煤粉输送方法、煤粉输送单元和应用与流程

1.本发明涉及粉煤气化技术领域，具体而言，涉及一种煤粉输送方法、煤粉输送单元和应用。


背景技术：

2.煤的气化是指在特定的设备中，以一定温度及压力使煤中的有机质与气化剂(如蒸汽、空气和/或氧气等)发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体和二氧化碳、氮气等非可燃气体的合成气的过程。
3.现有的煤气化装置一般采用煤粉为反应原料，以提高煤的气化效率。由于煤粉的粒度较小，表面可吸附大量空气，从而使其具有流动性，一般使用气力输送至煤气化装置内反应。目前的煤气化装置煤粉输送单元多采用单独一种气体作为煤粉锁斗和煤粉输送系统的载气，因此，气体的用量较大。当单独用氮气作为惰性气体时，因氮气随合成气进入合成气净化系统，造成合成气净化效率降低，能耗升高；而采用二氧化碳作为惰性气体，又大幅度的增加了二氧化碳的使用和排放。
4.鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供煤粉输送方法、煤粉输送单元和应用，可以减少煤粉载气的使用，保证系统稳定运行。
6.本发明是这样实现的：
7.第一方面，本发明提供一种煤粉输送方法，包括将氮气通入煤粉锁斗，并携带煤粉进入煤粉进料系统，同时将二氧化碳分别通入煤粉进料系统和煤粉输送管路，使煤粉从煤粉进料系统流出，通过煤粉输送管路输送至气化单元。
8.第二方面，本发明提供一种煤粉输送单元，适用于前述实施方式的煤粉输送方法，包括氮气缓冲罐、二氧化碳缓冲罐、煤粉锁斗、煤粉进料系统和煤粉输送管路。
9.其中，氮气缓冲罐与煤粉锁斗通过管道连接，煤粉锁斗、二氧化碳缓冲罐和煤粉输送管路均与煤粉进料系统连接，以使氮气和二氧化碳进入煤粉进料系统，并将煤粉输送至煤粉输送管路。
10.第三方面，本发明提供一种如前述实施方式的煤粉输送方法或前述实施方式的煤粉输送单元在煤炭气化领域的应用。
11.本发明具有以下有益效果：
12.本发明提供一种煤粉输送方式、单元及应用，通过将氮气和二氧化碳共同作为煤粉载气，同时输送煤粉，并进一步将氮气作为锁斗冲压气体和煤粉输送气体，将煤粉输送至煤粉进料系统，大部分氮气作为锁斗冲压气体被排至煤粉进料系统外，再在煤粉进料系统中通入二氧化碳对氮气进行置换，进入气化单元的氮气含量进一步减少。本发明采用氮气和二氧化碳共同作为煤粉载气，不仅同时减少了氮气和二氧化碳的使用量，有效克服了氮
气作为煤粉载气造成的合成气净化效率降低，能耗升高的不足，使尽量少的氮气进入气化单元，合成气中氮气含量大幅降低，系统得以稳定运行，还避免了单独使用一种煤粉载气导致的因流量过大或者不足造成的装置运行不稳定的问题。
附图说明
13.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
14.图1为实施例1提供的煤粉输送单元结构示意图。
15.图标：100-煤粉输送单元；101-氮气缓冲罐；102-二氧化碳缓冲罐；103-煤粉锁斗；104-煤粉进料系统；105-煤粉输送管路。
具体实施方式
16.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
17.本发明的具体实施方案如下：
18.煤气被广泛应用于民用燃料、工业燃料和化工原料等方面，煤气化是指煤或焦炭、半焦等固体燃料在高温常压或加压条件下与气化剂反应，转化为气体产物和少量残渣的过程。
19.在煤气化之前需要将煤引入气化单元，现有的煤粉输送方法主要使用气体输送，一般待输送的煤粉量大，所需要的输送气体使用量较多，对于煤气化装置来说，大量的输送气体，例如氮气，会随着合成气进入合成气净化系统，造成合成气净化效率降低，能耗升高。而对于外界环境来说，大量的输送气体，例如二氧化碳，在输送煤粉的过程中以及输送后，大量的二氧化碳会排出系统，不利于环境保护。因此，亟须提供一种新的煤粉输送方法，以解决上述问题。
20.第一方面，本发明提供一种煤粉输送方法，包括将氮气通入煤粉锁斗，并携带煤粉进入煤粉进料系统，同时将二氧化碳分别通入煤粉进料系统和煤粉输送管路，使煤粉从煤粉进料系统流出，通过煤粉输送管路输送至气化单元。
21.本发明通过将氮气和二氧化碳共同作为煤粉载气，同时输送煤粉，并进一步将氮气作为锁斗冲压气体，一方面将煤粉从煤粉锁斗中输送至煤粉进料系统，另一方面，大部分氮气在煤粉锁斗中被排放，不会随煤粉进入后续的气化单元处理，有效克服了氮气作为煤粉载气造成的合成气净化效率降低，能耗升高的不足，使尽量少的氮气进入气化单元，合成气中氮气含量大幅降低，系统得以稳定运行。作为煤粉载气的氮气含量减少，本发明通过向煤粉进料系统通入一定流量的二氧化碳保证煤粉的稳定输送，并进一步将二氧化碳直接输送至煤粉输送管路以提高煤粉的输送效率。同时，二氧化碳在煤粉进料系统中对氮气进行置换，进入气化单元的氮气含量进一步减少，进入系统的二氧化碳含量较高，由于煤粉中的
碳和二氧化碳反应能够生成一氧化碳，因此利用大量二氧化碳将煤粉输送至气化单元还能够提高煤粉的反应效率，保证系统稳定运行。
22.此外，煤粉进料系统中存在少量氮气，因此二氧化碳的用量相对减少，同时氮气作为煤粉载气的含量低，不需要向煤粉进料系统中通入大量氮气，因此氮气的用量也对应减少，避免了单独使用一种煤粉载气导致的因流量过大或者不足造成的装置运行不稳定的问题。
23.在可选的实施方式中，氮气来源于界区的氮气管线，并在氮气缓冲罐内缓冲后通入煤粉锁斗。将氮气储存在氮气缓冲罐内可以有效防止氮气流量过大或者不足造成的装置运行不稳定的问题。
24.在可选的实施方式中，二氧化碳来源于界区的二氧化碳管线，并在二氧化碳缓冲罐内缓冲后通入煤粉进料系统。将二氧化碳储存在二氧化碳缓冲罐内可以有效防止二氧化碳流量过大或者不足造成的装置运行不稳定的问题。
25.在可选的实施方式中，界区的二氧化碳管线内的二氧化碳来源于低温甲醇洗单元。本发明使用的二氧化碳气体经过净化、吸收、解析后直接回收利用，无需额外补充，实现了二氧化碳的回收和循坏利用，大幅度减少了二氧化碳气体排放。
26.第二方面，本发明提供一种煤粉输送单元，适用于前述实施方式的煤粉输送方法，包括氮气缓冲罐、二氧化碳缓冲罐、煤粉锁斗、煤粉进料系统和煤粉输送管路。
27.其中，氮气缓冲罐与煤粉锁斗通过管道连接，煤粉锁斗、二氧化碳缓冲罐和煤粉输送管路均与煤粉进料系统连接，以使氮气和二氧化碳进入煤粉进料系统，并将煤粉输送至煤粉输送管路。
28.在一些实施方式中，氮气缓冲罐和二氧化碳缓冲罐的形状可以为圆柱状的罐体、长方体、正方体或其他形态，只要能够实现氮气或二氧化碳的气体储存和缓冲功能即可，本发明对此不做限定。
29.可选地，氮气缓冲罐和二氧化碳缓冲罐的结构可以相同也可以不同，本发明对氮气缓冲罐和二氧化碳缓冲罐的结构不做限定。
30.在一些实施方式中，煤粉锁斗和煤粉进料系统可以为底部锥形的圆柱体或底部锥形的长方体等形态，只要能够实现储存并输送煤粉即可，本发明对此不做限定。
31.可选地，煤粉锁斗和煤粉进料系统的结构可以相同也可以不同，本发明对煤粉锁斗和煤粉进料系统的结构不做限定。
32.在较佳的实施方式中，煤粉锁斗、二氧化碳缓冲罐和煤粉输送管路均与煤粉进料系统连接包括：煤粉锁斗与煤粉进料系统上部通过管道连通，用于将煤粉从煤粉进料系统上部输入，向下流动。
33.二氧化碳缓冲罐与煤粉进料系统中部通过管道连通，以使二氧化碳从椎部往上吹扫，流化煤粉。由于煤粉是从煤粉进料系统顶部进入并向下流动，二氧化碳从煤粉进料系统中部往上吹扫，与煤粉逆流接触，接触面大，流化效率高。
34.煤粉输送管路与煤粉进料系统底部连通，经二氧化碳吹扫后的煤粉，受重力作用落入煤粉进料系统底部，并通过煤粉进料系统底部的煤粉输送管路流出，进入气化单元处理。
35.在其他实施方式中，煤粉锁斗、二氧化碳缓冲罐和煤粉输送管路与煤粉进料系统
的连接方式不限于上述连接方式，以上只是本发明优选的实施方式，在其他情况下煤粉锁斗、二氧化碳缓冲罐和煤粉输送管路与煤粉进料系统也可以常规连接，本发明对其连接方式不做限定。
36.在可选的实施方式中，氮气缓冲罐与来自界区的氮气管线连通，用于将氮气收集，再输送，防止氮气流量过大或者不足造成的装置运行不稳定。二氧化碳缓冲罐与来自界区的二氧化碳管线连通，用于将二氧化碳收集，再输送，防止二氧化碳流量过大或者不足造成的装置运行不稳定。
37.在可选的实施方式中，还包括将二氧化碳缓冲罐与煤粉输送管路连通，用于将二氧化碳直接输入煤粉输送管路，作为注入煤粉输送管路的中间加速气，提高煤粉的输送效率，以使煤粉-二氧化碳-氮气混合物加速进入气化单元处理。
38.第三方面，本发明提供一种如前述实施方式的煤粉输送方法或前述实施方式的煤粉输送单元在煤炭气化领域的应用。
39.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
40.实施例1
41.请参照图1，本实施例提供一种煤粉输送单元100，包括氮气缓冲罐101、二氧化碳缓冲罐102、煤粉锁斗103、煤粉进料系统104和煤粉输送管路105。
42.在本实施例中，氮气缓冲罐101和二氧化碳缓冲罐102均为圆柱状的罐体，在其他实施方式中，氮气缓冲罐101和二氧化碳缓冲罐102也可以是长方体、正方体或其他形态，只要能够实现氮气或二氧化碳的气体储存和缓冲功能即可，本发明对此不做限定。
43.可选地，氮气缓冲罐101和二氧化碳缓冲罐102的结构可以相同也可以不同，在本实施例中，氮气缓冲罐101和二氧化碳缓冲罐102的结构相同。
44.在本实施例中，煤粉锁斗103为底部锥形的圆柱体，在其他实施例中，煤粉锁斗103也可以是其他形态，只要能够实现储存并输送煤粉即可，本发明对此不做限定。
45.在本实施例中，煤粉进料系统104为底部锥形的圆柱体，在其他实施例中，煤粉进料系统104也可以是其他形态，只要能够实现输送煤粉-二氧化碳-氮气混合物即可，本发明对此不做限定。
46.在本实施例中，煤粉锁斗103和煤粉进料系统104的形状相似，在其他实施例中，煤粉锁斗103和煤粉进料系统104的形状也可以不同。
47.进一步地，在本实施例中，氮气缓冲罐101与煤粉锁斗103通过管道连接，煤粉锁斗103、二氧化碳缓冲罐102和煤粉输送管路105均与煤粉进料系统104连接，以使氮气和二氧化碳进入煤粉进料系统104，并将煤粉输送至煤粉输送管路105。
48.具体地，煤粉锁斗103、二氧化碳缓冲罐102和煤粉输送管路105均与煤粉进料系统104连接包括：煤粉锁斗103与煤粉进料系统104的上部通过管道连通，用于将煤粉从煤粉进料系统104顶部输入，向下流动。
49.二氧化碳缓冲罐102与煤粉进料系统104的中部通过管道连通，以使二氧化碳从椎部往上吹扫，流化煤粉。由于煤粉是从煤粉进料系统104顶部进入并向下流动，二氧化碳从煤粉进料系统104中部往上吹扫，与煤粉逆流接触，接触面大，流化效率高。
50.煤粉输送管路105与煤粉进料系统104底部连通，经二氧化碳吹扫后的煤粉，受重力作用落入煤粉进料系统104底部，并通过煤粉进料系统104底部的煤粉输送管路105流出，
进入气化单元处理。
51.在本实施例中，氮气缓冲罐101的入口与来自界区的氮气管线连通，用于将氮气收集，再输送，防止氮气流量过大或者不足造成的装置运行不稳定。
52.二氧化碳缓冲罐102的入口与来自界区的二氧化碳管线连通，用于将二氧化碳收集，再输送，防止二氧化碳流量过大或者不足造成的装置运行不稳定。
53.在本实施例中，还包括将二氧化碳缓冲罐102与煤粉输送管路105连通，用于将二氧化碳直接输入煤粉输送管路105，作为注入煤粉输送管路105的中间加速气，提高煤粉的输送效率，以使煤粉-二氧化碳-氮气混合物加速进入气化单元处理。
54.本实施例提供一种煤粉输送单元100其运行过程如下：
55.氮气从来自界区的氮气管线流入氮气缓冲罐101内，缓冲后的氮气从氮气缓冲罐101的出口流出，沿管道从煤粉锁斗103的中部流入煤粉锁斗103，并与煤粉锁斗103中的煤粉混合，形成煤粉-氮气混合物。二氧化碳从低温甲烷洗单元流入来自界区的二氧化碳管线，再进一步流入二氧化碳缓冲罐102内，缓冲后的二氧化碳从二氧化碳缓冲罐102的出口流出，沿管道从煤粉进料系统104的中部流入煤粉进料系统104。煤粉-氮气混合物从煤粉锁斗103的出口流出，沿管道从煤粉进料系统104的顶部流入煤粉进料系统104，与来自二氧化碳缓冲罐102的二氧化碳逆流接触、吹扫、混合和流化，部分氮气被二氧化碳置换，得到煤粉-二氧化碳-氮气混合物，煤粉-二氧化碳-氮气混合物受重力作用沉降，沿煤粉进料系统104底部的煤粉输送管路105流入气化单元，完成煤粉的输送。
56.实施例2
57.本实施例提供一种煤粉输送方法，可应用于上述实施例1的煤粉输送单元，包括将氮气通入煤粉锁斗，并携带煤粉进入煤粉进料系统，再将二氧化碳通入煤粉进料系统，作为流化气体充分反应后，煤粉-二氧化碳-氮气混合物从煤粉进料系统流出，通过煤粉输送管路输送至气化单元。
58.具体地，氮气来源于界区的氮气管线，并在氮气缓冲罐内缓冲后通入煤粉锁斗。将氮气储存在氮气缓冲罐内可以有效防止氮气流量过大或者不足造成的装置运行不稳定的问题。
59.具体地，二氧化碳来源于界区的二氧化碳管线，并在二氧化碳缓冲罐内缓冲后通入煤粉进料系统。将二氧化碳储存在二氧化碳缓冲罐内可以有效防止二氧化碳流量过大或者不足造成的装置运行不稳定的问题。
60.在本实施例中，界区的二氧化碳管线内的二氧化碳来源于低温甲醇洗单元。本发明使用的二氧化碳气体经过净化、吸收、解析后直接回收利用，无需额外补充，实现了二氧化碳的回收和循坏利用，大幅度减少了二氧化碳气体排放。
61.在本实施例中，为了提高输送效率，二氧化碳还可用作注入煤粉输送管路的中间加速气。具体包括将二氧化碳直接输送至煤粉输送管路，以使煤粉-二氧化碳-氮气混合物加速进入气化单元处理。
62.综上所述，本发明提供的一种煤粉输送方法、单元和应用至少具有如下优点：
63.1、通过将氮气作为锁斗冲压气体，一方面将煤粉从煤粉锁斗中输送至煤粉进料系统，另一方面，大部分氮气在煤粉锁斗中被排放，不会随煤粉进入后续的气化单元处理，有效克服了氮气作为煤粉载气造成的合成气净化效率降低，能耗升高的不足，使尽量少的氮
气进入气化单元，合成气中氮气含量大幅降低，系统得以稳定运行。作为煤粉载气的氮气含量减少，本发明通过向煤粉进料系统通入一定流量的二氧化碳保证煤粉的稳定输送，同时，二氧化碳在煤粉进料系统中对氮气进行置换，进入气化单元的氮气含量进一步减少，保证系统稳定运行。
64.2、二氧化碳来自于低温甲醇洗单元，且不进入煤粉锁斗，二氧化碳不会直接被排出系统，而是在煤粉输送完成后，经过净化、吸收、解析后直接返回低温甲烷洗单元，无需额外补充，实现了二氧化碳的回收和循坏利用，大幅度减少了二氧化碳气体排放。
65.3、煤粉进料系统中存在少量氮气，因此二氧化碳的用量相对减少，同时氮气作为煤粉载气的含量低，不需要向煤粉进料系统中通入大量氮气，因此氮气的用量也对应减少，避免了单独使用一种煤粉载气导致的因流量过大或者不足造成的装置运行不稳定的问题。
66.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。