本发明涉及碎煤加压气化炉煤锁冲压技术领域，更具体的说，是涉及一种碎煤气化采用二氧化碳作为煤锁气的装置及处理工艺。
背景技术：
碎煤加压气化煤锁冲压流程传统设计为煤气冲压，通过气柜将煤锁泄压排放的煤气收集后，利用煤锁气往复式压缩机将煤气升压继续对煤锁冲压，部分煤气排放后直接进入燃料气管网，整个工艺流程占地面积较大，操作繁锁。部分低压煤气直接排放到现场火炬中燃烧。后续煤气精制工序(如：酸性气体脱除)在运行中会排放大量的二氧化碳，如能将这部分气体收集加压后用于煤锁冲压，取消传统气柜收集排放气加压工艺，还能减少大量煤气资源浪费。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种碎煤气化采用二氧化碳作为煤锁气的装置及处理工艺，在满足固定床碎煤气化要求的同时，合理利用了冲压气能量，减少了煤气排放。
本发明的目的可通过以下技术方案实现。
本发明的一种碎煤气化采用二氧化碳作为煤锁气的装置，包括底部设置有灰锁的气化炉，所述气化炉顶部设置有煤锁一和煤锁二，所述煤锁一顶部取压管和气化炉压力取压管之间连接有压差控制器一，所述煤锁二顶部取压管和气化炉压力取压管之间连接有压差控制器二，所述煤锁一和煤锁二之间连接有压力平衡管线，所述压力平衡管线上设置有开关阀二，
所述煤锁一和煤锁二的充压管线入口均连接有压力调节管线，两条所述压力调节管线共同连接至缓冲罐的出气口，所述缓冲罐的进口与二氧化碳总管相连通；与煤锁一连接的压力调节管线上设置有与压差控制器一联锁控制的压力调节阀一，与煤锁二连接的压力调节管线上设置有与压差控制器二联锁控制的压力调节阀二；
所述煤锁一的泄压出口和煤粉过滤器进口通过一号煤锁泄压管线相连接，所述一号煤锁泄压管线上沿气体流动方向设置有压力调节阀三和开关阀一，所述煤锁二的泄压出口连接有二号煤锁泄压管线，所述二号煤锁泄压管线和一号煤锁泄压管线相连通，所述二号煤锁泄压管线上设置有压力调节阀四；所述压力调节阀三与压差控制器一联锁控制，所述压差控制器一和压差控制器二均与开关阀一联锁控制，所述压力调节阀四与压差控制器二联锁控制。
所述煤粉过滤器底部通过煤粉排放管线与煤粉收集装置相连接，所述煤粉过滤器顶部连接有放空管线和反吹氮气管线，所述反吹氮气管线上设置有反吹阀，所述反吹氮气管线和煤粉过滤器布袋之间连接有压差控制器三，所述压差控制器三和反吹阀联锁控制。
所述压力调节阀三和开关阀一之间设置有三通，所述二号煤锁泄压管线与三通相连接。
本发明的目的还可通过以下技术方案实现。
本发明的一种基于上述的碎煤气化采用二氧化碳作为煤锁气的处理工艺，包括以下步骤：
步骤一，气化炉初始开车时，向缓冲罐中输送氮气，以氮气作为煤锁冲压气进行冲压；其中氮气压力比气化炉压力高1.0～1.5mpa；
步骤二，在下游装置中二氧化碳压缩机正常运行后，通过二氧化碳总管将二氧化碳引入缓冲罐中；其中二氧化碳压力比气化炉压力高1.0～1.5mpa；
步骤三，通过分程控制的压力调节阀一将二氧化碳作为煤锁冲压气给煤锁一进行冲压，直至达到煤锁一的设定压力；同时经过压差控制器一来调节冲压速率和时间；
步骤四，在煤锁一下料完成后，隔离煤锁一，打开开关阀二，将煤锁一中的二氧化碳作为煤锁冲压气对煤锁二进行冲压；
步骤五，在煤锁一和煤锁二压力平衡后，关闭开关阀二，通过压差控制器一联锁打开压力调节阀三和开关阀一，将煤锁一中剩余的二氧化碳放空，同时通过压差控制器二联锁打开压力调节阀二对煤锁二进行冲压，直至达到煤锁二的设定压力；同时经过压差控制器二来调节冲压速率和时间；
步骤六，煤锁一中剩余的二氧化碳携带部分煤粉，泄压至煤粉过滤器中，经布袋过滤后放空，煤粉排至煤粉收集装置，泄压完成后关闭压力调节阀三和开关阀一，煤锁一重新上料；
步骤七，煤锁二下料完成后，隔离煤锁二，打开开关阀二，将煤锁二中的二氧化碳作为煤锁冲压气对重新上料的煤锁一进行冲压；待煤锁一和煤锁二压力平衡后，关闭开关阀二，通过压差控制器二联锁打开压力调节阀四和开关阀一，将煤锁二中剩余的二氧化碳放空；
步骤八，煤锁二中剩余的二氧化碳携带部分煤粉，泄压至煤粉过滤器中，经布袋过滤后放空，煤粉排至煤粉收集装置，泄压完成后关闭压力调节阀四和开关阀一，煤锁二重新上料；完成一次循环后，重复上述步骤三至步骤八，进行下一循环。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
(1)本发明对于碎煤加压气化装置，特别是大型化的固定床加压气化炉采用双煤锁进料，通过取消传统气柜收集排放气加压作为煤锁冲压气的工艺，采用酸脱排放二氧化碳经压缩机增压经缓冲罐进入充压管网，通过压差控制系统交替对煤锁一和煤锁二进行冲压，另外多台气化炉可以按顺序进行错峰调节流程；
(2)本发明在单炉双煤锁的模式下设计煤锁一和煤锁二彼此间压力互充的形式，充分利用卸压煤锁气的能量，对比原煤锁气冲压流程，回收利用放空co2作为煤锁冲压气，减少放空煤气资源消耗；
(3)本发明中设置煤粉过滤器，用于煤锁泄压气的洁净排放，采用低压氮气进行反吹，将煤粉过滤器中布袋附着的煤粉吹扫下来，使布袋能继续吸附煤粉，防止煤粉浪费同时，保护环境。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
附图标记:1气化炉；2煤锁一；3煤锁二；4灰锁；5压差控制器一；6压差控制器二；7压差控制器三；8缓冲罐；9压力调节阀一；10压力调节阀二；11压力调节阀三；12开关阀一；13压力调节阀四；14反吹阀；15煤粉过滤器；16放空管线；17反吹氮气管线；18气化剂输入管线；19合成气排放管线；20灰渣排放管线；21煤粉排放管线；22压力平衡管线；23开关阀二；24压力调节管线；25一号煤锁泄压管线；26二号煤锁泄压管线；27三通。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1所示，本发明的一种碎煤气化采用二氧化碳作为煤锁气的装置，包括气化炉1，所述气化炉1采用碎煤加压逆流接触连续气化固态排渣工艺，所述气化炉1包含气化剂输入管线18和合成气排放管线19，所述气化炉1底部设置有灰锁4，灰锁4下部连接有灰渣排放管线20。所述气化炉1顶部设置有煤锁一2和煤锁二3，采用双煤锁下料，煤定期通过煤锁一2和煤锁二3加入气化炉1内，气化剂与来自煤锁一2和煤锁二3的煤逆流接触，生成粗煤气，煤与气化剂反应后产生的灰，经过灰锁4泄压后周期性地排出。所述煤锁一2顶部取压管和气化炉1压力取压管之间连接有压差控制器一5，所述煤锁二3顶部取压管和气化炉1压力取压管之间连接有压差控制器二6，所述煤锁一2和煤锁二3之间连接有压力平衡管线22，所述压力平衡管线22上设置有开关阀二23。
所述煤锁一2的充压管线入口和煤锁二3的充压管线入口均连接有压力调节管线24，两条压力调节管线24共同连接至缓冲罐8的出气口，所述缓冲罐8的进口与二氧化碳总管相连通，所述缓冲罐8用于对来自二氧化碳总管的高压二氧化碳进行缓冲。与煤锁一2连接的压力调节管线24上设置有压力调节阀一9，所述压力调节阀一9与压差控制器一5联锁控制。与煤锁二3连接的压力调节管线24上设置有压力调节阀二10，所述压力调节阀二10与压差控制器二6联锁控制。
所述煤锁一2的泄压出口和煤粉过滤器15进口通过一号煤锁泄压管线25相连接，所述一号煤锁泄压管线25上沿气体流动方向设置有压力调节阀三11、三通27和开关阀一12。所述煤锁二3的泄压出口连接有二号煤锁泄压管线26，所述二号煤锁泄压管线26与三通27相连接，所述二号煤锁泄压管线26上设置有压力调节阀四13。所述压力调节阀三11与压差控制器一5联锁控制，所述压差控制器一5和压差控制器二6均与开关阀一12联锁控制，所述压力调节阀四13与压差控制器二6联锁控制。
所述煤粉过滤器15底部通过煤粉排放管线21与煤粉收集装置相连接，所述煤粉过滤器15顶部连接有放空管线16和反吹氮气管线17，所述反吹氮气管线17上设置有反吹阀14，所述反吹氮气管线17和煤粉过滤器15布袋之间连接有压差控制器三7，所述压差控制器三7和反吹阀14联锁控制。所述煤粉过滤器15采用袋式过滤工艺，用于煤锁泄压气的洁净排放，采用低压氮气进行反吹，也就是利用差压控制反吹阀14开启，通入低压氮气将煤粉过滤器15中布袋附着的煤粉吹扫下来，使布袋能继续吸附煤粉。
所述压力调节阀一9、压力调节阀二10、压力调节阀三11、压力调节阀四13、开关阀一12、开关阀二23、压差控制器一5和压差控制器二6构成本发明的压差控制系统，用于气化炉1煤锁的压力控制。所述压差控制系统通过压力调节阀一9、压力调节阀三11、开关阀一12和开关阀二23控制煤锁一2的压力，所述压差控制系统通过压力调节阀二10、压力调节阀四13、开关阀一12和开关阀二23控制煤锁二3的压力。
基于上述装置的碎煤气化采用二氧化碳作为煤锁气的处理工艺，具体包括以下步骤：
步骤一，气化炉1初始开车时，向缓冲罐8中输送高压氮气，以高压氮气作为煤锁冲压气对煤锁一2和煤锁二3进行冲压；其中氮气压力比气化炉1压力高1.0～1.5mpa；
步骤二，在下游装置中二氧化碳压缩机正常运行后，通过二氧化碳总管将高压二氧化碳引入缓冲罐8中；其中二氧化碳压力比气化炉压力高1.0～1.5mpa。
步骤三，通过分程控制的压力调节阀一9将高压二氧化碳作为煤锁冲压气给煤锁一2进行冲压，直至达到煤锁一2的设定压力(煤锁一的压力比气化炉压力高0.7～0.8mpa)，同时通过压差控制器一5来调节冲压速率和时间。
步骤四，在煤锁一2下料完成后，隔离煤锁一2，打开开关阀二23，将煤锁一2中的高压二氧化碳作为煤锁冲压气对煤锁二3进行冲压；
步骤五，待煤锁一2和煤锁二3压力平衡后，关闭开关阀二23，通过压差控制器一5联锁打开压力调节阀三11和开关阀一12，对煤锁一2进行泄压，将煤锁一2中剩余的二氧化碳放空，同时通过压差控制器二6联锁打开压力调节阀二10对煤锁二3进行冲压，直至达到煤锁二3的设定压力(煤锁二的压力比气化炉压力高0.7～0.8mpa)，同时通过压差控制器二6来调节冲压速率和时间；
步骤六，煤锁一2中剩余的二氧化碳携带部分煤粉，泄压至煤粉过滤器15中，经布袋过滤后放空，煤粉经收集后排至煤粉收集装置，泄压完成后关闭压力调节阀三11和开关阀一12，煤锁一2重新上料。
步骤七，煤锁二3下料完成后，隔离煤锁二3，打开开关阀二23，将煤锁二3中的高压二氧化碳作为煤锁冲压气对重新上料的煤锁一2进行冲压。待煤锁一2和煤锁二3压力平衡后，关闭开关阀二23，通过压差控制器二6联锁打开压力调节阀四13和开关阀一12对煤锁二3进行泄压，将煤锁二3中剩余的二氧化碳放空；
步骤八，煤锁二3中剩余的二氧化碳携带部分煤粉，泄压至煤粉过滤器15中，经布袋过滤后放空，煤粉经收集后排至煤粉收集装置，泄压完成后关闭压力调节阀四13和开关阀一12，煤锁二3重新上料；完成一次循环后，重复上述步骤三至步骤八，进行下一循环。
实施例1
以煤锁容积12m3，每小时煤锁冲/卸压4次，气化炉操作压力4.0mpa为例：
步骤一，气化炉1初始开车时，向缓冲罐8中输送高压氮气，以高压氮气作为煤锁冲压气对煤锁一2和煤锁二3进行冲压；其中氮气压力比气化炉1压力高1.0mpa；
步骤二，在下游装置中二氧化碳压缩机正常运行后，通过二氧化碳总管将高压二氧化碳引入缓冲罐8中；其中二氧化碳压力比气化炉压力高1.0mpa；
步骤三，通过分程控制的压力调节阀一9将高压二氧化碳作为煤锁冲压气给煤锁一2进行冲压，直至达到煤锁一2的设定压力(煤锁一的压力比气化炉压力高0.7mpa)。同时经过压差控制器一5来调节冲压速率和时间。
步骤四，在煤锁一2下料完成后，隔离煤锁一2，打开开关阀二23，将煤锁一2中的高压二氧化碳作为煤锁冲压气对煤锁二3进行冲压；
步骤五，待煤锁一2和煤锁二3压力平衡后，关闭开关阀二23，通过压差控制器一5联锁打开压力调节阀三11和开关阀一12对煤锁一2进行泄压，将煤锁一2中剩余的二氧化碳放空，同时通过压差控制器二6联锁打开压力调节阀二10对煤锁二3进行冲压，直至达到煤锁二3的设定压力(煤锁二的压力比气化炉压力高0.7mpa)。
步骤六，煤锁一2中剩余的二氧化碳携带部分煤粉，泄压至煤粉过滤器15中，经布袋过滤后放空，煤粉经收集后排至煤粉收集装置，泄压完成后关闭压力调节阀三11和开关阀一12，煤锁一2重新上料。
步骤七，煤锁二3下料完成后，隔离煤锁二3，打开开关阀二23，将煤锁二3中的高压二氧化碳作为煤锁冲压气对重新上料的煤锁一2进行冲压。待煤锁一2和煤锁二3压力平衡后，关闭开关阀二23，通过压差控制器二6联锁打开压力调节阀四13和开关阀一12对煤锁二3进行泄压，将煤锁二3中剩余的二氧化碳放空；
步骤八，煤锁二3中剩余的二氧化碳携带部分煤粉，泄压至煤粉过滤器15中，经布袋过滤后放空，煤粉经收集后排至煤粉收集装置，泄压完成后关闭压力调节阀四13和开关阀一12，煤锁二3重新上料；完成一次循环后，重复上述步骤三至步骤八，进行下一循环。
采用本方法回收利用放空co2作为煤锁冲压气，每台气化炉每年可回收利用co2气1.42万吨。对比原煤锁气冲压流程，减少了放空煤气资源消耗，减少有效气(co、h2、ch4)放空损失2892万nm3/年。
实施例2
以煤锁容积12m3，每小时煤锁冲/卸压4次，气化炉操作压力4.0mpa为例：
步骤一，气化炉1初始开车时，向缓冲罐8中输送高压氮气，以高压氮气作为煤锁冲压气对煤锁一2和煤锁二3进行冲压；其中氮气压力比气化炉1压力高1.3mpa；
步骤二，在下游装置中二氧化碳压缩机正常运行后，通过二氧化碳总管将高压二氧化碳引入缓冲罐8中；其中二氧化碳压力比气化炉压力高1.3mpa。
步骤三，通过分程控制的压力调节阀一9将高压二氧化碳作为煤锁冲压气给煤锁一2进行冲压，直至达到煤锁一2的设定压力(煤锁一的压力比气化炉压力高0.75mpa)。同时经过压差控制器一5来调节冲压速率和时间。
步骤四，在煤锁一2下料完成后，隔离煤锁一2，打开开关阀二23，将煤锁一2中的高压二氧化碳作为煤锁冲压气对煤锁二3进行冲压；
步骤五，待煤锁一2和煤锁二3压力平衡后，关闭开关阀二23，通过压差控制器一5联锁打开压力调节阀三11和开关阀一12对煤锁一2进行泄压，将煤锁一2中剩余的二氧化碳放空，同时通过压差控制器二6联锁打开压力调节阀二10对煤锁二3进行冲压，直至达到煤锁二3的设定压力(煤锁二的压力比气化炉压力高0.75mpa)。
步骤六，煤锁一2中剩余的二氧化碳携带部分煤粉，泄压至煤粉过滤器15中，经布袋过滤后放空，煤粉经收集后排至煤粉收集装置，泄压完成后关闭压力调节阀三11和开关阀一12，煤锁一2重新上料。
步骤七，煤锁二3下料完成后，隔离煤锁二3，打开开关阀二23，将煤锁二3中的高压二氧化碳作为煤锁冲压气对重新上料的煤锁一2进行冲压。待煤锁一2和煤锁二3压力平衡后，关闭开关阀二23，通过压差控制器二6联锁打开压力调节阀四13和开关阀一12对煤锁二3进行泄压，将煤锁二3中剩余的二氧化碳放空；
步骤八，煤锁二3中剩余的二氧化碳携带部分煤粉，泄压至煤粉过滤器15中，经布袋过滤后放空，煤粉经收集后排至煤粉收集装置，泄压完成后关闭压力调节阀四13和开关阀一12，煤锁二3重新上料；完成一次循环后，重复上述步骤三至步骤八，进行下一循环。
采用本方法回收利用放空co2作为煤锁冲压气，每台气化炉每年可回收利用co2气1.35万吨。对比原煤锁气冲压流程，减少了放空煤气资源消耗，减少有效气(co、h2、ch4)放空损失2876万nm3/年。
实施例3
以煤锁容积12m3，每小时煤锁冲/卸压4次，气化炉操作压力4.0mpa为例：
步骤一，气化炉1初始开车时，向缓冲罐8中输送高压氮气，以高压氮气作为煤锁冲压气对煤锁一2和煤锁二3进行冲压；其中氮气压力比气化炉1压力高1.5mpa；
步骤二，在下游装置中二氧化碳压缩机正常运行后，通过二氧化碳总管将高压二氧化碳引入缓冲罐8中；其中二氧化碳压力比气化炉压力高1.5mpa。
步骤三，通过分程控制的压力调节阀一9将高压二氧化碳作为煤锁冲压气给煤锁一2进行冲压，直至达到煤锁一2的设定压力(煤锁一的压力比气化炉压力高0.8mpa)。同时经过压差控制器一5来调节冲压速率和时间。
步骤四，在煤锁一2下料完成后，隔离煤锁一2，打开开关阀二23，将煤锁一2中的高压二氧化碳作为煤锁冲压气对煤锁二3进行冲压；
步骤五，待煤锁一2和煤锁二3压力平衡后，关闭开关阀二23，通过压差控制器一5联锁打开压力调节阀三11和开关阀一12对煤锁一2进行泄压，将煤锁一2中剩余的二氧化碳放空，同时通过压差控制器二6联锁打开压力调节阀二10对煤锁二3进行冲压，直至达到煤锁二3的设定压力(煤锁二的压力比气化炉压力高0.8mpa)。
步骤六，煤锁一2中剩余的二氧化碳携带部分煤粉，泄压至煤粉过滤器15中，经布袋过滤后放空，煤粉经收集后排至煤粉收集装置，泄压完成后关闭压力调节阀三11和开关阀一12，煤锁一2重新上料。
步骤七，煤锁二3下料完成后，隔离煤锁二3，打开开关阀二23，将煤锁二3中的高压二氧化碳作为煤锁冲压气对重新上料的煤锁一2进行冲压。待煤锁一2和煤锁二3压力平衡后，关闭开关阀二23，通过压差控制器二6联锁打开压力调节阀四13和开关阀一12对煤锁二3进行泄压，将煤锁二3中剩余的二氧化碳放空；
步骤八，煤锁二3中剩余的二氧化碳携带部分煤粉，泄压至煤粉过滤器15中，经布袋过滤后放空，煤粉经收集后排至煤粉收集装置，泄压完成后关闭压力调节阀四13和开关阀一12，煤锁二3重新上料；完成一次循环后，重复上述步骤三至步骤八，进行下一循环。
采用本方法回收利用放空co2作为煤锁冲压气，每台气化炉每年可回收利用co2气1.33万吨。对比原煤锁气冲压流程，减少了放空煤气资源消耗，减少有效气(co、h2、ch4)放空损失2860万nm3/年。
尽管上面结合附图对本发明的功能及工作过程进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。