本實用新型涉及一種利用壓送式多路高壓密相氣力輸送以提供超濃相、高穩(wěn)定性、大輸送量的粉體物料供給發(fā)料罐及其輸送系統(tǒng)，其特別適用于干煤粉加氫煤氣化、IGCC發(fā)電、化工、冶金飛、等加工行業(yè)得粉體物料輸送。

背景技術：

近數十年來，隨著干煤粉加壓氣化和加氫氣化、IGCC技術的發(fā)展，為降低輸送系統(tǒng)的投資成本、占地面積和系統(tǒng)復雜性，單罐多路高壓密相氣力輸送技術受到越來越多的關注。

目前，應用于高壓干煤粉氣化工藝的煤粉供料技術多為流化罐式高壓密相氣力輸送技術。公開的技術如CN101798022B等均采用流化罐以上出料、下出料或側出料形式進行高壓密相氣力輸送，其輸送罐結構相對復雜，罐內流化風控制要求較高，且輸送管必須深入罐內流化區(qū)域，對罐內整體流動有一定的影響；同時由于輸送處于流態(tài)化，其輸送煤粉濃度相對受限，對于要求更高煤粉濃度的高壓干煤粉加氫氣化工藝不是十分合適。為進一步降低輸送系統(tǒng)的投資成本和占地面積，簡化輸送系統(tǒng)，降低維修成本，利用單一發(fā)料罐同時進行多路粉體的高壓密相輸送技術越來越受到重視。CN101544310A利用一個發(fā)料罐實現了多路輸送，但該發(fā)料罐采用布風板、多出料管的輸送方式，氣室結構復雜，出料管在發(fā)料罐內分布多且長，破壞了發(fā)料罐內空間一體化結構，使得各路輸送罐輸送物料量無法實現等量穩(wěn)定輸送。且在上升管加速段易發(fā)生堵塞，堵塞后疏通和維修非常困難且耗時耗力，給實際工程應用帶來極大不便。采用下出料形式的發(fā)料罐，其在錐形出料口的周圍布置有許多氣流入口，氣流注入的大小對罐內流動的影響較大，不利于輸送穩(wěn)定控制，且煤粉濃度相對較低。CN103213845A在發(fā)料罐底部安裝一星形給料器來控制物料流率，這使得發(fā)料罐增設了動力運轉部件，使得高壓系統(tǒng)安全性受到嚴重影響。此外，單一發(fā)料罐多路輸送設計的難點在于如何保證發(fā)料罐內的粉體運動具有很好的整體流動性能和單路流動性能，同時還要兼顧整體流動與單路流動之間的干擾與協(xié)調機制。

技術實現要素：

實用新型目的：針對上述現有技術，提出一種壓送式高壓密相多路氣力輸送發(fā)料罐及其輸送系統(tǒng)，解決單一發(fā)料罐采用多路下出料壓送式輸送時帶來的發(fā)料罐內粉體整體流動或單路流動不通暢和流動不均勻，以及發(fā)料罐內粉體整體流動與單路流動的相互干擾與協(xié)同作用的問題。

技術方案：一種壓送式高壓密相多路氣力輸送發(fā)料罐，包括外筒體和2～6個錐斗，每個錐斗的母線夾角為10°～30°，所有錐斗豎直設置于外筒體內部，并沿外筒體圓周均勻分布；每個錐斗的最大水平截面均位于同一水平面，每個錐斗底部的圓形出口的中心點至外筒體內壁面的垂直距離均為外筒體內徑的四分之一，所有錐斗之間采用平滑相貫線相互交接形成多錐斗互聯(lián)體，沿圓周相鄰兩個錐斗的最大水平截面的周線的一個相交點位于外筒體上，每個錐斗與外筒體采用平滑相貫線連接。

進一步的，所述發(fā)料罐中，沿著相鄰兩錐斗相貫線垂直向上焊接分隔薄板，該分隔薄板與外筒體母線相平行且一端與外筒體的壁面連接，分隔薄板的另一端止于外筒體的中心軸線上，所有分隔薄板的高度一致并在外筒體的中心軸線處相連接在一起；分隔板的頂端水平線不低于相鄰兩錐斗相貫線與外筒體的交點位置。

進一步的，所述發(fā)料罐的外筒體具有下封頭，所述下封頭底部設有若干出料直管段，每個出料直管段對應連接一個錐斗的出料口，在每個錐斗的四周壁面上對稱開具8-30個直徑為5-10毫米的小孔；在發(fā)料罐外筒體的下封頭中心設有帶放料閥的放料管。

一種下出料壓送式多路高壓超濃相氣力輸送系統(tǒng)，包括發(fā)料罐，所述發(fā)料罐包括外筒體和2～6個錐斗，每個錐斗的母線夾角為10°～30°，所有錐斗豎直設置于外筒體內部，并沿外筒體圓周均勻分布；每個錐斗的最大水平截面均位于同一水平面，每個錐斗底部的圓形出口的中心點至外筒體內壁面的垂直距離均為外筒體內徑的四分之一，所有錐斗之間采用平滑相貫線相互交接形成多錐斗互聯(lián)體，沿圓周相鄰兩個錐斗的最大水平截面的周線的一個相交點位于外筒體上，每個錐斗與外筒體采用平滑相貫線連接。

進一步的，所述發(fā)料罐中，沿著相鄰兩錐斗相貫線垂直向上焊接分隔薄板，該分隔薄板與外筒體母線相平行且一端與外筒體的壁面連接，分隔薄板的另一端止于外筒體的中心軸線上，所有分隔薄板的高度一致并在外筒體的中心軸線處相連接在一起；分隔板的頂端水平線不低于相鄰兩錐斗相貫線與外筒體的交點位置。

進一步的，所述發(fā)料罐的外筒體具有下封頭，所述下封頭底部設有若干出料直管段，每個出料直管段對應連接一個錐斗的出料口，在每個錐斗的四周壁面上對稱開具8-30個直徑為5-10毫米的小孔。

進一步的，在發(fā)料罐外筒體的下封頭中心設有帶放料閥的放料管。

進一步的，每個所述直管段的側面上均設有松動風入口，所述松動風入口與外筒體下封頭的距離為100-500mm，所述松動風入口與下封頭豎直向下方向的夾角小于90度。

進一步的，每個所述直管段往下依次順序連接第一收縮段、第二直管段、第二收縮段，所述第二收縮段的出口通過弧形粉體輸送管連接輸送管線，所述輸送管線的出口通過進口閥門連接到氣化爐的入口；其中，所述第二直管段上設有高壓密封球閥，所述弧形粉體輸送管上設有切向輸送調節(jié)風入口；所述發(fā)料罐的外筒體頂部設有上封頭，所述上封頭的頂部設有充壓口；氣源的多路輸出分別通過流量計和調節(jié)閥連通到充壓口、每個松動風入口以及每個切向輸送調節(jié)風入口。

進一步的，所述第一收縮段的收縮錐線夾角為8°-25°，所述第二收縮段的收縮錐線夾角為8°-25°；所述弧形粉體輸送管R/D比值為8-30之間。

有益效果：本實用新型的一種壓送式高壓密相多路氣力輸送發(fā)料罐，極大地簡化了發(fā)料罐的結構，罐內無任何轉動部件和輔助附件，避免了流化罐形式的結構復雜、罐內流化風控制要求較高、輸送管對罐內粉體流化和整體流動不利等不足，消除了流化罐出料方式中易堵塞、消堵困難和各路輸送管路物料輸送量不穩(wěn)定的缺陷，實現了發(fā)料罐內部自然圓滑連接，保證了發(fā)料罐內粉體自由向下整體流動，防止了發(fā)料罐內粉體的堆積、滯留現象，以及多錐斗間的氣體和粉體的相互干擾和串流現象。

發(fā)料罐中錐斗為非承壓設計，采用薄鋼板卷制而成，錐斗上對稱開有多個5-10毫米的小孔來實現錐斗與外筒體間的氣路連通，不僅極大地降低了發(fā)料罐的制作成本和卷制的難度，并為粉體在錐斗內的整體自由流動性能提供了有利保證，同時還使得高壓輸送系統(tǒng)安全性得到了更有力地保證。

本實用新型的一種下出料壓送式多路高壓超濃相氣力輸送系統(tǒng)，基于上述發(fā)料罐結構，不僅能夠實現單一發(fā)料罐高壓高濃度下多點同時等量穩(wěn)定密相氣力輸送，煤粉體積濃度高達0.15-0.52，對于氫氣為輸送介質情況下，輸送煤粉固氣比可達250-300kg煤粉/kg氫氣，極大地減少了輸送系統(tǒng)發(fā)料罐的數量，降低了高壓密相輸送系統(tǒng)的投資成本和占地面積；同時還可實現定點控制輸送和定量調節(jié)等功能，并達到以最小的輸送介質輸送最大的粉體量，提高了設備運行的可靠性和可控性，尤其對氣力輸送終端后續(xù)工序穩(wěn)定性要求較高和超高煤粉濃度的工藝其作用更為顯著。

附圖說明

圖1是實施例中壓送式高壓密相五路氣力輸送發(fā)料罐的正剖面示意圖；

圖2是圖1中沿A-A處剖面俯視示意圖；

圖3是一種下出料壓送式五路高壓超濃相氣力輸送系統(tǒng)的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做更進一步的解釋。

如圖1所示，一種壓送式高壓密相五路氣力輸送發(fā)料罐，包括外筒體1和5個錐斗4，每個錐斗4的母線夾角為10°～30°，所有錐斗4豎直設置于外筒體1內部，并沿外筒體1圓周均勻分布。每個錐斗4的最大水平截面均位于同一水平面，每個錐斗底部的圓形出口3的中心點至外筒體1內壁面的垂直距離均為外筒體內徑的四分之一，如圖2所示。所有錐斗之間采用平滑相貫線相互交接形成多錐斗互聯(lián)體，沿圓周相鄰兩個錐斗4的最大水平截面的周線的一個相交點位于外筒體1上，每個錐斗4與外筒體1采用平滑相貫線連接，如圖1所示。該結構實現發(fā)料罐內部單個錐斗與外筒體，以及錐斗與錐斗間均自然圓滑過渡和無死區(qū)連接設計。沿圓周相鄰兩個錐斗的最大水平截面的周線的一個相交點位于外筒體上，此結構保證了發(fā)料罐內不會出現塔臺，從而避免粉體的堆積導致粉體整體向下流動受阻或形成粉體搭橋。

由于所有錐斗均采用相貫線與外筒體焊接而成，為降低錐斗的制作成本和卷制的難度，錐斗采用4-6mm薄鋼板卷制而成，鋼板材質可采用普通碳鋼或不銹鋼，在每個錐斗4的四周壁面上對稱開具8-30個直徑為5-10毫米的小孔。

為進一步提升每個錐斗獨立輸送的穩(wěn)定性，在發(fā)料罐中沿著相鄰兩錐斗相貫線垂直向上焊接厚度為2-5mm的分隔薄板，該分隔薄板與外筒體1母線相平行且與外筒體1的壁面相焊接，分隔薄板另一端止于外筒體1的中心線上，所有分隔薄板的高度一致并在外筒體1的中心軸線上以焊接形式相連接在一起；分隔板的頂端水平線不低于相鄰兩錐斗相貫線與外筒體1的交點位置。

發(fā)料罐的外筒體1具有下封頭5，下封頭5底部設有若干出料直管段8，每個出料直管段8對應連接一個錐斗4的出料口，每個直管段8的側面上均設有松動風入口9，松動風入口9與外筒體下封頭5的距離為100-500mm，松動風入口9與下封頭5豎直向下方向的夾角小于90度。在發(fā)料罐外筒體1的下封頭中心設有帶放料閥7的放料管6。

如圖3所示，基于上述發(fā)料罐的輸送系統(tǒng)，每個直管段8往下依次順序連接第一收縮段10、第二直管段11、第二收縮段13，第二收縮段13的出口通過弧形粉體輸送管14連接輸送管線16，輸送管線16的出口通過進口閥門18連接到氣化爐19的入口。其中，第二直管段11依次上設有兩個高壓密封球閥12a,12b，弧形粉體輸送管14上設有切向輸送調節(jié)風入口15。第一收縮段10的收縮錐線夾角為8°-25°，第二收縮段13的收縮錐線夾角為8°-25°?；⌒畏垠w輸送管14的R/D比值為8-30之間。輸送管線16具有水平段和垂直段，水平段和垂直段上分別設有差壓測量裝置22,23。R/D為弧形粉體輸送管的彎管弧形半徑與管子直徑比。

發(fā)料罐的外筒體1頂部設有上封頭2，上封頭2的頂部設有設有發(fā)料罐充壓口201、粉體進口202、發(fā)料罐卸壓口203、發(fā)料罐氮氣置換氣充壓口204、發(fā)料罐氮氣置換氣卸壓口205、安全閥接口206、氣體取樣口207。在發(fā)料罐側壁面設有發(fā)料罐料位計測口208、發(fā)料罐測壓口209、發(fā)料罐測溫口210。氣源17通過多路管路分別連接到充壓口201、每個松動風入口9以及每個切向輸送調節(jié)風入口15，每路管路上均設有流量20計和調節(jié)閥21。

上述結構中，發(fā)料罐中的每個錐斗的母線夾角均采用10°-30°設計，在滿足錐斗不過于細長致使加工不便的情況下，保證發(fā)料罐內任何粉體的堆積角均遠小于錐斗壁面的傾斜角，盡量減小粉體在錐斗壁面的滯留阻力。該設計使得發(fā)料罐內的粉體可以自由向下整體性均勻流動，有效防止了發(fā)料罐內部以及連接部位的粉料堆積和流動不暢等關鍵技術性問題。同時，由于錐斗與外筒體，以及錐斗與錐斗間均實現了自然圓滑過渡和無死區(qū)連接設計，再結合每個錐斗的母線夾角均采用10°-30°小角度設計，這不僅大大有利于錐斗內粉體的自由流動，還使得錐斗的深度有適度的提升，從而提升了錐斗內的粉體的密封性能，進而解決了發(fā)料罐內多錐斗間粉體和氣流的相互干擾和串流等普遍性共性技術問題，使得發(fā)料罐既可以實現多路同時等量粉體輸送外，還可以實現單一錐斗獨立輸送的操作性能。

發(fā)料罐中分隔薄板的設計，將多個錐斗相互分隔開成多個自然圓滑過渡的空域，進一步弱化發(fā)料罐內多錐斗間粉體和氣流的相互干擾和串流現象。分隔薄板不可以單塊或部分設置，當設置分隔薄板時必須同時依據錐斗數量設置多塊將每個錐斗均獨立隔開，已保證發(fā)料罐的整體流動性和單錐斗的流動性以及錐斗間的協(xié)調性。

所有錐斗與外筒體間采用在錐斗四周壁面上對稱開具8-30個5-10毫米的小孔相連通，此設計可實現外筒體承壓，而內部錐斗不承壓的功能，這將較大降低了錐斗因承壓而導致的錐斗焊接部位變形引起的錐斗整體或部分壁面的較大的凸凹變形和中心線位移等嚴重后果，進而極大地增加了粉體在錐斗表面的流動阻力，影響錐斗內粉體的自由流動性能和粉體的下料特性。此外，錐斗不承壓還可以避免因錐斗承壓造成的錐斗互聯(lián)體焊縫的撕裂而引起的發(fā)料罐的爆破危險，極大提高了發(fā)料罐的安全性能。

外筒體的下封頭的中心的排料口6用于檢修時排除通過錐斗通氣孔漏落于錐斗與外筒體夾縫空間內的粉料，防止粉塵長期積累引起的爆燃危險。松動風入口9與發(fā)料罐外筒體下部封頭距離為100mm-500mm之間，且松動風入口與出料直管段成一定的夾角布置，保證松動風向具有向上流向發(fā)料罐內的流動趨勢，其主要用于防止粉體在發(fā)料罐的錐斗內搭橋或形成溝流，保證粉體在發(fā)料罐內整體處于松散自由狀態(tài)并正常流動；同時通過控制該松動風流量或流速可在輸送過程中改善松動風周圍局部小區(qū)域的流化特性，具有調節(jié)發(fā)料罐粉體下料量和發(fā)料罐粉體出料氣固比的作用。

在所有出口出料直管段下部均連接的第一收縮段向下引出粉體和輸送風，其收縮錐線夾角為8°-25°，以保證第一收縮段內粉體自由向下整體流動。每個第一收縮段下部出口均連接有第二直管段，該第二直管段上連有兩道高壓密封球閥，其用于控制發(fā)料罐內煤粉和輸送氣體混合物向下流動，也可以用于有選擇性地切斷控制某路輸送管的輸送，以配合后續(xù)工藝的需要。第二收縮段的收縮錐線夾角為8°-25°，以保證第二收縮段內粉體自由向下整體流動。第二收縮段出口下部連接的弧形粉體輸送管，其R/D比值為8-30之間，粉體輸送管的弧形上設有切向輸送調節(jié)風入口，其主要用于粉體輸送前的引流作用，保證粉體輸送進入正常輸送狀態(tài)，同時在需要調節(jié)輸送固氣比時，可通過調節(jié)切向輸送調節(jié)風來實現。

本實用新型的壓送式五路高壓密相氣力輸送發(fā)料罐為主體，在發(fā)料罐的頂部設有粉體進口、發(fā)料罐測壓口、發(fā)料罐充壓口、發(fā)料罐卸壓口、發(fā)料罐置換氣充壓口、發(fā)料罐置換氣卸壓口、安全閥接口、氣體取樣口；在發(fā)料罐側壁面設有發(fā)料罐料位計測口、發(fā)料罐測壓口、發(fā)料罐測溫口。輸送粉料通過發(fā)料罐粉體進口加入，在達到一定的料位時，停止加料并關閉加料閥門。通過發(fā)料罐上的充壓口和發(fā)料罐下部出料直管段上的松動風入口對發(fā)料罐充入輸送介質氫氣或二氧化碳或氮氣，保證粉體在發(fā)料罐內處于松散易流動狀態(tài)，在發(fā)料罐達到一定的高壓值后關閉充壓風和松動風。當利用氫氣作輸送介質時，需首先利用氮氣通過發(fā)料罐置換氣充壓口和發(fā)料罐置換氣卸壓口置換發(fā)料罐內的空氣，保證氧氣含量小于0.5％。打開粉體輸送管上的切向調節(jié)風系統(tǒng)，保證輸送管內初始輸送風的表觀氣速在一定值以上，保持通暢的初始輸送管內環(huán)境，之后開啟第一收縮段下部出口連接的第二直管段上的兩道高壓密封球閥，使發(fā)料罐內物料和輸送氣體混合物向下流動，并進入正常的粉體高壓輸送狀態(tài)。在需要調節(jié)粉體輸送固氣比時，可通過調節(jié)切向輸送調節(jié)風來實現。發(fā)料罐的壓力通過發(fā)料罐充壓口的充壓風來調節(jié)。

結合圖3，以向高壓干煤粉加氫氣化爐供煤粉的五路高壓密相氣力輸送為例來說明本實用新型的實施方案。根據工藝需求，首先對系統(tǒng)進行常壓氮氣吹掃，保證輸送系統(tǒng)內氧氣含量小于0.5％。然后通過發(fā)料罐1的粉體進口202加入煤粉至設定料位后關閉粉體進口202，再利用氮氣常壓置換發(fā)料罐1內的空氣，保證發(fā)料罐1內氧氣含量小于0.5％。依據工藝壓力的需要，通過發(fā)料罐1上的充壓口201和發(fā)料罐的出料直管段8上的松動風入口9對對發(fā)料罐1內煤粉進行氫氣充壓至壓力為7-8.6Mpa，保證粉體在發(fā)料罐1內處于松散易流動狀態(tài)，在發(fā)料罐1達到一定的高壓值后關閉發(fā)料罐充壓口201的閥門和松動風入口9的閥門。維持發(fā)料罐1內壓力比加氫氣化爐20的壓力高0.2-0.8Mpa。打開粉體輸送管上的切向輸送調節(jié)風入口15的閥門，保證輸送管線16內壓力稍高于加氫氣化爐19的壓力，再打開加氫氣化爐煤粉輸送管進口閥門18，維持初始輸送風氫氣的表觀氣速在0.6m/s以上，以保證輸送管內通暢的初始環(huán)境，之后再先后開啟第一收縮段13下部出口連接的第二直管段11上的兩道高壓密封球閥12a,12b，使發(fā)料罐1內煤粉和氫氣混合物向下流動，經第二收縮段13及其出口下部連接的弧形粉體輸送管14，進入煤粉高壓輸送管線16內，經煤粉加氫氣化爐噴嘴，進入煤粉加氫氣化爐19內進行氣化。當輸送達到穩(wěn)定輸送后，關閉弧形粉體輸送管上的切向輸送調節(jié)風入口15的閥門。

在需要調節(jié)煤粉輸送固氣比時，通過切向輸送調節(jié)風入口15的閥門調節(jié)切向輸送調節(jié)風來實現。發(fā)料罐1的壓力通過發(fā)料罐充壓口201的充壓風來調節(jié)。

當發(fā)料罐1內的煤粉量下降至20-50％時，在保證發(fā)料罐1內壓力不變的情況下，從發(fā)料罐1的粉體進口202繼續(xù)加入煤粉至一定的料位時，關閉發(fā)料罐1的粉體進口202停止加入煤粉。繼續(xù)加煤粉時，需保證發(fā)料罐1內的氧氣含量小于0.5％。

上述輸送煤粉過程中，發(fā)料罐1可實現五路輸送管路同時輸送，也可通過關閉某一路輸送管路上的第一收縮段10下部出口連接的第二直管段11上的兩道高壓密封球閥12a,12b來實現對其中任何一路煤粉輸送管路的關閉。當關閉某路輸送管路煤粉輸送時，需打開該路粉體輸送管路上的切向輸送調節(jié)風入口15的閥門，始終維持該輸送管路的輸送風氫氣的表觀氣速在0.6m/s以上，以防止氣化爐19內的高溫氣體回流至該輸送管路系統(tǒng)中，同時為該輸送管路的再次啟動煤粉輸送保持良好的初始環(huán)境。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，發(fā)料罐內的錐斗數量根據需要可以設置為2～6個，組建下出料壓送式多路高壓超濃相氣力輸送系統(tǒng)；應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。