CN105775748B - 一种旋转给料式粉煤定量进料输送装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种旋转给料式粉煤定量进料输送装置及方法，该进料装置由锁斗***、煤粉松动器、加压给料器、粉煤流量计及相关控制阀门组成；锁斗***实现了粉煤由常压到加压的给料，给料斗下部连接煤粉松动器，避免煤粉的架桥堵塞，粉煤松动器下部连接加压给料器，通过机械旋转给煤方式实现煤粉的连续稳定进料，加压给料器下部连接气力输送装置，通过气力输送方式向反应设备连续加料；本发明通过锁斗进料***配合加压给料***以及气力输送***实现了粉煤的加压、连续、定量进料，保证了进料***的稳定性，装置操作方便，控制简单，计量准确，可广泛应用于不同粒径粉煤及其他固体物料的进料。

Description

一种旋转给料式粉煤定量进料输送装置及方法
技术领域
本发明涉及能源化工领域固体粉料的加料及输送，具体涉及一种旋转给料式粉煤定量进料输送装置及方法。
背景技术
煤粉加压进料及输送是干法煤气化及粉煤热解的原料供给源头，是影响后续反应工艺是否连续稳定运行的关键技术之一。目前，煤粉加压进料及输送主要有两种技术方案：一种是使用气体作为载气的加压密相气体输送技术，该技术主要包括下部出料密相输送***，如Shell和Prenflo方式，以及上部出料密相输送***，如GSP方式。第二种是刚刚起步的固体泵输送技术。
Shell和GSP两种加料工艺的区别是Shell气化炉采用下出料发送罐供料器加上管道密相输送供煤***；而GSP采用上出料发送罐供料和管道密相输送***供煤，在发送罐的底部有流化板及搅拌器，输煤管从罐顶部引出并通至气化炉顶部的喷嘴。在上出料发料罐中，装置底部设有气室和流化板，输送管道从发料罐顶部或侧部进入发料罐，延伸至距离流化板某一确定高度位置，气体进入方式有以下几种：从发料罐顶部以加压气形式进入；从锥部以流化气形式进入；从底部气室通过流化板进入。物料的排出主要依靠物料的有效流化而喂入输送管，因此仅适用于输送可流态化的粉料，罐内物料不能完全排空，本身压损相对较大。上出料式发料罐以往曾被普遍应用，而今仅在安装空间受限制或要求上出料布置的情况下才采用，传统的Fluxo仓泵即为其代表。
固体泵输送技术是未来煤粉加料输送的发展趋势。目前，国外关于这方面的研究尚未成熟，如美国GE公司开发的Stamet Pump的最大输出压力能达到6.9MPa，但该技术处于实验室研究阶段，还未得到工业化应用。国内固体输送泵技术的研究也处于起步阶段，还需要开展大量的研究工作。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术对煤粉等固体物料输送存在精度低，输送不稳定等缺陷，提供一种能够较好控制进料速率、精确计量、控制简单，能够加压连续稳定进料的旋转给料式粉煤定量进料输送装置及方法。
为实现上述目的，本发明的进料装置包括依次相连的煤斗、锁斗、给料斗、煤粉松动器和加压给料器，加压给料器的出口与输送管道相连，输送管道的一端连接气源***，另一端连接反应设备，且在输送管道上位于加压给料器的出口后端安装有粉煤流量计，煤粉松动器还通过吹扫管路及安装在该管路上的吹扫气阀与气源***相连通。
所述的加压给料器为机械式定量给料装置，包括环隙内壁和中心轴以及安装在中心轴上的齿轮，齿轮与环隙内壁之间形成的下料格。
所述的粉煤流量计两侧的气源管道上分别安装有第一、二煤粉切断阀。
所述的煤斗出口管路上依次设置有插板阀和进料耐磨盘阀；锁斗出口管路上安装有出料耐磨盘阀。
所述的锁斗还通过充压管路及安装在充压管路上的充压阀与气源***相连，还包括与煤斗和锁斗相连通的安装有泄压阀的泄压管路。
所述的给料斗上端通过稳压管路及安装在稳压管路上的稳压阀与气源***相连，给料斗下端通过松动管路及安装在松动管路上的松动气阀与气源***相连，且在充压管路与稳压管路之间还设置有带有锁斗平衡阀的锁斗平衡管路。
所述的给料斗还通过带有给料平衡阀的给料平衡管路与第一煤粉切断阀阀后的输送管道相连。
本发明的进料方法，包括以下步骤：
1)***充压：所有阀门初始状态均为关闭，打开松动气阀，将给料斗充压至操作压力，然后关闭松动气阀；打开稳压阀，将给料斗压力稳定调节在操作压力；
2)料位建立：煤斗为常压设备，其中存储合格的煤粉，当建立给料斗料位时，启动锁斗进料***，按顺控逻辑将常压煤粉加入带压给料斗中；
3)粉煤进料：当给料斗料位建立合格后，开启气源***，打开第一煤粉切断阀和第二煤粉切断阀，通过气源***设定输送管线的气量和流速，打开给料斗平衡阀，在开启气力输送***后，打开吹扫气阀，启用煤粉松动器，设定吹扫气流量，在启用煤粉松动器后，启动加压给料器，煤粉进入加压给料器下料格，通过中心轴的旋转，落入输送管道，在气力输送作用下，进入反应设备。
所述的吹扫管路的吹扫气在煤粉松动器内壁面的气速为0.004～0.01m/s。
所述的输送管道的操作气速为9～15m/s。
本发明的原料煤粉的粒径范围为0.045～1mm，水分含量<4(ad，％)。此外，该装置也适用于粉煤灰、砂子等固体物料的连续、定量进料。所述的旋转给料式粉煤定量进料输送装置操作压力为常压～3.0MPa。
本发明的有益效果在于：
1)装置通过加压给料器来控制进料速率，加压给料器为机械式旋转给料，通过不同频率对应不同的转速，达到调节进料负荷的目的；粉煤流量计为速度与密度测量元件，测量精度高，通过加压给料器与粉煤流量计的配合使用，形成一种稳定控制进料速率及精确计量的固体粉料进料方法。
2)煤粉松动器通过吹扫气的作用，在内壁面形成气膜，有效防止煤粉的架桥和堵塞，达到连续稳定进料的目的。
3)装置操作方便，控制简单，可广泛应用于不同粒径粉煤及其他固体物料的进料。
附图说明
图1为本发明的装置整体结构示意图。
图中：1、煤斗；2、插板阀；3、进料耐磨盘阀；4、锁斗；5、出料耐磨盘阀；6、充压阀；7、泄压阀；8、锁斗平衡阀；9、给料斗；10、稳压阀；11、松动气阀；12、给料斗平衡阀；13、煤粉松动器；14、吹扫气阀；15、加压给料器；16、第一煤粉切断阀；17、粉煤流量计；18、第二煤粉切断阀；19、气源***；20、反应设备，25、输送管道。
图2为本发明中加压给料器的部分控制元件示意图。
图中：21、齿轮；22、下料格；23、环隙内壁；24、中心轴；
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
参见图1，本发明所述的装置主要包括锁斗进料***、加压给料***以及气力输送***三部分，分别由煤斗1、锁斗4、给料斗9、煤粉松动器13、加压给料器15、粉煤流量计17、气源***19及相关控制阀门组成。
煤斗1为常压设备，煤斗1下部通过插板阀2、进料耐磨盘阀3与锁斗4相连，锁斗4下部通过出料耐磨盘阀5与给料斗9相连，给料斗9下部直接与煤粉松动器13连接，粉煤松动器13下部与加压给料器15连接，加压给料器15与输送管道25相连，输送管道的一端连接气源***19，另一端连接反应设备20，输送管道25上依次设置有第一煤粉切断阀16、粉煤流量计17、第二煤粉切断阀18。
锁斗4还通过充压管路及安装在充压管路上的充压阀6与气源***19相连，还包括与煤斗1和锁斗4相连通的安装有泄压阀7的泄压管路，给料斗9上端通过稳压管路及安装在稳压管路上的稳压阀10与气源***19相连，给料斗9下端通过松动管路及安装在松动管路上的松动气阀11与气源***相连，且在充压管路与稳压管路之间还设置有带有锁斗平衡阀8的锁斗平衡管路，给料斗9还通过带有给料平衡阀12的给料平衡管路与第一煤粉切断阀16阀后的输送管道25相连。
参见图2，加压给料器15为机械式定量给料装置，包括环隙内壁23和中心轴24以及安装在中心轴24上的齿轮21，齿轮21与环隙内壁23之间形成的下料格22。
本发明的方法如下：
本发明粉煤连续定量进料装置，原料煤粉是经过磨煤***、干燥***制备的合格的粉煤，通过气力输送***发送至煤斗，煤斗中储存足够量的原料煤粉，通过本装置加压、连续、稳定的加入到反应设备中。煤斗中原料煤粉不够时，可以通过煤粉制备***及气力输送***及时补充。
本发明的进料方法包括以下步骤：
1)***充压：所有阀门初始状态均为关闭，打开松动气阀11，将给料斗9充压至操作压力，然后关闭松动气阀11；打开稳压阀10，将给料斗9压力稳定调节在操作压力。
2)料位建立：煤斗1为常压设备，其中存储合格的煤粉。当锁斗4料位建立时，打开煤斗1下部的插板阀2，打开泄压阀7，为锁斗4泄压，当锁斗4压力泄至常压时，打开进料耐磨盘阀3，煤粉从煤斗1进入锁斗4，当锁斗4料位检测高报时，关闭进料耐磨盘阀3，关闭泄压阀7，打开充压阀6，为锁斗4充压，当锁斗4压力检测比给料斗9低10KPa时，关闭充压阀6，打开出料耐磨盘阀5，打开锁斗平衡阀8，将锁斗4中的粉料全部加入给料斗9中，建立给料斗9的料位。
3)粉煤进料：当给料斗9料位建立合格后，开启气力输送***，打开第一煤粉切断阀16和第二煤粉切断阀18，通过气源***19设定输送管线的气量和流速，打开给料斗平衡阀12。在开启气力输送***后，打开吹扫气阀14，启用煤粉松动器13，设定合适的吹扫气流量。在启用煤粉松动器13后，接通加压给料器15电源，设定合适的电机频率，启动加压给料器15，煤粉进入加压给料器15下料格22，通过中心轴24的旋转，落入气力输送管线，在气力输送作用下，进入反应设备20。
根据加压给料器15中心轴24转速的不同，进料速率则不同，因此，可以方便的调节进入反应设备20的进料负荷。
通过粉煤流量计17配合加压给料器15使用，可以对进煤量进行精确定量。
煤粉松动器13通过吹扫气的作用，可以有效形成气膜，防止煤粉在此处架桥，造成下料不稳定，吹扫气在煤粉松动器13内壁面的气速为0.004～0.01m/s。
原料煤粉的粒径范围为0.045～1mm，水分含量<4(ad，％)。此外，该装置也适用于粉煤灰、砂子等固体物料的连续、定量进料。
该装置操作压力为常压～3.0MPa。
为了保证煤粉的顺利输送，气力输送管线的操作气速为10～15m/s，操作气量根据操作压力的变化而调整。
本发明用来处理化工行业固体粉状物料的加料和输送，尤其是0.045～1mm粉煤的输送。针对粉煤易架桥，易堵塞，下料不均匀等特性，本发明提出煤粉松动器与加压给料器，通过锁斗进料***、加压给料***与气力输送***的配合使用，达到连续、稳定、定量进料的目的。首先，经过磨煤***、干燥***制备的合格煤粉，通过气力输送装置发送至煤斗1，煤斗1中存储36～48h装置用量的煤粉。锁斗4进料时，先打开泄压阀7，将锁斗4压力泄放至常压后，打开进料耐磨盘阀3，煤斗1中的煤粉通过重力进入锁斗4。当锁斗4料位高报时(70～80％)，关闭进料耐磨盘阀3，关闭泄压阀7，打开充压阀6，将锁斗4压力充压至低于给料斗9压力10KPa时，关闭充压阀6。在锁斗4充压结束后，打开出料耐磨盘阀5和锁斗平衡阀8，锁斗4中的煤粉通过重力进入给料斗9，建立给料斗9的料位。给料斗9料位建立合格后，关闭出料耐磨盘阀5和锁斗平衡阀8，开启气力输送***，打开第一煤粉切断阀16和第二煤粉切断阀18，通过气源***19设定输送管线的气量和流速，为了不造成煤粉沉积，输送管线的气速一般为10～15m/s。在开启气力输送***后，打开吹扫气阀14，启用煤粉松动器13，设定合适的吹扫气流量，该流量根据***操作压力的不同而不同，一般保证内壁面的速率在0.004～0.01m/s之间。在启用煤粉松动器13后，接通加压给料器15电源，设定合适的电机频率，启动加压给料器15，煤粉进入加压给料器15下料格22，通过中心轴24的旋转，落入气力输送管线，在气力输送作用下，进入反应设备20。

Claims (8)

1.一种旋转给料式粉煤定量进料输送装置，其特征在于：包括依次相连的煤斗(1)、锁斗(4)、给料斗(9)、煤粉松动器(13)和加压给料器(15)，加压给料器(15)的出口与输送管道(25)相连，输送管道的一端连接气源***(19)，另一端连接反应设备(20)，且在输送管道(25)上位于加压给料器(15)的出口后端安装有粉煤流量计(17)，煤粉松动器(13)还通过吹扫管路及安装在该管路上的吹扫气阀(14)与气源***(19)相连通；所述的粉煤流量计(17)两侧的气源管道(25)上分别安装有第一、二煤粉切断阀(16、18)，所述的煤斗(1)出口管路上依次设置有插板阀(2)和进料耐磨盘阀(3)；锁斗(4)出口管路上安装有出料耐磨盘阀(5)。
2.根据权利要求1所述的旋转给料式粉煤定量进料输送装置，其特征在于：所述的加压给料器(15)为机械式定量给料装置，包括环隙内壁(23)和中心轴(24)以及安装在中心轴(24)上的齿轮(21)，齿轮(21)与环隙内壁(23)之间形成的下料格(22)。
3.根据权利要求1所述的旋转给料式粉煤定量进料输送装置，其特征在于：所述的锁斗(4)还通过充压管路及安装在充压管路上的充压阀(6)与气源***(19)相连，还包括与煤斗(1)和锁斗(4)相连通的安装有泄压阀(7)的泄压管路。
4.根据权利要求3所述的旋转给料式粉煤定量进料输送装置，其特征在于：所述的给料斗(9)上端通过稳压管路及安装在稳压管路上的稳压阀(10)与气源***(19)相连，给料斗(9)下端通过松动管路及安装在松动管路上的松动气阀(11)与气源***(19)相连，且在充压管路与稳压管路之间还设置有带有锁斗平衡阀(8)的锁斗平衡管路。
5.根据权利要求1所述的旋转给料式粉煤定量进料输送装置，其特征在于：所述的给料斗(9)还通过带有给料平衡阀(12)的给料平衡管路与第一煤粉切断阀(16)阀后的输送管道(25)相连。
6.一种旋转给料式粉煤定量进料输送装置的进料方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)***充压：所有阀门初始状态均为关闭，打开松动气阀(11)，将给料斗(9)充压至操作压力，然后关闭松动气阀(11)；打开稳压阀(10)，将给料斗(9)压力稳定调节在操作压力；
2)料位建立：煤斗(1)为常压设备，其中存储合格的煤粉，当建立给料斗(9)料位时，启动锁斗进料***，按顺控逻辑将常压煤粉加入带压给料斗(9)中；
3)粉煤进料：当给料斗(9)料位建立合格后，开启气源***(19)，打开第一煤粉切断阀(16)和第二煤粉切断阀(18)，通过气源***(19)设定输送管线的气量和流速，打开给料斗平衡阀(12)，在开启气力输送***后，打开吹扫气阀(14)，启用煤粉松动器(13)，设定吹扫气流量，在启用煤粉松动器(13)后，启动加压给料器(15)，煤粉进入加压给料器(15)下料格(22)，通过中心轴(24)的旋转，落入输送管道25，在气力输送作用下，进入反应设备(20)。
7.根据权利要求6所述的旋转给料式粉煤定量进料输送装置的进料方法，其特征在于：所述的吹扫管路的吹扫气在煤粉松动器(13)内壁面的气速为0.004～0.01m/s。
8.根据权利要求6所述的旋转给料式粉煤定量进料输送装置的进料方法，其特征在于：所述的输送管道(25)的操作气速为9～15m/s。
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