一种气化炉连续安全稳定进料的装置及方法与流程

1.本发明涉及化工粉体输送技术领域，具体涉及一种气化炉连续安全稳定进料的装置及方法。


背景技术：

2.粉煤气力输送常见的方法有shell技术、固体泵输送技术，其采用的输送气一般为惰性气体一般为氮气，考虑到二氧化碳在气力输送中性状稳定，在气化炉中也可以参与反应，所以本发明采用二氧化碳作为输送气。
3.粉煤气化是将煤炭加工为颗粒，经过粉煤输送装置与气化剂在气化炉生成合成气以及相关燃料气的过程，所以粉煤进料是粉煤气化的关键技术。粉煤气力输送在化工领域有着广泛应用，粉煤气力输送在工作中常见的问题有进料不连续、粉煤架桥堵塞进料不稳定、进料负荷难控制、后系统压力过高进料反窜等问题，连续、可靠的输送装置及操作方法不仅直接影响气化效率，还将影响整个装置的安全和稳定。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种气化炉连续安全稳定进料的装置及方法，解决了粉煤气力输送在工作中进料不连续、粉煤架桥堵塞进料不稳定、进料负荷难控制、后系统压力过高进料反窜等问题，具有结构简单、安全、稳定、可靠，输送方法工艺易于操作，适于推广应用的特点。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种气化炉连续安全稳定进料的装置，包括依次连接的交变压锁斗1、给料斗2、给料pld3、加压给料器4、粉煤流量计5、气化炉6；所述给料斗2与加压给料器4出口设置有平衡管线。
7.所述交变压锁斗1与给料斗2之间设有进料阀25，交变压锁斗1与给料斗2顶部设有平衡调节阀7；所述平衡管线上依次设有调节阀18、切断阀19；给料pld3与加压给料器4依靠法兰连接；加压给料器4与气化炉6之间的粉煤输送管线上依次设有切断阀11、压力监测p4、气速监测s1、粉煤流量计5、压力监测系统(p3)、切断阀12、温度监测系统t2。
8.所述给料斗2上设有压力监测点p1、料位监测系统l1、温度监测t1；
9.所述给料pld3配有放空线并配有放空调节阀20，顶部设有压力检测点p2；给料pld3内设有金属环状过滤器g1，防止较细粉煤在打开放空调节阀20时飞出，污染环境。
10.所述加压给料器4由无特殊内部件的直管a1、直管a2、直管a3依次相连，其中直管a1与直管a2的夹角α1大于90
°
、直管a2与直管a3的夹角α2小于90
°
，所加压给料器4底部设有排渣管线，管线上依次设有阀门23、阀门24且阀门23与阀门24之间有储料仓c1，方便储存固渣。
11.所述粉煤流量计5后且靠近切断阀12之间有返回线去物料贮仓并设有切断阀17，此线路可用于停工后将交变压锁斗1、给料斗2、给料pld3、加压给料器4中的物料返回收集，
也可用于开工前进料量标定。
12.所述给料斗2上连接调节阀8，给料pld3上连接调节阀9，加压给料器4上连接调节阀10，所述调节阀8、调节阀9、调节阀10用于输送二氧化碳，起到稳压、松动的作用；调节阀8、调节阀9、调节阀10后均设有针型阀用来控制各个支路进气量。
13.所述加压给料器4上连通二氧化碳管线，管线上设置切断阀13、调节阀14、切断阀26，输送气管线配有高压氮气通过切断阀16控制再通过切断阀15进入到粉煤输送管线内，作为紧急事故下的保护气或返料输送气使用。
14.所述粉煤管线靠近气化炉6的部位配有高压氮气作为粉煤进料口的保护氮气使用通过切断阀21控制；配有高压蒸汽为粉煤进料口的保护蒸汽使用通过调节阀22控制。
15.所述加压给料器4出口设置切断阀11、压力监测p4，气化炉6进料口设置切断阀12、温度监测系统t2。
16.所述压力监测系统(p3)由三个或三个以上并联的压力表组成，选取两个或两个以上的正常压力数值作为显示数值，防止压力监测系统(p3)误报。
17.所述温度监测系统(t2)由三个或三个以上并联的温度监测表组成，选取选取两个或两个以上的正常温度数值作为显示数值，防止温度监测系统t2误报。
18.所述气速监测s1为计算值，其总气量应该为气速监测s1所有进入系统的气体总和，为保证进料稳定且管线不易被磨穿，控制气速在9-12m/s。
19.所述料位监测系统l1设有高高报警、高报警、低报警、低低报警，此时给料斗2内的粉煤体积依次为给料斗2体积的100％、75％、40％、0％左右。
20.所述调节阀8、调节阀9、调节阀10后针型阀8-1、针型阀8-2、针型阀8-3、针型阀9-1、针型阀9-2、针型阀9-3、针型阀9-4、针型阀10-1、针型阀10-2均根据工况需要提前预设了开度，后续可根据工况可适当调节。
21.一种气化炉连续安全稳定进料的装置的操作方法，包括以下步骤；
22.1)系统确认：接收到向气化炉6投料的指令后，确认保护氮气切断阀21打开且有气体通过，料位监测系统l1料位低低报警，针型阀8-1、针型阀8-2、针型阀8-3、针型阀9-1、针型阀9-2、针型阀9-3、针型阀9-4、针型阀10-1、针型阀10-2已经在预设开度，其它阀门关闭；
23.2建立压力：通过打开调节阀8、调节阀9、调节阀10为给料斗2、给料pld3、加压给料器4建立压力使得压力监测系统p3与压力监测点p1、p2相近，待压力相近后关小调节阀8、调节阀9、调节阀10，打开放空调节阀20并投自动，保证压力监测点p1、压力监测点p2的压力动态稳定；
24.3建立料位：打开平衡调节阀7使得交变压锁斗1、给料斗2压力相近，打开进料阀25，使交变压锁斗1中的粉煤物料落入给料斗2、给料pld3、加压给料器4中，直至料位监测系统l1料位高高报警，关闭进料阀25、平衡调节阀7，当使用中料位监测系统l1料位高报警时再次向给料斗2建立料位；4打通气路：依次打开切断阀13、调节阀14开5％、打开切断阀15、打开切断阀12，再次调节调节阀14开度使得有不低于200nm3/h的气体经过；
25.5投料：接到投料指令后粉煤流量计5清零，依次打开切断阀26切断阀11，关闭放空调节阀20，调节调节阀8、调节阀9、调节阀10使得监测点p2大于监测点p3在30kpa以上，观察粉煤流量计5有稳定示数且气化炉6进料口附近温度有明显变化时关闭切断阀15、切断阀21，适当调节调节阀14使得气速监测s1气速控制在9-12m/s，进料稳定后打开调节阀22给入
蒸汽，作为进料口保护气和气化剂使用；
26.6加负荷：根据工况需求调整调节阀8、调节阀9、调节阀10提高给料斗2、给料pld3、加压给料器4的压力来提高进料量；减负荷：适当打开放空调节阀20开度或者通过平衡线上的调节阀18、切断阀19降低给料斗2、给料pld3、加压给料器4压力来降低进料量；
27.7停工：打开切断阀2130s后打开切断阀17、打开切断阀16、关闭切断阀13、切断阀12，将剩余的粉煤通过返回线收集到粉煤贮仓内，直至料位监测系统l1低低警报且粉煤流量计5显示为0后关闭除切断阀12的所有系统内的阀门；
28.8异常工况处置：
29.①
粉煤架桥堵塞：若粉煤流量计5无示数且压力监测点p1、压力监测点p2、压力监测点p4、压力监测系统p3相互之间的某一差值大于100kpa且差值明显有增大趋势即可判定两个压力监测点之间有架桥或堵塞，通过调节相关部位调节阀8、调节阀9、调节阀10松动，解决架桥或堵塞问题；
30.②
气化炉6气体反窜：若温度监测系统t2温度明显升高瞬间大于工况50℃以上，则立即打开切断阀21同时关闭切断阀12，再关闭切断阀11、关闭切断阀26、关闭调节阀14、关闭切断阀13，关小调节阀8、调节阀9、调节阀10，打开放空调节阀20并投自动，保证压力监测点p1、压力监测点p2的压力动态稳定，根据工况选择重新投料或是将粉煤通过返回线收集到粉煤贮仓内；
31.③
加压给料器4底部定时排渣：难输送的较大颗粒会沉积在加压给料器4底部，根据工况打开阀门23等待30s后关闭，再打开阀门24排出残渣后关闭阀门24。
32.本发明的有益效果：
33.本发明不仅适用于粉煤输送，还可用于粒径≦0.5mm的其他固体颗粒输送。采用的输送气一般为惰性气体一般为氮气，考虑到环保和二氧化碳在气力输送中性状稳定，在气化炉中也可以与煤发生反应生成一氧化碳，所以本发明采用二氧化碳作为输送气。本发明加入了料位监测系统、温度监测系统、压力监测系统等先进的先进控制手段，可以实现操作智能化，降低人为操作强度，提高操作安全性能。本发明在给料pld加入的放空线既能通过放空稳定进料系统压力，同时让给料pld中的物料有松动作用防止物料架桥。本发明提出的各异常工况处置方法，完全可以解决物料在输送过程出现的问题。本发明可以满足常压至5mpa以内的粉体输送中试试验装置，在中试试验中最高稳定进料负荷可以达到5t/h，若投放在生产技术领域，进料负荷将成倍增加。本发明通过各松动气的加入、定时排出难输送的固渣解决了粉煤架桥堵塞导致的进料不稳定的问题。本发明通过调整给料斗、给料pld、加压给料器的压力、平衡管线操作、放空线操作来控制进煤负荷，进煤负荷调整多样、简单、快速、可靠。本发明采用的防止气化炉气体反窜用的方法解决了后系统压力过高进料反窜等问题，保护了整个装置安全运行。本发明中采用的输送气速为9-12m/s，既保证了进料稳定不易堵塞还防止气速过快导致的管线磨穿。本发明方法所述输送装置的结构简单、安全、稳定、可靠、成本低，输送方法工艺智能、易于操作，适于推广应用。
附图说明
34.图1为本发明所述的一种气化炉粉煤进料连续安全稳定的装置及方法流程示意图。
35.其中1-交变压锁斗、2-给料斗2、3-给料pld、4-加压给料器、5-粉煤流量计、6-气化炉、7-平衡调节阀、8-调节阀、9-调节阀、10-调节阀、11-切断阀、12-切断阀、13-切断阀、14-调节阀、15-切断阀、16-切断阀、17-切断阀、18-调节阀、19-切断阀、20-放空调节阀、21-切断阀、22-调节阀、23-阀门、24-阀门24、25-进料阀、26-切断阀、t1-温度监测、t2-温度监测系统、p1-压力监测点、p2-压力检测点、p3-压力监测系统、p4-压力监测、s1-气速监测、l1-料位监测系统、8-1针型阀、8-2-针型阀、8-3-针型阀、9-1-针型阀、9-2-针型阀、9-3-针型阀、9-4-针型阀、10-1针型阀、10-2针型阀、c1-储料仓、g1-金属环状过滤器、a1-直管、a2-直管、a3-直管、α1-夹角、α2-夹角
具体实施方式
36.下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
37.本发明所述的一种气化炉粉煤进料连续安全稳定的装置及方法，如图1所示，包括依次连接的交变压锁斗1、给料斗2、给料pld3、加压给料器4、粉煤流量计5、气化炉6；交变压锁斗1与给料斗2之间设有进料阀25，交变压锁斗1与给料斗2顶部设有平衡调节阀7；给料斗2与加压给料器4出有平衡管线，管线上依次设有调节阀18、切断阀19；给料pld3与加压给料器4依靠法兰连接；加压给料器4与气化炉6之间的进料管线上依次设有切断阀11、压力监测p4、气速监测s1、粉煤流量计5、压力监测系统(p3)、切断阀12、温度监测系统t2；
38.本发明所述的一种气化炉粉煤进料连续安全稳定的装置，所述给料斗2上设有压力监测点p1、料位监测系统l1、温度监测t1；
39.本发明所述的一种气化炉粉煤进料连续安全稳定的装置，所述给料pld3配有放空线并配有放空调节阀20，顶部设有压力检测点p2；给料pld3内设有金属环状过滤器g1，防止较细粉煤在打开放空调节阀20时飞出，污染环境；
40.本发明所述的一种气化炉粉煤进料连续安全稳定的装置，所述加压给料器4底部设有排渣管线，管线上依次设有阀门23、阀门24且阀门23与阀门24之间有储料仓c1方便储存固渣；。
41.本发明所述的一种气化炉粉煤进料连续安全稳定的装置，所述粉煤流量计5后且靠近切断阀12之间有返回线去物料贮仓并设有切断阀17，此线路可用于停工后将交变压锁斗1、给料斗2、给料pld3、加压给料器4中的物料返回收集，也可用于开工前进料量标定；
42.本发明所述的一种气化炉粉煤进料连续安全稳定的装置，所述二氧化碳分别通过调节阀8、调节阀9、调节阀10分别进入给料斗2、给料pld3、加压给料器4中起到稳压、松动的作用；调节阀8、调节阀9、调节阀10后均设有针型阀用来控制各个支路进气量。
43.本发明所述的一种气化炉粉煤进料连续安全稳定的装置，所述二氧化碳作为重要输送气通过切断阀13、调节阀14、切断阀26进入加压给料器4内；输送气管线配有高压氮气通过切断阀16控制再通过切断阀15进入到粉煤输送管线内，作为紧急事故下的保护气或返料输送气使用；
44.本发明所述的一种气化炉粉煤进料连续安全稳定的装置，所述粉煤管线靠近气化炉6的部位配有高压氮气作为粉煤进料口的保护氮气使用通过切断阀21控制；配有高压蒸汽为粉煤进料口的保护蒸汽使用通过调节阀22控制；
45.本发明所述的一种气化炉粉煤进料连续安全稳定的装置，所述切断阀11、压力监
测p4靠近加压给料器4出口；切断阀12、温度监测系统t2靠近气化炉6进料口；为防止所述压力监测系统(p3)误报，故压力监测系统(p3)由三个或三个以上并联的压力表组成，并选取压力监测相同的数值作为显示数值；为防止所述温度监测系统t2误报，故温度监测系统(p3)由三个或三个以上并联的温度监测表组成，并选取温度监测相同的数值作为显示数值；所述气速监测s1为计算值，其总气量应该为气速监测s1所有进入系统的气体总和，为保证进料稳定且管线不易被磨穿，控制气速在9-12m/s；所述料位监测系统l1设有高高报警、高报警、低报警、低低报警，此时给料斗2内的粉煤体积依次为给料斗2体积的100％、75％、40％、0％左右；所述调节阀8、调节阀9、调节阀10后针型阀8-1、针型阀8-2、针型阀8-3、针型阀9-1、针型阀9-2、针型阀9-3、针型阀9-4、针型阀10-1、针型阀10-2均根据工况需要提前预设了开度，后续可根据工况可适当调节；
46.采用上述一种气化炉粉煤进料连续安全稳定的方法，具体包括如下步骤：
47.1)系统确认：确认气化炉6达到投料条件，保护氮气切断阀21打开且有气体通过，料位监测系统l1料位低低报警，针型阀8-1、针型阀8-2、针型阀8-3、针型阀9-1、针型阀9-2、针型阀9-3、针型阀9-4、针型阀10-1、针型阀10-2已经在预设开度，其它阀门关闭；
48.2建立压力：通过打开调节阀8、调节阀9、调节阀10为给料斗2、给料pld3、加压给料器4建立压力使得压力监测系统p3与压力监测点p1、p2相近，待压力相近后关小调节阀8、调节阀9、调节阀10，打开放空调节阀20并投自动，保证压力监测点p1、压力监测点p2的压力动态稳定；
49.3建立料位：打开平衡调节阀7使得交变压锁斗1、给料斗2压力相近，打开进料阀25，使交变压锁斗1中的粉煤物料落入给料斗2、给料pld3、加压给料器4中，直至料位监测系统l1料位高高报警，关闭进料阀25、平衡调节阀7，当使用中料位监测系统l1料位高报警时再次向给料斗2建立料位；4打通气路：依次打开切断阀13、调节阀14开5％、打开切断阀15、打开切断阀12，再次调节调节阀14开度使得有不低于200nm3/h的气体经过；
50.5投料：接到投料指令后粉煤流量计5清零，依次打开切断阀26切断阀11，关闭放空调节阀20，调节调节阀8、调节阀9、调节阀10使得监测点p2大于监测点p3在30kpa以上，观察粉煤流量计5有稳定示数且气化炉6进料口附近温度有明显变化时关闭切断阀15、切断阀21，适当调节调节阀14使得气速监测s1气速控制在9-12m/s，进料稳定后打开调节阀22给入蒸汽，作为进料口保护气和气化剂使用；
51.6加负荷：根据工况需求调整调节阀8、调节阀9、调节阀10提高给料斗2、给料pld3、加压给料器4的压力来提高进料量；减负荷：适当打开放空调节阀20开度或者通过平衡线上的调节阀18、切断阀19降低给料斗2、给料pld3、加压给料器4压力来降低进料量；
52.7停工：打开切断阀2130s后打开切断阀17、打开切断阀16、关闭切断阀13、切断阀12，将剩余的粉煤通过返回线收集到粉煤贮仓内，直至料位监测系统l1低低警报且粉煤流量计5显示为0后关闭除切断阀12的所有系统内的阀门；
53.8异常工况处置：
54.①
粉煤架桥堵塞：若粉煤流量计5无示数且压力监测点p1、压力监测点p2、压力监测点p4、压力监测系统p3相互之间的某一差值大于100kpa且差值明显有增大趋势即可判定两个压力监测点之间有架桥或堵塞，通过调节相关部位调节阀8、调节阀9、调节阀10松动，解决架桥或堵塞问题；
55.②
气化炉6气体反窜：若温度监测系统t2温度明显升高瞬间大于工况50℃以上，则立即打开切断阀21同时关闭切断阀12，
56.再关闭切断阀11、关闭切断阀26、关闭调节阀14、关闭切断阀13，关小调节阀8、调节阀9、调节阀10，打开放空调节阀20并投自动，保证压力监测点p1、压力监测点p2的压力动态稳定。根据工况选择重新投料或是将粉煤通过返回线收集到粉煤贮仓内；
57.③
加压给料器4底部定时排渣：难输送的较大颗粒会沉积在加压给料器4底部，根据工况打开阀门23等待30s后关闭，再打开阀门24排出残渣后关闭阀门24。