粉煤加压输送技术控制流程.doc

干煤粉加压密相气力输送控制方案
1.前言
干煤粉加压密相气力输送技术是粉煤加压气化工艺关键技术之一。干煤粉的输送方式和输送装置将直接影响气化炉的气化效率、操作稳定性和安全性。目前国际上壳牌和西门子公司（GSP技术）拥有较为成熟的粉煤加压气化技术，它们的供煤系统均采用锁斗技术，即将煤粉由常压煤粉仓经多级变压仓进入高压粉仓，再通过密相输送系统输送到气化炉。国内华东理工大学、东南大学、西安热工院和煤炭研究总院等高校和科研院所都在积极研发干煤粉加压密相气力输送技术。
2.干煤粉加压密相气力输送技术
2.1华东理工大学输送技术（2002年）

图1 华东理工大学粉煤输送系统
华东理工大学粉煤输送系统操作过程如下：
1. 低压粉煤仓3加料。（打开控制阀2）低压惰气携带干煤粉进入第一旋风分离器1，干煤粉经过分离后进入低压粉煤仓3，含有少量粉煤的低压惰气过滤后排空。
2. 输送罐5加料。惰气从低压粉煤仓3锥面设置的惰气入口16吹入，防止在粉煤卸料时出现架桥。打开低压粉煤控制阀4，向低压粉煤仓3送入低压惰气，粉煤进入输送罐5中备用。
3. 中间料罐7加料。关闭低压粉煤仓控制阀4，将低压惰气送入输送罐5底部，低压惰气携带粉煤进入第二旋风分离器6。粉煤经过第二旋风分离器6分离后进入中间料罐7，低压惰气通过第二旋风分离器6顶部过滤后排空。
4. 中间料罐7冲压。用惰气对中间料罐7充压，使中间料罐7的压力与高压粉煤仓8相同。打开中间料罐7与高压粉煤仓8之间的控制阀9，和连接在中间料罐7与高压粉煤仓8之间平衡管上的控制阀11，粉煤进入高压粉仓8，加料完毕后关闭中间料罐控制阀9和平衡管控制阀11。
5. 粉煤通过设置在高压粉煤仓8底部的管线进入旋转给料阀12，调节旋转给料阀转数，可控制高压粉煤仓8的卸料量。粉煤进入T型混合器13，与载气混合后，由载气携带进入气化炉14。
2.2兖矿集团粉煤输送技术（华东理工大学参与）（2005年）
2004年末，华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂、中国天辰化学工程公司合作“十五”重点科技攻关项目“粉煤加压气化制备合成气新技术的研究与开发”，在鲁南化肥厂建成了粉煤加压气化中试装置。下述为该项目中粉煤输送技术的控制方法介绍。

图2 兖矿鲁南化肥厂粉煤输送控制流程图
兖矿鲁南化肥厂粉煤输送实现了自动化控制，其控制流程如下：
1. 输送罐(V1202)加料。 当输送罐(V1202)称重(WT-1204)<工艺设定值，关闭氮气输送阀XV-1222阀，当输送罐(V1202)称重(WT-1204)<工艺设定值、输送罐(V1202)压力(PT-1209)<工艺设定值、氮气输送阀XV-1222时全关到位时，打开XV- 1223阀、XV-1231阀（方便下料？），输送罐(V1202)开始受料。当输送罐(V1202)称重(WT-1204) >工艺设定值时，关闭XV-1223阀、XV-1231阀，输送罐(V1202)停止受料。
2. 粉煤储罐（V1203）加料。 当粉煤储罐(V1203)卸压至常压后，输送罐（V1202）称重(WT-1204) >工艺设定值、粉煤储罐(V1203)压力(PT-1203)<工艺设定值，打开XV-1222阀，当输送罐(V1202)压力(PT-1209)>工艺设定值、输送罐（V1202）称重(WT-1204) >工艺设定值、粉煤储罐(V1203)压力(PT-1203)<工艺设定值时，XV-1225阀、XV-1227阀、XV-1229阀处于关闭状态时，打开XV-1231阀，粉煤储罐(V1203)开始受料。当粉煤储罐(V1203)料位(LT-1203)>工艺设定值、输送罐(V1202)压力(PT-1209)<工艺设定值、输送罐(V1202)称重(WT-1204) <工艺设定值，关闭XV-1224阀、XV-1228阀，粉煤储罐(V1203) 停止受料。
3. 粉煤储罐（V1203）充压。 当粉煤储罐(V1203)料位(LT-1203) >工艺设定值、输送罐(V1202)压力(PT-1209)<工艺设定值、输送罐(V1202)称重(WT-1204) <工艺设定值，关闭XV-1224阀、XV-1228阀，当XV-1224阀、XV-1228阀全关到位后，打开XV-1229阀，对粉煤储罐(V1203)进行充压，当粉煤储罐(V1203)和给料罐(V 1204 ) 压力相同时，准备送料。
4. 给料罐（V1204）加料。　当粉煤储罐(V1203)压力(PT-1203)与给料罐(V1204) 压力(PT-1204) 压差PDT-1205<工艺设定值时、同时给料罐(V1204)料位(LT-1204) <工艺设定值、XV-1228阀全关到位时，打开XV-1227阀，在XV-1227阀全开到位后打开XV-1225阀对给料罐(V1204)进行加料，当给料罐(V1204) 料位(LT-1204) >达到工艺设定值时，停止受料。当粉煤储罐(V1203)料位(LT-1203) <工艺设定值时，关闭XV-1225阀、XV-1227阀、XV-1229阀。
5. 粉煤储罐（V1203）卸压。当XV-1225阀、XV-1227阀、XV-1229阀全关到位后，同时粉煤储罐(V 1203)料位(LT-1203)<工艺设定值时，打开XV-1228阀，粉煤储罐( V1203)开始卸压，当粉煤储罐(V1203)压力(PT-1203)<工艺设定值时，打开XV-1224阀。
其中：
(1) XV-1226阀处于常开状态，XV-1224阀与XV-1225阀不能同时打开。
(2) XV-1224阀与XV--1227阀不能同时打开。
(3)与给料罐(V1204)直接相连的任何阀门(XV-1221A、XV-1221B、XV-1221C、XV-1221D)出现故障时，都将导致气化系统跳车。
2.3 西安热工院输送技术（2005年）

图3 西安热工院多支路出料干煤粉密相输送系统图
西安热工院多支路出料干煤粉密相输送操作过程如下：
1. 冲压氮气罐1充压。 打开冲压氮气入口控制阀D1，向冲压氮气罐1输送氮气。（冲压氮气罐1压力达到预定值后关闭入口控制阀D1）
2. 变压仓3压力泄压至常压。 打开阀门过滤器入口控制阀D6和过滤器出口控制阀D7。在变压仓3压力与外界压力平衡后关闭过滤器入口控制阀D6和过滤器出口控制阀D7。
3. 变压仓3加料。 在常压煤粉仓2中加入适量干煤粉，开启常压煤粉控制阀8，干煤粉靠自重落入变压仓3中。关闭常压煤粉控制阀8。
4. 变压仓3充压。 打开冲压氮气出口控制阀D9及变压仓氮气入口控制阀D2给变压仓3充压。当变压仓3压力与加压仓4压力相同后，关闭变压氮气入口控制阀D2。打开平衡管10上的平衡管控制阀D5，使变压仓3和加压仓4压力相平衡。
5. 加压仓4加料。 打开变压仓3与加压仓4之间控制阀D4，煤粉在自重作用下进入加压仓4，然后关闭变压仓3与加压仓4之间控制阀D4和平衡管控制阀D5。
6. 粉体分配器5分配煤粉进多支路。 调节流量调节阀D3的氮气流量，氮气携带煤粉经由粉体缓冲器8进入粉体分配器5。粉体缓冲器8由输送管路以及安装在管路上的松动器组成。煤粉通过松动器时被松动，不会产生堵塞管路现象。粉体分配器5内部布置有布风板，在加压氮气管道11的作用下可以将煤粉局部刘华，最后经分流支路输送管道9将煤粉输送至气化炉。
其中：
在加压仓4的底部设置有电子秤12，加压仓4的侧壁上还设置有料位计13，当煤粉低于规定料位时，系统会通过电子秤12和料位计13提示加料。
2.4 煤炭科学总院干煤粉密相加料技术（西安热工院、东南大学参与）（2005年）

图4 煤炭科学总院干煤粉密相输送流程图
1. 煤粉储仓3加料。 外购干煤粉由槽罐车1运至现场，采用气力输送方式通过旋风分离器2将煤粉加入煤粉储仓3。旋风分离器2和煤粉储仓3的排气通入布袋除尘器4过滤。
2. 加煤常压仓7加料。 煤粉储仓3中的煤粉经其下方的煤粉泵5和气力输送管道经旋风分离器6送至加煤常压仓7。旋风分离器6的排气和常压仓7的微量排气通过布袋除尘器4过滤。
3. 物料升压、输送。 常压仓7底部设置了两段加煤通道，常压仓7中的煤粉定时加入其下方的两计量仓8a、8b，两计量仓8a、8b中的煤粉定时定量地加入其下方处于常压状态的两变压罐9a、9b，两变压罐9a、9b装满煤粉后关闭阀门并升压，直至与其下方的输送罐10a、 10b压力相同时，停止升压并开启其下方的阀门将煤粉加入输送罐10a、10b。
其中：
上述工艺步骤中，由常压仓7向一段变压罐9a以及由一段变压罐9a向一段输送罐10a，可以每小时加煤一次，比如每次加煤800kg。由常压仓7向二段变压罐9b以及由二段变压罐9b向二段输送罐10b，可以每4小时加煤一次，比如每次加煤800kg，两段加煤的间隔时间和加煤量可以根据需要进行调整。（主要用一段加煤通道加煤）
为保证煤粉流动通畅，在变压罐9a、9b与计量仓8a、8b之间以及变压罐9a、9b与输送罐10a、10b之间设有均压管，变压罐9a、9b设有充压管道可以对变压罐9a、9b升压。在一段变压罐9a和二段变压罐9b下部出口管上分别设有松动风过滤器11a、11b，在变压罐9a, 9b内煤粉需要松动时可借助充压气体在变压罐9a、9b升压过程中松动煤粉。
两段变压罐9a、9b卸压时的排气通过排气过滤器12a、12b和节流阀13a、13b排入大气，排气过滤器12a、12b设有反吹管路。两段的输送罐10a、10b设有充压管路和卸压管路，以调整罐内压力，卸压时的排气分别通过排气过滤器和背压控制阀15a、15b排入大气，排气过滤器14a、14b设有反吹管路。
输送罐10a、10b中的煤粉分别通过输送管送至气化炉23，在输送罐10a、10b出口处的输煤管上设有调节器16a、16b、16c、16d用以调整输送风。变压罐9a、9b与输送罐10a、10b中的煤量设有计量装置，用以计量输煤速率。输煤管上设有差压变送器计量管路差压。
设备系统中设有开工旁路罐17，在气化炉启动时，煤粉首先在额定工况下送入开工旁路罐17，在条件具备时通过切换阀18a、18b、18c、18d切入气化炉23的各加煤喷嘴24a、24b、24c、24d。在切换阀18a、18b、18c、18d后的开工旁路管17上设有吹扫器19a、19b、19c、19d用于切换后将管中煤粉吹扫至开工旁路罐17，也用于开工旁路罐17的初始升压。开工旁路罐17中的气体经排气过滤器20和背压控制阀21排入大气，以稳定罐压。排气过滤器20设有反吹管路，用于清理过滤器20。
2.5 东南大学密相气力输送技术（2009年）

图4 东南大学密相气力输送系统
图5 东南大学高压圆柱形煤粉仓
东南大学的密相气力输送技术采用锁斗技术，即煤粉由常压仓经由变压仓送到高压圆柱形煤粉仓中。待高压煤粉仓中的煤粉物料达到高料位时，停止加料。根据气化炉所需煤粉量及投运的喷嘴数量，开启相应流化风管风量控制阀门及对应的出料控制阀;流化风经流化风管进入各独立风室，穿过布风板后对发料罐中的煤粉进行流化，被流化的煤粉在压力驱动下沿出料管输送。输送过程中，引入充压风用于维持发料罐压力，引入补充风用来调节输送固气比。充压风、流化风和补充风来自于储气罐。出料管与输煤管直接连接，煤粉经出料管和输煤管后进入气化炉进行气化反应。
2.6 西门子GSP技术（2005年）

图6 西门子GSP气力输送流程图
西门子GSP在一定压力下输送工艺如下：
1. 工作储备仓1加料。 粉尘燃料首先经过输送管路1.1通过正常的输送以稀薄的粉尘流被输送到工作储备仓1。（没有旋风分离器，在储备仓顶部安装过滤器）期间，在填充料位调控器1.3中对被输送的粉尘量进行调节。输送气体在过滤器1.2中进行过滤，排入到大气中或者再进行压缩，然后重新用于输送粉尘燃料。
2. 压力闸门2加料、充压。 压力闸门2交替地填充粉尘和通过管路2.3用惰性气体加压。填充料位调控器2.2阻止过量填充。配件2.1在压力闸门2充压过程中为关闭状态。
3. 配料仓3加料。 如果配料箱3中的填充料位降低到了最小值，由压力闸门2进行补充填充。为此配件2.5被打开。为了放慢压力闸门2与配料仓3之间的粉尘流，可以布置一个压力配料叶轮2.6。通过填充料位调控器3.11，可以调控向配料仓3内的补充填充量。
4. 压力闸门2泄压。 当压力闸门2排空之后，它便经过配件2.4泄压到环境压力，然后重新填充。根据需要输送的粉尘量的多少，可以布置一个或多个压力闸门2。
5. 配料箱3物料输送。 粉尘输送管路3.3垂直伸入配料箱3的下部，并在该处经过旋涡箱底3.6，通过输送旋涡气体产生一个非常密集的旋涡层3.8。粉尘燃料-气体-悬浮物由调控器3.5调控。
其中：
从工作储备仓1向压力闸门2中补充填充粉尘燃料，每小时进行三次。在2个压力闸门的情况下，向配料箱3中补充填充每小时6次，每次开闸输送15kg。
本例中有3根输送管路3.3，每一根输送管路的输送能力为每小时30kg。
为了均衡气化反应器4工作中产生的压力波动，以及由压力闸门2的六次补充填充所造成的压力波动，另外经过管路3.9将补充的辅助气体输送到输送管道3.3中。
一部分辅助气体经过3.12和3.13输入和排出到配料箱3的自由空腔。
2.7 壳牌技术（2008年）

图7 河南煤化集团壳牌煤粉加压及输送系统流程简图