粉煤加壓輸送至加壓氣化爐的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種將粉煤加壓輸送至加壓氣化爐的方法。包括如下步驟：(1)利用CO2將煤倉中的粉煤輸送至鎖斗中；(2)利用均壓罐對鎖斗進行充壓至2.3～2.7MPa；然后將均壓罐與高壓緩沖罐相連通，繼續(xù)對鎖斗進行充壓至4.75～4.85MPa；(3)將鎖斗與粉煤進料罐相連通，以向粉煤進料罐中進料；進料完成后，關閉鎖斗與粉煤進料罐之間的連通；(4)將鎖斗與均壓罐進行連通均壓至3.4～3.9MPa；(5)均壓完成后，將鎖斗中的CO2泄放到低壓緩沖罐中，至其壓力為0.8～1.0MPa，然后將剩余CO2放空；(6)通過合成氣將粉煤進料罐中的粉煤經加料器連續(xù)輸送至加壓氣化爐的燒嘴中，至此即實現(xiàn)對粉煤加壓輸送。本發(fā)明方法采用順序控制使得間隙操作的4個粉煤鎖斗接近連續(xù)操作，使得粉煤可以向氣化爐連續(xù)穩(wěn)定地供料，同時可有效地節(jié)省CO2壓縮功。
【專利說明】粉煤加壓輸送至加壓氣化爐的方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種粉煤加壓輸送至加壓氣化爐的方法，屬于煤化工【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 煤氣化的過程是將難以加工處理的固體原料煤轉化為易于凈化、易于應用的合成 氣（C0+H 2)或燃料氣的過程。煤氣化是煤炭清潔高效利用的核心技術，是發(fā)展煤基合成液 體燃料、甲醇、二甲醚、低碳烯烴、先進的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC)發(fā)電系統(tǒng)、煤基多聯(lián) 產系統(tǒng)、制氫、燃料電池等工業(yè)過程的龍頭技術。目前已工業(yè)化的煤氣化技術主要有固定 (移動）床、流化床和氣流床氣化技術。氣流床氣化爐具有高溫、高壓、混合較好的特點，可 以在單位時間、單位體積內發(fā)揮出高的生產能力，能較好地滿足大型化工裝置單系列、大型 化的發(fā)展趨勢，并且氣流床氣化爐對煤種適應性強，幾乎可以適用于所有煤種，與固定床和 流化床氣化爐相比，其碳轉化率高，合成氣中有效氣體含量高、甲烷含量較低且不含焦油等 產物。目前應用于工業(yè)生產的煤處理量在1000噸/天以上的煤氣化裝置大多采用氣流床 氣化爐，因此氣流床煤氣化技術代表著大規(guī)模高效煤氣化技術的主要發(fā)展方向。氣流床氣 化爐主要有 Shell、GSP、Texaco、K_T、Prenflo、E-gas、Eagle、多噴嘴氣化爐等，其中 Shell、 GSP、Prenfl〇等氣化爐采用干煤粉進料方式。氣流床氣化工藝中，需要將煤磨成小于1mm的 粉煤，粉煤與氣化劑一起噴入氣化爐，煤原料的形態(tài)與輸送方式對煤氣化爐的穩(wěn)定、安全、 長周期運行、合成氣組成、氣化爐能效等均有重要影響，因此將粉煤穩(wěn)定、可控、高效地輸送 到氣化爐中是粉煤加壓氣化工藝的關鍵技術之一。氣力輸送煤粉是加壓條件下實現(xiàn)粉煤輸 送的較好的方法之一，高壓氣化要求煤粉在比氣化更高的壓力下輸送，使用盡可能少的惰 性氣體（C0 2、N2等）輸送盡可能多的煤粉，一般粉煤濃度高達300-600kg/m3,是典型的密相 氣力輸送過程。用粉煤氣化生產合成氣時，用N 2作為粉煤的輸送氣，則使得N2進入系統(tǒng)，便 成了無用的惰性氣體，N2會增加各項消耗指標，增加裝置投資，增加成本。
[0003] 付長亮、張愛民在《現(xiàn)代煤化工生產技術》一書中（化學工業(yè)出版社，北京，2009年 版，P128-130)介紹了一個用于GSP氣化爐的加壓粉煤輸送工藝，首先將研磨與干燥的粉煤 由低壓N 2或C02送到煤的加壓和投料系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括料倉、鎖斗和密相流化床加料斗。1 個煤料倉連接并將煤加料到2個鎖斗，鎖斗完成加料后，即用加壓氣N 2或C02加壓至與加料 斗相同的壓力，然后粉煤依靠重力交替將粉煤送至加料斗，然后再用加壓的輸送氣N 2或C02 從加料斗中將干粉煤送到氣化爐的組合噴嘴中，粉煤流量通過入爐煤粉管線上的流量計測 量。通過2個鎖斗交替使用來實現(xiàn)氣化爐的連續(xù)粉煤進料，鎖斗帶有泄壓閥，通過泄壓和加 壓循環(huán)來實現(xiàn)鎖斗的加料和給料。該工藝方法的缺點是輸送氣N 2或C02不能合理地循環(huán)使 用，增加料輸送氣的消耗和壓縮功耗，將輸送氣n2或co 2與粉煤一起輸送到氣化爐內，增加 了合成氣中的N2或co2含量，降低了合成氣的有效氣體組成。
[0004] 中國專利ZL02111205. 3公開了一種粉煤加壓氣化過程中的粉煤進料方法，先用 壓力為0. 2-0. 8MPa、溫度為200-300°C的低壓惰性氣體煙氣或N2將粉煤送入中間罐，然后 用壓力為2. 0-8. OMPa、溫度為100-300°C的惰性氣體N2或C02對中間料罐充壓，使中間料罐 中的壓力與其相連的高壓粉煤倉相同，打開中間料罐底部的控制閥，和連接在中間料罐與 高壓粉煤倉之間的平衡管上的平衡管控制閥，粉煤進入高壓粉煤倉，然后經旋轉給料閥進 入混合器，再由壓力為2. 0-8. OMPa、溫度為20-500°C、流速為20-200米/秒的載氣如過熱 水蒸氣、C02、煤氣、N 2或它們的混合氣攜帶進入氣化爐，該發(fā)明的加料方法的優(yōu)點是粉煤的 輸送過程是依靠旋轉給料閥與載氣的組合協(xié)同完成的，加料量穩(wěn)定可靠，設備結構簡單，容 易制作，投資低，但未考慮惰性氣體的循環(huán)利用，壓縮能耗高，且只有一個高壓粉煤倉和混 合器，不能保證連續(xù)進料。
[0005] 中國專利CN1702149A(成都市通用工程技術開發(fā)公司）介紹了一種粉煤氣化工藝 中的粉煤氣流輸送方法，采用C0 2或煙道氣對粉煤儲倉進行充壓安全密封，然后用C02對粉 煤鎖斗和粉煤給料倉充壓，將粉煤送到氣化爐。粉煤貯倉充壓使用的C0 2或煙道氣的溫度為 5-50°C，壓力為微正壓到1. OMPa，粉煤鎖斗和給料倉充壓的C02氣體溫度為常溫到100°C之 間，壓力為0. 1-6. 9MPa。設置2個或2個以上的粉煤鎖斗，交替給粉煤給料倉進料，交替充 壓，交替泄壓，同時也設置了 2個或2個以上的粉煤給料倉交替充壓，交替給料，交替泄壓。 該專利方法用C02替代N2作為粉煤輸送的動力載體，不影響制備的合成氣的質量，除隨煤帶 入的元素氮外，不會增加 N2含量，氣體有效成分高。使用C02取代N2作為安全密封氣，會隨 煤粉將部分C0 2帶入氣化爐，會參與氣化爐內的非催化反應，獲得相應的產品合成氣，實現(xiàn) 了資源合理使用。
[0006] 中國專利CN1318550C(煤炭科學研究總院北京煤化工研究分院）介紹了一種干粉 煤加壓氣化方法，其粉煤輸送工藝為：先將干粉煤用旋風分離器送入煤粉貯倉，然后用煤粉 泵經另一旋風分離器送入加煤常壓倉，在常壓倉底部設置了兩段加煤通道，兩計量倉向向 常壓狀態(tài)的兩變壓罐加煤粉，裝滿后關閉閥門并升壓至與下方兩輸送罐壓力相同后，停止 升壓并將粉煤進入兩輸送罐，兩輸送罐輸出的干煤粉用載氣n 2或co2以密相送入氣化爐的 噴嘴。
[0007] 中國專利CN101679886A(西門子公司）提出了一種采用N2/C0 2混合氣作為惰性 氣體介質或輸送氣的粉煤加壓輸送方法，在另一個中國專利中CN101679887A中（西門子公 司）提出了采用純C0 2作為惰性氣體介質或輸送氣的粉煤加壓輸送方法，目的是降低在產 物氣體中的由粉煤進料系統(tǒng)引起的N2含量的增加。實施2個專利包括常壓的粉煤存貯器、 加載有高操作壓力的計量添加容器和若干粉煤進料閥，N 2/C02混合氣或C02氣體要加熱到 超過在過程高壓下的雙相區(qū)域邊界值的溫度。使用混合氣的目的是為了減少粉煤進料系統(tǒng) 中使用C0 2作為惰性介質或輸送介質而由液態(tài)C02的影響而引起的風險或者為了降低在使 用純C0 2時所需的加熱費用。
[0008] 中國專利CN10251708A(河南龍宇煤化工有限公司）提出了殼牌粉煤氣化制甲醇 過程中，回收使用低溫甲醇洗工段釋放出的C0 2，逐步減少壓縮機中的N2含量，逐步使粉煤 輸送過程中的輸送氣和反吹氣N2被C0 2鎖替代的工藝，不涉及具體的粉煤輸送過程和方法。
[0009] 對于目前我國煤炭間接液化合成油和煤基合成甲醇已經應用和正在實施的工業(yè) 項目來講，在氣流床煤氣化過程時，粉煤的加壓輸送一般使用co 2氣體輸送，其好處在于可 以將后續(xù)氣體凈化低溫甲醇洗工段分離出的常壓co2使用起來，使常壓co 2壓縮到高壓，用 于給粉煤加壓及輸送粉煤到氣化爐，這樣生產的粗合成氣中惰性氣體n2含量低，粗合成氣 中的co 2經過低溫甲醇洗后可以有效脫除，凈化后的合成氣有效成分較高，有利于費托合成 和甲醇合成反應的進行。對于傳統(tǒng)的粉煤加壓輸送工藝來說，消耗的C02量約240Nm3/噸粉 煤，消耗的C02壓縮功約45. 5KW/噸粉煤，單位粉煤輸送需要的C02氣量過高，降低了輸送效 率，增加了后續(xù)脫碳工段負荷，同時C0 2壓縮功消耗指標過高，使得C02壓縮機的投資非常 大，造成企業(yè)的生產成本明顯增加。


【發(fā)明內容】

[0010] 本發(fā)明的目的是提供一種將粉煤加壓輸送至加壓氣化爐的方法，解決了氣流床煤 氣化過程中惰性氣體co2輸送粉煤工藝中的輸送氣co2消耗量過高和消耗的co2壓縮功過 高的問題。
[0011] 本發(fā)明所提供的將粉煤加壓輸送至加壓氣化爐的方法，包括如下步驟：
[0012] (1)利用co2將煤倉中的粉煤輸送至鎖斗中；
[0013] (2)利用均壓罐對所述鎖斗進行充壓至2. 3?2. 7MPa ;然后將所述均壓罐與高壓 緩沖罐相連通，繼續(xù)對所述鎖斗進行充壓至4. 75?4. 85MPa ;
[0014] (3)將所述鎖斗與所述粉煤進料罐相連通，以向所述粉煤進料罐中進料；進料完 成后，關閉所述鎖斗與所述粉煤進料罐之間的連通；
[0015] (4)將所述鎖斗與所述均壓罐進行連通均壓至3. 4?3. 9MPa ;
[0016] (5)均壓完成后，將所述鎖斗中的C02泄放到低壓緩沖罐中，至其壓力為0· 8? 1. OMPa，然后將剩余C02放空，鎖斗壓力為常壓等待進料；
[0017] (6)通過合成氣將所述粉煤進料罐中的粉煤經加料器連續(xù)輸送至加壓氣化爐的燒 嘴中，至此，即實現(xiàn)對粉煤加壓輸送。
[0018] 本發(fā)明的方法中，設置4個所述鎖斗，以交替使用。
[0019] 本發(fā)明的方法中，步驟（5)之后，開啟所述鎖斗的放空閥，將所述鎖斗內的壓力泄 壓至常壓，即完成一個所述鎖斗的循環(huán)，每個循環(huán)可為2小時。
[0020] 本發(fā)明的方法中，設置2個所述均壓罐，每個所述均壓罐對2個所述鎖斗進行充 壓。
[0021] 本發(fā)明的方法中，設置2個所述粉煤進料罐，每個所述粉煤進料罐與2個所述鎖斗 相連通。
[0022] 本發(fā)明的方法中，從低溫甲醇洗來的C02壓力為2bara (由于該方案C02用量少，低 溫甲醇洗2. 7bara的C02閃蒸氣量可以滿足要求），通過壓縮機升壓到8bara送到低壓C02 緩沖罐中，該緩沖罐的壓力為6-8bara(由于有間隙中壓C02送到此罐，該罐壓力有一定的 波動范圍），低壓緩沖罐的C0 2部分用于常壓粉煤輸送，其余增壓到50bara送到中壓C02緩 沖罐，該壓力的C0 2主要用于鎖斗、粉煤進料罐的穩(wěn)壓及底部松動流化氣，同時部分氣體通 過壓縮機增壓到80bara送到C02高壓緩沖罐，高壓緩沖罐的C0 2用于鎖斗的增壓。
[0023] 本發(fā)明粉煤加壓輸送至加壓氣化爐的方法，具有以下優(yōu)點：
[0024] (1)本發(fā)明通過逐級增壓和逐級泄壓的方式，不將加壓利用后的C02直接放空，而 是依據(jù)C0 2氣體的壓力逐級降壓回收循環(huán)利用，只在鎖斗中C02釋放到低壓罐變成1. OMPa 時，進一步釋放到常壓放空時，僅有少部分C02不循環(huán)使用。這使得C02獲得有效的回收與 循環(huán)利用，有效地降低了 C02的壓縮功和消耗指標。
[0025] (2)本發(fā)明方法在鎖斗間設置了均壓罐，有利于4個鎖斗間的壓力平衡和切換交 替使用，回收利用鎖斗的余壓，可有效減少co2壓縮功，增加了 co2回收利用率，并且有利于 加壓粉煤的連續(xù)性輸送。
[0026] (3)本發(fā)明方法將從粉煤進料罐送到煤氣化燒嘴的輸送氣由C02改為合成氣，因為 合成氣的壓力約為3. 6MPa，這樣可以節(jié)省壓縮功，同時盡可能地避免了 C02進入煤氣化爐， 有利于提高生產出的合成氣的有效氣成分，減少后續(xù)低溫甲醇洗的負荷。
[0027] (4)本發(fā)明方法中增設有C02低壓緩沖罐來回收C02，使C0 2可以得到更充分的循 環(huán)使用，可顯著節(jié)省了 C02的壓縮功。
[0028] (5)本發(fā)明方法中采用順序控制使得間隙操作的4個粉煤鎖斗接近連續(xù)操作，使 得粉煤可以向氣化爐連續(xù)穩(wěn)定地供料，同時可有效地節(jié)省C0 2壓縮功。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 圖1為本發(fā)明將粉煤加壓輸送至加壓氣化爐的方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0030] 下面結合附圖1對本發(fā)明做進一步的說明，但本發(fā)明并不局限于以下實施例。對 于一個日投煤量4000噸的加壓粉煤氣化爐，來詳細論述本發(fā)明的粉煤加壓輸送工藝方法。
[0031] 在本發(fā)明中，來自于低溫甲醇洗工段的C02壓力為0.2MPa，通過壓縮機先升壓到 0. 6-0. 8MPa進入低壓緩沖罐，低壓緩沖罐中的C02-部分用于常壓粉煤輸送，剩余部分通過 壓縮機增壓到5. OMPa進入C02中壓緩沖罐，中壓C02 -部分用于鎖斗、粉煤進料罐的穩(wěn)壓及 底部松動流化氣，剩余部分通過壓縮機增壓到8. OMPa，進入C02高壓緩沖罐，高壓緩沖罐用 于鎖斗的增壓。常壓C02氣體逐級壓縮至低壓緩沖罐、中壓緩沖罐和高壓緩沖罐，只用這一 個系統(tǒng)來滿足4個鎖斗A1、A2、B1、B2和2個煤進料罐A、B的需求，而每2個鎖斗放料共同 進入1個煤進料罐，即鎖斗A1和A2放料進入一個煤進料罐A，鎖斗B1和B2放料進入另一 個煤進料罐B。
[0032] 本發(fā)明首先使用合成氣凈化工段低溫甲醇洗釋放出的0. 2MPa的低壓C02將常壓 粉煤輸送到鎖斗A1中，鎖斗共設置了 4個即Al、A2、B1和B2,按時序交替使用。
[0033] 本發(fā)明第二步是利用均壓罐A中的C02,對鎖斗A1進行充壓，可充壓到2. 5MPa，均 壓罐設置有2個即均壓罐A和均壓罐B，每一個均壓罐負責對2個鎖斗充壓，即均壓罐A負 責對鎖斗A1和鎖斗A2充壓；均壓罐B負責對鎖斗B1和鎖斗B2充壓。
[0034] 本發(fā)明第三步是當均壓過程完成后，將鎖斗A1切換到高壓緩沖罐，用來自于高壓 緩沖罐的C0 2對鎖斗A1充壓，鎖斗A1中的壓力由2. 5MPa增壓到4. 8MPa，其中高壓緩沖罐 的壓力為8. OMPa。
[0035] 本發(fā)明第四步是將增至4. 8MPa的鎖斗A1和粉煤進料罐A聯(lián)通，開啟鎖斗A1的 放料閥，將高壓粉煤放料到粉煤進料罐A后，關閉放料閥和聯(lián)通閥，此時鎖斗A1壓力為 4. 8MPa〇
[0036] 本發(fā)明第五步是將鎖斗A1和均壓罐A均壓，均壓后兩罐壓力均為3. 65MPa。
[0037] 本發(fā)明第六步是關閉均壓閥，連通鎖斗A1和低壓緩沖罐，將鎖斗A1中的C02泄放 到低壓罐中，鎖斗A1泄壓至1. OMPa后，關閉低壓泄放閥。
[0038] 本發(fā)明第七步是使用增壓后的合成氣將煤進料罐A和B中的粉煤經加料器連續(xù)輸 送到氣化爐的燒嘴中，粉煤加料器中采用一定量的合成氣輸送粉煤，而不用co2，這可以提 高煤氣化爐生產的合成氣中有效氣的組成，并可減少后續(xù)低溫甲醇洗co2的負荷。
[0039] 本發(fā)明第八步開啟鎖斗A1放空閥，將鎖斗A1泄壓到常壓，等待下一循環(huán)的粉煤進 料，完成鎖斗A1的一個小的循環(huán)。
[0040] 本發(fā)明其他3個鎖斗A2、Bl、B2操作方式與鎖斗A1 -樣，只是間隔開順序跟隨在 鎖斗A1后操作，4個鎖斗操作共計2小時完成一個大的循環(huán)，2小時輸煤量為4個鎖斗A1、 A2、B1和B2的容量的總和，粉煤進料罐的壓力一直維持在4. 8MPa，輸煤速率為168噸/小 時，日輸煤量約為4000噸。本發(fā)明中來自于低溫甲醇洗工段的C02壓力為0. 2MPa，通過壓縮 機先升壓到〇. 6-0. 8MPa進入低壓緩沖罐，低壓緩沖罐中的C02 -部分用于常壓粉煤輸送， 剩余部分通過壓縮機增壓到5. OMPa進入C02中壓緩沖罐，中壓C02 -部分用于鎖斗、粉煤進 料罐的穩(wěn)壓及底部松動流化氣，剩余部分通過壓縮機增壓到8. OMPa，進入C02高壓緩沖罐， 高壓緩沖罐用于鎖斗的增壓。常壓C02氣體逐級壓縮至低壓緩沖罐、中壓緩沖罐和高壓緩沖 罐，只用這一個系統(tǒng)來滿足4個鎖斗Al、A2、Bl、B2和2個煤進料罐A、B的需求，而每2個 鎖斗放料共同進入1個煤進料罐，即鎖斗A1和A2放料進入一個煤進料罐A，鎖斗B1和B2 放料進入另一個煤進料罐B。
[0041] 本發(fā)明在鎖斗與放空閥間設有除塵過濾器，防止鎖斗中C02放空時將煤粉細顆粒 帶到環(huán)境中，造成污染。在粉煤進料罐到低壓緩沖罐間設置有除塵過濾器，防止高壓粉煤進 料罐向低壓緩沖罐泄壓時煤粉細顆粒進入壓縮機，造成壓縮機運行故障。
[0042] 按照本發(fā)明的工藝方法，2個小時完成4個鎖斗和2個粉煤進料罐的加壓粉煤輸送 操作的1個大循環(huán)，具體加壓粉煤輸送操作時序見表1。
[0043] 依據(jù)本發(fā)明提出的粉煤加壓輸送工藝消耗的C02量約120Nm3/噸粉煤，消耗的C0 2 壓縮功約22. 8KW/噸粉煤，而對傳統(tǒng)的粉煤加壓輸送工藝來說，消耗的C02量約240Nm3/噸 粉煤，消耗的C0 2壓縮功約45. 5KW/噸粉煤，表2和表3給出了本發(fā)明加壓粉煤輸送過程中 C02消耗指標與傳統(tǒng)加壓粉煤輸送工藝的C02消耗指標的對比數(shù)據(jù)。本發(fā)明的粉煤加壓輸 送工藝大幅度降低了 C02的消耗量和壓縮功的消耗，提高了粉煤的輸送效率，降低了后續(xù)脫 碳工段的負荷，同時C02壓縮功消耗指標降低，使得C0 2壓縮機的投資顯著減小，可有效降低 了合成氣的生產成本。
[0044] 表1為加壓粉煤輸送過程操作時序表。
[0045] 表1加壓粉煤輸送過程操作時序表
[0046]

【權利要求】
1. 將粉煤加壓輸送至加壓氣化爐的方法，包括如下步驟： (1) 利用co2將煤倉中的粉煤輸送至鎖斗中； (2) 利用均壓罐對所述鎖斗進行充壓至2. 3?2. 7MPa ;然后將所述均壓罐與高壓緩沖 罐相連通，繼續(xù)對所述鎖斗進行充壓至4. 75?4. 85MPa ; (3) 將所述鎖斗與所述粉煤進料罐相連通，以向所述粉煤進料罐中進料；進料完成后， 關閉所述鎖斗與所述粉煤進料罐之間的連通； (4) 將所述鎖斗與所述均壓罐進行連通均壓至3. 4?3. 9MPa ; (5) 均壓完成后，將所述鎖斗中的C02泄放到低壓緩沖罐中，至其壓力為0. 8?1. OMPa， 然后將剩余C02放空； (6) 通過合成氣將所述粉煤進料罐中的粉煤經加料器連續(xù)輸送至加壓氣化爐的燒嘴 中，至此，即實現(xiàn)對粉煤加壓輸送。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于：設置4個所述鎖斗，以交替使用。
3. 根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于：步驟（5)之后，開啟所述鎖斗的放空閥， 將所述鎖斗內的壓力泄壓至常壓，即完成一個所述鎖斗的循環(huán)。
4. 根據(jù)權利要求2或3所述的方法，其特征在于：設置2個所述均壓罐，每個所述均壓 罐對2個所述鎖斗進行充壓。
5. 根據(jù)權利要求2-4中任一項所述的方法，其特征在于：設置2個所述粉煤進料罐，每 個所述粉煤進料罐與2個所述鎖斗相連通。
【文檔編號】C10J3/50GK104194839SQ201410440171
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權日:2014年9月1日
【發(fā)明者】李永旺, 余曉忠 申請人:中科合成油工程有限公司