專利名稱：能夠調(diào)節(jié)控制和均勻分配煤粉流量的裝置和操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粉煤加壓氣化過程中的煤粉輸送裝置及其操作方法，特別涉及一種能夠調(diào)節(jié)控制和均勻分配煤粉流量的裝置和操作方法。
背景技術(shù)：
在粉煤加壓氣化過程中，煤粉流量的調(diào)節(jié)控制以及在多路輸送管線上分配的均勻性，將直接影響煤氣化過程的工藝指標(biāo)、操作穩(wěn)定和整個(gè)系統(tǒng)的安全。如果煤粉流量調(diào)節(jié)控制不穩(wěn)定，各路管線上的煤粉流量分配不均勻，氣化爐內(nèi)的濃度分布、溫度分布就會(huì)嚴(yán)重偏離要求，就會(huì)導(dǎo)致氣化效率低，氣化爐耐火材料和氣化噴嘴燒損等。
在已有的煤粉加料方法中，如中國專利CN1032746A公開了一種使可燃性粉碎固體粒子和氣體混合物流率保持穩(wěn)定的進(jìn)料器設(shè)備，“控制混合物通過所述容器各自的出口孔的流率，其方法是控制經(jīng)由容器底部的壁注入的第一氣體的流率”，該方法的調(diào)節(jié)控制范圍小，不靈活，無有效措施保證各排出孔流率的均勻分配，且設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作困難，難以滿足粉煤加壓氣化工藝的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是公開一種能夠調(diào)節(jié)控制和均勻分配煤粉流量的裝置和操作方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足。
本發(fā)明的技術(shù)方案一種能夠調(diào)節(jié)控制和均勻分配煤粉流量的裝置，包括底部具有一個(gè)或多個(gè)物料流出口的加壓料倉；通過管線與加壓料倉物料流出口相連通的設(shè)有用于調(diào)節(jié)煤粉流量的載氣入口的煤粉流量調(diào)節(jié)器；
設(shè)置在載氣入口處的載氣流量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；通過管線與煤粉流量調(diào)節(jié)器相連通的煤粉流量測量儀；通過管線與煤粉流量測量儀相連通的設(shè)置在氣化爐上的一個(gè)或多個(gè)氣化噴嘴。
本發(fā)明的煤粉流量調(diào)節(jié)器包括載氣進(jìn)口管、載氣外套管、載氣分布內(nèi)套管以及一個(gè)收縮擴(kuò)大管，收縮擴(kuò)大管的進(jìn)口與載氣內(nèi)套管出口相連接，收縮擴(kuò)大管出口與輸送管線相連接，其出口處內(nèi)徑與輸送管線內(nèi)徑相同。為了使加入煤粉調(diào)節(jié)器中的載氣均勻地分散到煤粉與載氣的混合物當(dāng)中，減少煤粉流量波動(dòng)，保證輸送穩(wěn)定性，載氣分布內(nèi)套管由多孔金屬材料制成，其內(nèi)徑與輸送管線內(nèi)徑相同。
上述裝置的操作方法包括如下步驟通過載氣將加壓料倉的煤粉從加壓料倉底部的物料流出口帶出，煤粉與載氣的混合物隨后經(jīng)過管線進(jìn)入煤粉流量調(diào)節(jié)器，通過載氣流量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)進(jìn)入煤粉流量調(diào)節(jié)器的載氣流量當(dāng)進(jìn)入煤粉流量調(diào)節(jié)器的載氣流量增大時(shí)，煤粉的流量將減小，反之則增大，然后煤粉與載氣的混合物進(jìn)入煤粉流量測量儀，以測量煤粉的流量，由測得的煤粉速度和煤粉濃度可計(jì)算得煤粉輸送量，煤粉與載氣的混合物最終通過與輸送管線連接的一個(gè)或多個(gè)氣化噴嘴進(jìn)入氣化爐。
本發(fā)明中煤粉流量均勻分配的基本原理是利用煤粉流量調(diào)節(jié)器與氣化噴嘴的協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)的。具體地說，煤粉與載氣的混合物在通過煤粉流量調(diào)節(jié)器的喉口與氣化噴嘴時(shí)產(chǎn)生了對于從加壓料倉到氣化爐的整個(gè)系統(tǒng)阻力起絕對支配作用的局部阻力，它們共占系統(tǒng)總阻力的90～95％。具體地說，煤粉與載氣的混合物通過調(diào)節(jié)器喉口處的表觀氣速為50～100m/s，通過氣化噴嘴出口的表觀氣速為40～80m/s，這兩部分阻力分別占系統(tǒng)總阻力的50～80％和20～50％。只要各輸送管線上的局部阻力相等，就能夠保證煤粉流量的均勻分配。
本發(fā)明的裝置和方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠方便靈活地通過改變進(jìn)入煤粉調(diào)節(jié)器的載氣流量來調(diào)節(jié)和控制煤粉流量，同時(shí)在煤粉調(diào)節(jié)器與氣化噴嘴的協(xié)同作用下，可以使從煤粉加壓料倉進(jìn)入多路輸送管線，最后經(jīng)過多個(gè)氣化噴嘴進(jìn)入氣化爐的煤粉流量實(shí)現(xiàn)均勻分配。由此可見，本發(fā)明的煤粉流量調(diào)節(jié)控制范圍大，操作靈活，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，易于加工制作，能夠有效控制煤粉流量的均勻分配，可以為粉煤加壓氣化提供可靠的技術(shù)。


圖1是本發(fā)明方法的流程圖。
圖2為煤粉流量調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為氣化噴嘴內(nèi)通道結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1，一種能夠調(diào)節(jié)控制和均勻分配煤粉流量的裝置包括底部具有一個(gè)或多個(gè)物料流出口2的加壓料倉1；通過管線與加壓料倉物料流出口2相連通的設(shè)有用于調(diào)節(jié)煤粉流量的載氣入口23的煤粉流量調(diào)節(jié)器3；設(shè)置在載氣入口23處的載氣流量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)28，該調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)28可采用常規(guī)的調(diào)節(jié)閥等；通過管線與煤粉流量調(diào)節(jié)器3相連通的煤粉流量測量儀4，為一種電容式質(zhì)量流量計(jì)，如可采用RAMSEY公司生產(chǎn)的型號(hào)為DMK270的固體質(zhì)量流量計(jì)；通過管線與煤粉流量測量儀相4連通的設(shè)置在氣化爐6上的一個(gè)或多個(gè)氣化噴嘴5。
參見圖2，所說的煤粉流量調(diào)節(jié)器3包括靠近煤粉與載氣混合物進(jìn)口一端設(shè)有載氣入口23的載氣外套管22、載氣分布內(nèi)套管21以及一個(gè)收縮擴(kuò)大管24；所說的載氣分布內(nèi)套管21設(shè)置在載氣外套管22中，該載氣分布內(nèi)套管21由多孔金屬材料制成，其內(nèi)徑與輸送管道內(nèi)徑相同，載氣外套管22與載氣分布內(nèi)套管21同軸，所說的收縮擴(kuò)大管24的進(jìn)口與載氣內(nèi)套管21出口相連接，其進(jìn)口內(nèi)徑與載氣內(nèi)套管21內(nèi)徑相同。收縮擴(kuò)大管24出口與輸送管線相連接，其出口內(nèi)徑與輸送管線內(nèi)徑相同。收縮擴(kuò)大管24漸縮段25的收縮角度θ1為3～8度，漸擴(kuò)段26的擴(kuò)展角度θ2為5～10度，直徑最小處的喉口27處有一直管段，此直管段長度為8～20mm。煤粉與載氣的混合物在以50～100m/s的表觀氣速通過該喉口時(shí)，產(chǎn)生局部阻力，該局部阻力占系統(tǒng)總阻力的50～80％。由于在煤粉流量調(diào)節(jié)器2內(nèi)煤粉與載氣混合物的流通截面變化是漸變的，所以不會(huì)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象；所說的氣化噴嘴5的結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括噴嘴主體52和設(shè)置在主體52內(nèi)的內(nèi)通道51，內(nèi)通道51的進(jìn)口直徑與輸送管道直徑相等，內(nèi)通道51流通截面積是漸變的，收縮角θ為3～8°。
上述裝置的操作方法包括如下步驟通過兩股載氣將加壓料倉1的煤粉從加壓料倉1底部的物料流出口2帶出，煤粉與載氣的混合物隨后經(jīng)過管線進(jìn)入煤粉流量調(diào)節(jié)器3，通過載氣流量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)28調(diào)節(jié)進(jìn)入煤粉流量調(diào)節(jié)器3的載氣流量，以調(diào)節(jié)控制煤粉的流量，然后煤粉與載氣的混合物進(jìn)入煤粉流量測量儀4，以測量煤粉的流量，由測得的煤粉速度和煤粉濃度可計(jì)算得煤粉輸送量，煤粉與載氣的混合物最終通過與輸送管線連接的一個(gè)或多個(gè)氣化噴嘴5進(jìn)入氣化爐6。
煤粉與載氣的混合物中煤粉濃度為100～600kg/m3。
所述及的載氣包括氮?dú)狻⒍趸?、水蒸汽、合成氣及其混合氣?br> 為了確保安全，防止回火，噴嘴5內(nèi)通道51出口處的煤粉與載氣混合物的表觀氣速為40～80m/s。由此產(chǎn)生的局部阻力占系統(tǒng)總阻力的40～50％。
實(shí)施例1以氮?dú)庾鳛檩d氣，將粉煤加壓料倉內(nèi)的煤粉從料倉底部的兩個(gè)物料出口帶出，并通過兩路內(nèi)徑為30mm的輸送管線將煤粉送入設(shè)置有兩個(gè)氣化噴嘴的氣化爐中。該輸送裝置的煤粉輸送量為10～24噸/小時(shí)，單根管線的輸送量為5～12噸/小時(shí)。在各路輸送管線上設(shè)置的煤粉流量調(diào)節(jié)器和氣化噴嘴的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)如下載氣內(nèi)分布管內(nèi)徑也即收縮擴(kuò)大管進(jìn)出口內(nèi)徑為30mm，收縮角(θ1)5度，擴(kuò)展角(θ2)9度，喉口直徑為11mm，喉口處直管段長度10mm；氣化噴嘴內(nèi)通道進(jìn)口內(nèi)徑30mm，噴口內(nèi)徑13mm，噴嘴內(nèi)通道收縮角(θ)為6度。
進(jìn)入煤粉流量調(diào)節(jié)器的氮?dú)饬髁客ㄟ^調(diào)節(jié)閥來控制。當(dāng)進(jìn)入煤粉流量調(diào)節(jié)器的氮?dú)饬髁繛?m3/h時(shí)，煤粉與氮?dú)饣旌衔镏械拿悍蹪舛葹?50kg/m3，該混合物分別以60m/s和45m/s的表觀氣速通過煤粉調(diào)節(jié)器和氣化噴嘴內(nèi)通道，由此產(chǎn)生的局部阻力分別占總阻力的58％與33％，此時(shí)該系統(tǒng)的輸送量達(dá)到20噸/小時(shí)，分配在兩根輸送管線上的煤粉流量的相對誤差不大于5％，即一根輸送管線的煤粉流量為9.8噸/小時(shí)，另一根為10.2噸/小時(shí)。當(dāng)需要改變煤粉輸送量時(shí)，如將系統(tǒng)的輸送量由20噸/小時(shí)減少為14噸/小時(shí)，操作方法如下同時(shí)開啟兩個(gè)氮?dú)饬髁空{(diào)節(jié)閥，使氮?dú)饬髁恐饾u增大，此時(shí)煤粉輸送量將會(huì)相應(yīng)減小，煤粉濃度也會(huì)降低，當(dāng)?shù)獨(dú)饬髁吭龃蟮健?m3/h時(shí)，兩路管線上的煤粉流量就被減小到～7噸/小時(shí)，煤粉總流量則被調(diào)整為14噸/小時(shí)。由于氮?dú)獾募尤?，煤粉與氮?dú)饣旌衔镏忻悍蹪舛葘p小為280kg/m3，該混合物通過煤粉調(diào)節(jié)器和氣化噴嘴內(nèi)通道的表觀氣速分別為73m/s和52m/s，由此產(chǎn)生的局部阻力占系統(tǒng)總阻力的93％，這時(shí)兩路管線上煤粉輸流量的相對誤差仍不大于5％。在上述操作過程中，各路管線上煤粉的實(shí)際流量都是通過RAMSEY公司生產(chǎn)的型號(hào)為DMK270的固體質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行測量的。
權(quán)利要求
1.一種能夠調(diào)節(jié)控制和均勻分配煤粉流量的裝置，包括底部具有一個(gè)或多個(gè)物料流出口(2)的加壓料倉(1)，其特征在于，還包括通過管線與加壓料倉物料流出口(2)相連通的設(shè)有用于調(diào)節(jié)煤粉流量的載氣入口(23)的煤粉流量調(diào)節(jié)器(3)設(shè)置在載氣入口(23)處的載氣流量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(28)；通過管線與煤粉流量調(diào)節(jié)器(3)相連通的煤粉流量測量儀(4)；通過管線與煤粉流量測量儀(4)相連通的設(shè)置在氣化爐(6)上的一個(gè)或多個(gè)氣化噴嘴(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所說的煤粉流量調(diào)節(jié)器(3)包括靠近煤粉與載氣混合物進(jìn)口一端設(shè)有載氣入口(23)的載氣外套管(22)、載氣分布內(nèi)套管(21)以及一個(gè)收縮擴(kuò)大管(24)，所說的載氣分布內(nèi)套管(21)設(shè)置在載氣外套管(22)中，該載氣分布內(nèi)套管(21)由多孔金屬材料制成，所說的收縮擴(kuò)大管(24)的進(jìn)口與載氣內(nèi)套管(21)出口相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，收縮擴(kuò)大管(24)漸縮段(25)的收縮角度為3～8度，漸擴(kuò)段(26)的擴(kuò)展角度為5～10度，直徑最小處的喉口(27)處有一直管段，管段長度為8～20mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，載氣外套管(22)與載氣分布內(nèi)套管(21)同軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，載氣外套管(22)與載氣分布內(nèi)套管(21)同軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所說的氣化噴嘴(5)包括噴嘴主體(52)和設(shè)置在主體(52)內(nèi)的內(nèi)通道(51)，內(nèi)通道(51)的流通截面積是漸變的，收縮角θ為3～8°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述裝置的操作方法，其特征在于，包括如下步驟通過載氣將加壓料倉(1)的煤粉從加壓料倉(1)底部的物料流出口(2)帶出，煤粉與載氣的混合物隨后經(jīng)過管線進(jìn)入煤粉流量調(diào)節(jié)器(3)，通過載氣流量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(28)調(diào)節(jié)進(jìn)入煤粉流量調(diào)節(jié)器(3)的載氣流量，以調(diào)節(jié)控制煤粉的流量，然后煤粉與載氣的混合物進(jìn)入煤粉流量測量儀(4)，煤粉與載氣的混合物最終通過與輸送管線連接的一個(gè)或多個(gè)氣化噴嘴(5)進(jìn)入氣化爐(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，煤粉與載氣的混合物中煤粉濃度為100～600kg/m3。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述及的載氣包括氮?dú)?、二氧化碳、水蒸汽或合成氣中的一種及其混合氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求7、8或9所述的方法，其特征在于，煤粉與載氣的混合物通過調(diào)節(jié)器(3)喉口處的表觀氣速為50～100m/s，噴嘴(5)內(nèi)通道(51)出口處的煤粉與載氣混合物的表觀氣速為40～80m/s。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能夠調(diào)節(jié)控制和均勻分配煤粉流量的裝置和操作方法。在用載氣將煤粉從加壓料倉送入氣化爐的過程中，通過在輸送管道上設(shè)置煤粉流量調(diào)節(jié)器、煤粉流量測量儀和氣化噴嘴的方法，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)煤粉流量的有效調(diào)節(jié)控制以及在多路管線上的均勻分配。能夠方便靈活地通過改變進(jìn)入煤粉調(diào)節(jié)器的載氣流量來調(diào)節(jié)和控制煤粉流量，同時(shí)在煤粉調(diào)節(jié)器與氣化噴嘴的協(xié)同作用下，可以使從煤粉加壓料倉進(jìn)入多路輸送管線，最后經(jīng)過多個(gè)氣化噴嘴進(jìn)入氣化爐的煤粉流量實(shí)現(xiàn)均勻分配。本發(fā)明的煤粉流量調(diào)節(jié)控制范圍大，操作靈活，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，易于加工制作，能夠有效控制煤粉流量的均勻分配，可以為粉煤加壓氣化提供可靠的技術(shù)。
文檔編號(hào)F23K3/02GK1540209SQ20031010838
公開日2004年10月27日 申請日期2003年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月3日
發(fā)明者欣 龔, 龔欣, 于遵宏, 王輔臣, 代正華, 劉海峰, 周志杰, 于廣鎖, 王亦飛 申請人:華東理工大學(xué)