一種液態(tài)二氧化碳煤漿制備與測(cè)試裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種液態(tài)二氧化碳煤漿制備與測(cè)試裝置。本實(shí)用新型包括密封反應(yīng)釜、液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐和制冷機(jī)組。密封反應(yīng)釜置于冷卻液浴槽內(nèi)，在線粘度計(jì)安裝在反應(yīng)釜內(nèi)的下部，液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐外部設(shè)有冷卻液夾套，冷卻液浴槽和冷卻液夾套內(nèi)裝有循環(huán)冷卻液。反應(yīng)釜頂部設(shè)有攪拌器、安全泄壓閥、壓力表和高壓煤粉定量加料裝置。制冷機(jī)組分別通過(guò)管路與冷卻液夾套和冷卻液浴槽的浴槽連通，循環(huán)冷卻液為乙二醇溶液或無(wú)水乙醇。本實(shí)用新型可以定量控制煤粉以及液態(tài)二氧化碳的加入量，制備不同濃度的液態(tài)二氧化碳煤漿，并使之均勻混合，并可調(diào)節(jié)溫度和壓力，對(duì)液態(tài)二氧化碳煤漿成漿性能進(jìn)行全面測(cè)試。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊、系統(tǒng)可靠、操作安全簡(jiǎn)便。
【專利說(shuō)明】一種液態(tài)二氧化碳煤漿制備與測(cè)試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種煤漿制備與測(cè)試裝置，尤其涉及一種在高壓低溫狀況下對(duì)液態(tài)二氧化碳煤漿的制備與測(cè)試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]煤氣化是一種重要的潔凈煤技術(shù)。其中，以水煤漿為原料的氣化技術(shù)是一種較為成熟、已有多年工業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)，其設(shè)備結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)簡(jiǎn)單、操作靈活、安全可靠，氣化爐可以在更高的壓力下運(yùn)行(2.5?8.5 MPa)，氣化爐的運(yùn)行費(fèi)用較低，煤種適應(yīng)性廣，因而在煤氣化領(lǐng)域占據(jù)重要地位，在我國(guó)得到廣泛的應(yīng)用。
[0003]然而，我國(guó)煤炭生產(chǎn)中，優(yōu)質(zhì)煤短缺，低階煤(褐煤、次煙煤等)蘊(yùn)藏量約占煤炭?jī)?chǔ)量的50%左右，產(chǎn)量占目前總量的30%以上。低階煤的顯著特點(diǎn)是水分高、比重小、揮發(fā)分高。由于其揮發(fā)分含量較高，適宜通過(guò)煤氣化生產(chǎn)化工產(chǎn)品、電力等多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，可以使其得到潔凈合理的利用。對(duì)于水煤漿氣化系統(tǒng)，從經(jīng)濟(jì)運(yùn)行考慮，水煤漿濃度一般應(yīng)達(dá)到60%?70%，煤漿濃度下降會(huì)使送入氣化爐的水量提高，蒸發(fā)水分所需消耗的熱量增多，有效氣體成分減少，降低冷煤氣效率，增加氧耗，對(duì)氣化運(yùn)行不利。而采用低階煤作為氣化用煤時(shí)，由于煤的水分和灰分含量高，含碳量低，導(dǎo)致煤漿濃度很低(僅為40%?50%左右)，這一問(wèn)題就更為突出。氣化過(guò)程中，大量的熱量消耗在水的汽化上，因此普遍存在氣化系統(tǒng)熱效率低、產(chǎn)氣量低、煤耗高等問(wèn)題。
[0004]與水相比，液態(tài)二氧化碳的汽化潛熱僅為水汽化潛熱的1/4。如果利用液態(tài)二氧化碳替代水制備液態(tài)二氧化碳煤漿，可以顯著降低由于水煤漿中水的汽化而消耗的大量熱量，從而提高氣化效率、極大改善氣化系統(tǒng)的熱力學(xué)性能和熱效率。而且液態(tài)二氧化碳的氣化溫度較低，液態(tài)二氧化碳煤漿進(jìn)入氣化爐后可迅速氣化，氣化爐內(nèi)煤分散性好，使得采用液態(tài)二氧化碳煤漿的氣化系統(tǒng)同時(shí)具備水煤漿氣化的簡(jiǎn)單可靠性和干煤粉氣化高效率的特點(diǎn)。由于液態(tài)二氧化碳的流動(dòng)粘度較小，還可以顯著提高液態(tài)二氧化碳煤漿的成漿特性和煤漿濃度，并具有良好的輸送性能，大大降低煤漿輸送系統(tǒng)的能耗。二氧化碳在煤氣化系統(tǒng)中的來(lái)源也很豐富，如將IGCC電站的二氧化碳捕集與存儲(chǔ)系統(tǒng)(CCS)捕集下來(lái)的二氧化碳用于制備液態(tài)二氧化碳煤漿，還可以循環(huán)利用二氧化碳，減少二氧化碳排放，具有極大的技術(shù)和環(huán)境優(yōu)勢(shì)。
[0005]目前國(guó)內(nèi)對(duì)低階煤的清潔利用仍以低階煤加工提質(zhì)技術(shù)為主，主要集中在低階煤的洗選、干燥、熱解提質(zhì)等領(lǐng)域，對(duì)液態(tài)二氧化碳煤漿氣化技術(shù)方面則尚未有深入系統(tǒng)的研究與應(yīng)用。因此，對(duì)液態(tài)二氧化碳煤漿的制備和成漿性能進(jìn)行研究是液態(tài)二氧化碳煤漿氣化技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以在高壓低溫情況下制備液態(tài)二氧化碳煤漿，并能夠在線測(cè)量液態(tài)二氧化碳煤漿粘度，對(duì)液態(tài)二氧化碳煤漿成漿性能進(jìn)行測(cè)試的裝置。該裝置可以定量控制煤粉以及液態(tài)二氧化碳的加入量，制備不同濃度的液態(tài)二氧化碳煤漿，并使之均勻混合，并可調(diào)節(jié)溫度和壓力，對(duì)液態(tài)二氧化碳煤漿成漿性能進(jìn)行全面測(cè)試。
[0007]本實(shí)用新型包括密封反應(yīng)釜、液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐、制冷機(jī)組、高壓煤粉定量加料裝置和在線粘度計(jì)。
[0008]密封反應(yīng)釜置于冷卻液浴槽內(nèi)，冷卻液浴槽上蓋有保溫密封蓋，冷卻液浴槽內(nèi)裝有循環(huán)冷卻液，在線粘度計(jì)安裝在反應(yīng)釜內(nèi)的下部；液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐外部設(shè)有冷卻液夾套，冷卻液夾套內(nèi)裝有循環(huán)冷卻液。
[0009]反應(yīng)釜頂部設(shè)有攪拌器、安全泄壓閥、壓力表和高壓煤粉定量加料裝置；高壓煤粉定量加料裝置包括加料斗和高壓煤粉罐，加料斗與高壓煤粉罐之間設(shè)置有調(diào)壓閥門(mén)，高壓煤粉罐與反應(yīng)釜通過(guò)管路連接，管路上設(shè)置有煤粉加料閥門(mén)。冷卻液溫度傳感器的感應(yīng)端伸入反應(yīng)爸冷卻液浴槽內(nèi)。
[0010]制冷機(jī)組的蒸發(fā)器出口分別通過(guò)管路與冷卻液夾套的夾套冷卻液進(jìn)口以及冷卻液浴槽的浴槽冷卻液進(jìn)口連通；制冷機(jī)組的蒸發(fā)器進(jìn)口與冷卻液循環(huán)泵的出液口通過(guò)管路連接，冷卻液循環(huán)泵的進(jìn)液口通過(guò)管路分別與冷卻液夾套的夾套冷卻液出口以及冷卻液浴槽的浴槽冷卻液出口連通。
[0011]液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐的出口與液態(tài)二氧化碳計(jì)量泵的進(jìn)液口通過(guò)管路連接，管路上設(shè)有開(kāi)關(guān)，液態(tài)二氧化碳計(jì)量泵的出液口與反應(yīng)釜通過(guò)管路連通。
[0012]反應(yīng)釜冷卻液浴槽和冷卻液夾套內(nèi)的循環(huán)冷卻液為乙二醇溶液或無(wú)水乙醇。
[0013]本實(shí)用新型是將一定量的液態(tài)二氧化碳從液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐中通過(guò)液態(tài)二氧化碳計(jì)量泵送入密封反應(yīng)釜。一定量的煤粉經(jīng)高壓煤粉定量加料裝置送入反應(yīng)釜。液態(tài)二氧化碳和煤粉在攪拌器作用下混合均勻，制成煤漿。通過(guò)改變加入的液態(tài)二氧化碳和煤粉的量，可得到不同濃度的液態(tài)二氧化碳煤漿，利用在線粘度計(jì)可對(duì)不同濃度煤漿的粘度進(jìn)行測(cè)試，研究其流變特性。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，整個(gè)反應(yīng)釜浸沒(méi)放置在充滿循環(huán)冷卻液的冷卻液浴槽中，用以保持二氧化碳處于控制溫度和壓力下的液體狀態(tài)。測(cè)試完成后，打開(kāi)安全泄壓閥，可以將反應(yīng)釜內(nèi)的液態(tài)二氧化碳放出，至反應(yīng)釜內(nèi)壓力為常壓后，排出部分冷卻液浴槽中的循環(huán)冷卻液至液面低于反應(yīng)釜蓋高度，打開(kāi)反應(yīng)釜蓋，將反應(yīng)釜內(nèi)煤粉清掃干凈，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。
[0014]本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0015]1、工作過(guò)程中，煤粉和液態(tài)二氧化碳可連續(xù)定量給料，煤漿濃度可調(diào)；
[0016]2、工作過(guò)程中，反應(yīng)釜內(nèi)溫度、壓力可調(diào)節(jié)，便于參數(shù)測(cè)量和控制；
[0017]3、工作過(guò)程中，液態(tài)二氧化碳煤漿制備反應(yīng)釜全部浸沒(méi)在冷卻液浴槽中，大大減少了反應(yīng)釜散熱，保持反應(yīng)釜內(nèi)部溫度穩(wěn)定；
[0018]4、采用在線粘度計(jì)測(cè)量煤漿粘度，適于高壓環(huán)境下的粘度測(cè)量；
[0019]5、裝置結(jié)構(gòu)緊湊、系統(tǒng)可靠、操作安全簡(jiǎn)便。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1所示，一種液態(tài)二氧化碳煤漿制備與測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置包括密封反應(yīng)釜1、液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐2、制冷機(jī)組3、高壓煤粉定量加料裝置和在線粘度計(jì)4。
[0022]密封反應(yīng)爸I置于冷卻液浴槽5內(nèi)，冷卻液浴槽5上蓋有保溫密封蓋6,冷卻液浴槽5內(nèi)裝有循環(huán)冷卻液，在線粘度計(jì)4安裝在反應(yīng)釜I內(nèi)的下部；液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐2外部設(shè)有冷卻液夾套7，冷卻液夾套7內(nèi)裝有循環(huán)冷卻液。
[0023]反應(yīng)釜I頂部設(shè)有攪拌器8、安全泄壓閥9、壓力表10和高壓煤粉定量加料裝置；高壓煤粉定量加料裝置包括加料斗11和高壓煤粉罐12，加料斗11與高壓煤粉罐12之間設(shè)置有調(diào)壓閥門(mén)13，高壓煤粉罐12與反應(yīng)釜I通過(guò)管路連接，管路上設(shè)置有煤粉加料閥門(mén)14。冷卻液溫度傳感器15的感應(yīng)端伸入反應(yīng)釜冷卻液浴槽5內(nèi)。
[0024]制冷機(jī)組3的蒸發(fā)器出口 31分別通過(guò)管路與冷卻液夾套7的夾套冷卻液進(jìn)口 71以及冷卻液浴槽5的浴槽冷卻液進(jìn)口 51連通；制冷機(jī)組3的蒸發(fā)器進(jìn)口 32與冷卻液循環(huán)泵16的出液口通過(guò)管路連接，冷卻液循環(huán)泵16的進(jìn)液口通過(guò)管路分別與冷卻液夾套7的夾套冷卻液出口 72以及冷卻液浴槽5的浴槽冷卻液出口 52連通。
[0025]液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐2的出口與液態(tài)二氧化碳計(jì)量泵17的進(jìn)液口通過(guò)管路連接，管路上設(shè)有開(kāi)關(guān)18，液態(tài)二氧化碳計(jì)量泵17的出液口與反應(yīng)釜I通過(guò)管路連通。反應(yīng)釜冷卻液浴槽5和冷卻液夾套7內(nèi)的循環(huán)冷卻液為乙二醇溶液或無(wú)水乙醇。
[0026]本實(shí)用新型的工作流程為:
[0027]步驟一:啟動(dòng)制冷機(jī)組和冷卻液循環(huán)泵，使冷卻液浴槽和冷卻液夾套內(nèi)的循環(huán)冷卻液冷卻并流動(dòng)，控制循環(huán)冷卻液溫度至所需要的工作溫度；
[0028]步驟二:向加料斗中加入定量的煤粉；
[0029]步驟三:打開(kāi)調(diào)壓閥門(mén)，使煤粉流入到高壓煤粉罐中；關(guān)閉調(diào)壓閥門(mén)，打開(kāi)煤粉加料閥門(mén)，使煤粉罐中的煤粉流入反應(yīng)釜內(nèi)；
[0030]步驟四:打開(kāi)開(kāi)關(guān)和液態(tài)二氧化碳計(jì)量泵，將一定量的液態(tài)二氧化碳自液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐中送入反應(yīng)釜內(nèi)；
[0031]步驟五:關(guān)閉開(kāi)關(guān)，打開(kāi)磁力攪拌器，使液態(tài)二氧化碳和煤粉充分混合，得到液態(tài)二氧化碳煤漿；
[0032]步驟六:利用在線粘度計(jì)測(cè)量煤漿粘度，重復(fù)步驟二至五，可調(diào)節(jié)液態(tài)二氧化碳煤漿的濃度和測(cè)量壓力，測(cè)量不同條件下的煤漿成漿特性；
[0033]步驟七:測(cè)量完成后，打開(kāi)泄壓閥，排出反應(yīng)釜內(nèi)的二氧化碳至泄壓完成；
[0034]步驟八:關(guān)閉制冷機(jī)組和冷卻液循環(huán)泵；
[0035]步驟九:排出部分冷卻液浴槽中的循環(huán)冷卻液至液面低于反應(yīng)釜蓋高度，打開(kāi)反應(yīng)爸蓋，清掃煤粉，清洗爸體。
【權(quán)利要求】
1.一種液態(tài)二氧化碳煤漿制備與測(cè)試裝置，包括密封反應(yīng)釜、液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐、制冷機(jī)組、高壓煤粉定量加料裝置和在線粘度計(jì)，其特征在于: 密封反應(yīng)釜置于冷卻液浴槽內(nèi)，冷卻液浴槽上蓋有保溫密封蓋，冷卻液浴槽內(nèi)裝有循環(huán)冷卻液，在線粘度計(jì)安裝在反應(yīng)釜內(nèi)的下部；液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐外部設(shè)有冷卻液夾套，冷卻液夾套內(nèi)裝有循環(huán)冷卻液； 反應(yīng)釜頂部設(shè)有攪拌器、安全泄壓閥、壓力表和高壓煤粉定量加料裝置；高壓煤粉定量加料裝置包括加料斗和高壓煤粉罐，加料斗與高壓煤粉罐之間設(shè)置有調(diào)壓閥門(mén)，高壓煤粉罐與反應(yīng)釜通過(guò)管路連接，管路上設(shè)置有煤粉加料閥門(mén)；冷卻液溫度傳感器的感應(yīng)端伸入反應(yīng)爸冷卻液浴槽內(nèi)； 制冷機(jī)組的蒸發(fā)器出口分別通過(guò)管路與冷卻液夾套的夾套冷卻液進(jìn)口以及冷卻液浴槽的浴槽冷卻液進(jìn)口連通；制冷機(jī)組的蒸發(fā)器進(jìn)口與冷卻液循環(huán)泵的出液口通過(guò)管路連接，冷卻液循環(huán)泵的進(jìn)液口通過(guò)管路分別與冷卻液夾套的夾套冷卻液出口以及冷卻液浴槽的浴槽冷卻液出口連通； 液態(tài)二氧化碳儲(chǔ)罐的出口與液態(tài)二氧化碳計(jì)量泵的進(jìn)液口通過(guò)管路連接，管路上設(shè)有開(kāi)關(guān)，液態(tài)二氧化碳計(jì)量泵的出液口與反應(yīng)釜通過(guò)管路連通。
2.如權(quán)利要求1所述的一種液態(tài)二氧化碳煤漿制備與測(cè)試裝置，其特征在于:所述的反應(yīng)釜冷卻液浴槽和冷卻液夾套內(nèi)的循環(huán)冷卻液為乙二醇溶液或無(wú)水乙醇。
【文檔編號(hào)】C10L1/32GK203695051SQ201320892807
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】張志霄, 王雙五 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)