打开所述第一松动阀和所述第二松动阀，松动所述第一料腿和所述第二料腿中堆积的物料；物料松动后，关闭所述第一松动阀和所述第二松动阀，打开所述流化阀，物料被流化气吹动向出料口运动，通过出料口进入所述倾斜回料管，最后返回至所述流化床，其中a为10kpa-30kpa；

(二)料腿物料积累：随着回料过程的进行，所述第一料腿的压差(p2-p1)和所述第二料腿的压差(p4-p3)分别在0-30kpa内波动，当(p5-p1)＝(p5-p6)或(p5-p3)＝(p5-p6)时，关闭所述流化阀，所述第一料腿和所述第二料腿内的物料继续积累，当(p5-p1)-(p5-p6)>a并且(p5-p3)-(p5-p6)>a后，重复步骤(一)操作，如此循环完成回料。

进一步的，回料时，如果所述第一料腿的压差(p2-p1)和所述第二料腿的压差(p4-p3)不波动，一直增大，则调大所述流化阀并打开所述吹扫阀，增加输送压力保证回料正常。

进一步的，调大所述流化阀并打开所述吹扫阀后，如果所述第一料腿的压差(p2-p1)仍不波动，一直增大，则关闭所述流化阀，打开所述第一松动阀，对所述第一料腿内的物料进行松动；

调大所述流化阀并打开所述吹扫阀后，如果所述第二料腿的压差(p4-p3)仍不波动，一直增大，则关闭所述流化阀，打开所述第二松动阀，对所述第二料腿内的物料进行松动。

进一步的，所述蝶阀包括阀板，在所述阀板的内部沿中心线方向设有非圆形通孔，在所述非圆形通孔内插设有阀杆，所述阀杆与所述非圆形通孔相配合；在所述第一水平回料管的侧壁上设有阀杆槽，所述阀杆的底端穿过所述非圆形通孔并插设于所述阀杆槽内，所述阀杆的顶端依次穿过所述非圆形通孔和所述第一水平回料管的侧壁，置于所述第一水平回料管的外部。

本发明的优点：1、在流化床烘炉升温期间，开启蝶阀后，热气体可快速进入一级旋风分离器和二级旋风分离器，实现一级旋风分离器、二级旋风分离器和流化床的同步升温，避免了流化床投料运行后第一料腿和第二料腿内部剧烈升温导致的涂层脱落；2、将蝶阀与直角管道配合使用，利用固体颗粒的安息角，第一进料管内的固体颗粒的堆积角度达到安息角后，停止向第一水平回料管内运动；第二进料管内的固体颗粒的堆积角度达到安息角后，停止向第二水平回料管内运动，减小了蝶阀的工作压力，降低了蝶阀的磨损速度，延长了蝶阀的使用寿命；3、蝶阀仅由阀板和阀杆构成，结构简单，而且第一水平回料管靠近蝶阀的一端设有可拆卸的封头，阀板损坏后，容易更换；4、倾斜回料管的上端设有吹扫气进口，可通过吹扫气给倾斜回料管中的返炉物料一定的动力，使其顺利进入流化床；5、一级旋风分离器和二级旋风分离器配合，能够使粗煤气与固体颗粒分离的更加彻底。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为蝶阀的阀板结构示意图。

一级旋风分离器1，二级旋风分离器2，第一进料管3，第一料腿1-1，第一压力表4，第二压力表5，流化床6，第一水平回料管7，流化床出气口8，封头9，第二水平回料管10，第一松动气进口7-1，第一松动阀7-2，出料口7-3，蝶阀11，倾斜回料管12，第二进料管13，第二料腿2-1，第三压力表14，第四压力表15，流化气进口10-1，流化阀10-2，第二松动气进口10-3，第二松动阀10-4，阀板11-1，非圆形通孔11-2，阀杆11-3，阀杆槽7-4，吹扫气进口12-1，吹扫阀12-2，第五压力表16，第六压力表17，返料口18。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1-2所示，流化床二级旋风回料装置，其包括回料装置、一级旋风分离器1和二级旋风分离器2，回料装置包括一级回料装置、和二级回料装置；

一级回料装置包括竖直设置的第一进料管3，第一进料管3的顶端与一级旋风分离器1的第一料腿1-1连通，第一料腿1-1的上部设有第一压力表4，第一料腿1-1的下部设有第二压力表5；第一进料管3的底端连接有第一水平回料管7，第一进料管3与第一水平回料管7连通；第一水平回料管7靠近流化床6的一端通过法兰连接有封头9，第一水平回料管7远离流化床6的一端连接有第二水平回料管10；第一水平回料管7的侧壁上设有第一松动气进口7-1，第一松动气进口7-1与第一进料管3的底端相对设置，第一松动气进口7-1上连接有第一松动气管道，第一松动气管道上设有第一松动阀7-2；第一松动气进口7-1至封头9之间的水平回料管上设有出料口7-3，出料口7-3至第一松动气进口7-1之间的第一水平回料管7上设有蝶阀11；出料口7-3通过管道连接有倾斜回料管12，倾斜回料管12的上端设有吹扫气进口12-1，吹扫气进口12-1连接有吹扫气管道，吹扫气管道上设有吹扫阀12-2，倾斜回料管12的下端与流化床6的返料口18连通；流化床6的下部设有第五压力表16，第五压力表16与返料口18位于同一高度，在流化床6的流化床出气口8设有第六压力表17。

二级回料装置包括竖直设置的第二进料管13，第二进料管13的顶端与二级旋风分离器2的第二料腿2-1连通，第二料腿2-1的上部设有第三压力表14，第二料腿2-1的下部设有第四压力表15，第二进料管13的底端连接有第二水平回料管10，第二水平回料管10远离第一水平回料管7的一端设有流化气进口10-1，流化气进口10-1上连接有流化气管道，流化气管道上设有流化阀10-2；第二水平回料管10的侧壁上设有第二松动气进口10-3，第二松动气进口10-3与第二进料管13的底端相对设置，第二松动气进口10-3上连接有第二松动气管道，第二松动气管道上设有第二松动阀10-4；

蝶阀11包括阀板11-1，在阀板11-1的内部沿中心线方向设有非圆形通孔11-2，在非圆形通孔11-2内插设有阀杆11-3，阀杆11-3与非圆形通孔11-2相配合；在第一水平回料管7的侧壁上设有阀杆槽7-4，阀杆11-3的底端穿过非圆形通孔11-2并插设于阀杆槽7-4内，阀杆11-3的顶端依次穿过非圆形通孔11-2和第一水平回料管7的侧壁，置于第一水平回料管7的外部。蝶阀11的结构简单，损坏后，可打开第一水平回料管7端部的封头9，更换蝶阀11，操作方便。

实施例2：

利用实施例1中的流化床二级旋风回料装置进行的流化床二级旋风回料控制方法，其包括如下步骤：(1)烘炉，(2)流化床开始投料形成固体料封，(3)旋风回料；其中，

(1)烘炉：开启蝶阀11，关闭流化阀10-2、第一松动阀7-2、第二松动阀10-4和吹扫阀12-2，流化床6开车升温，流化床6内的热气体一部分从流化床6的返料口18引出，依次进入倾斜回料管12、第一水平回料管7、第一进料管3、第一料腿1-1、一级旋风分离器1的主体内部和第二水平回料管10、第二进料管13、第二料腿2-1、二级旋风分离器2的主体内部，另一部分从流化床6顶部的流化床出气口8排出进入一级旋风分离器1的主体内部和二级旋风分离器2的主体内部，最后热气体从二旋风分离器的旋风出气口引出进入后系统，完成烘炉；实现一级旋风分离器1、二级旋风分离器2与流化床6的同步升温，避免了流化床6投料运行后第一料腿1-1和第二料腿2-1内部剧烈升温导致的涂层脱落；

(2)流化床开始投料形成固体料封：完成烘炉后，关闭蝶阀11，流化床6开始投料运行，粗煤气从流化床出气口8排出进入一级旋风分离器1的主体内部，一级旋风分离器1捕集物料，捕集的物料聚集在第一料腿1-1、第一进料管3、第一水平回料管7中；与物料初步分离后的粗煤气从一级旋风分离器1的出气口引出进入二级旋风分离器2，二级旋风分离器2进一步捕集物料，捕集的物料聚集在第二料腿2-1、第二进料管13、第二水平回料管10中；在系统运行过程中，各压力表实时检测相应部位的压力值，其中，第一压力表4的测量值为p1，第二压力表5的测量值为p2，第三压力表14的测量值为p3，第四压力表15的测量值为p4，第五压力表16的测量值为p5，第六压力表17的测量值为p6，当(p5-p1)>(p5-p6)时，开启蝶阀11，物料处于停滞状态，形成固体料封，减小了蝶阀11的工作压力，降低了蝶阀11的磨损速度，延长了蝶阀11的使用寿命；同时避免了流化床6内的气体反向通过第一水平回料管7和第二水平回料管10进入一级旋风分离器1和二级旋风分离器2，保证了一级旋风分离器1和二级旋风分离器2能够正常工作

(3)回料：

(一)流化回料：当(p5-p1)-(p5-p6)>a并且(p5-p3)-(p5-p6)>a后，打开第一松动阀7-2和第二松动阀10-4，松动第一料腿1-1和第二料腿2-1中堆积的物料，关闭第一松动阀7-2和第二松动阀10-4后打开流化阀10-2，物料被流化气吹动向出料口7-3运动，通过出料口7-3进入倾斜回料管12，最后返回至流化床6；其中，a为10kpa-30kpa，a的取值由流化床6的床层高度决定，床层高度越高，a的取值越大，a的取值最大为30kpa，本实施例中，a为30kpa

(二)料腿物料积累：随着回料过程的进行，第一料腿1-1的压差(p2-p1)和第二料腿2-1的压差(p4-p3)分别在0-30kpa内波动，当(p5-p1)＝(p5-p6)或(p5-p3)＝(p5-p6)时，关闭流化阀10-2，第一料腿1-1和第二料腿2-1内的物料继续积累，当(p5-p1)-(p5-p6)>a并且(p5-p3)-(p5-p6)>a后，重复步骤(一)操作，如此循环完成回料。

回料时，当第一料腿1-1的压差(p2-p1)和第二料腿2-1的压差(p4-p3)不波动，一直增大时，调大流化阀10-2并打开吹扫阀12-2，增加输送压力保证回料正常。

当调大流化阀10-2并打开吹扫阀12-2后，如果第一料腿1-1的压差(p2-p1)仍不波动，一直增大，则关闭流化阀10-2，打开第一松动阀7-2，对第一料腿1-1内的物料进行松动；

当调大流化阀10-2并打开吹扫阀12-2后，如果第二料腿2-1的压差(p4-p3)仍不波动，一直增大，则关闭流化阀10-2，打开第二松动阀10-4，对第二料腿2-1内的物料进行松动。

蝶阀11仅由阀板11-1和阀杆11-3构成，结构简单，而且第一水平回料管7靠近蝶阀11的一端设有可拆卸的封头9，便于取出阀板11-1；阀板11-1长时间使用磨损后，将阀杆11-3从非圆形通孔11-2中抽出，打开封头9，取出损坏的阀板11-1并更换，固定好封头9，就完成了阀板11-1的更换。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。