一种粉体质量流量的调控方法

摘要

本发明公开了一种粉体质量流量的调控方法，步骤为(1)获取节流部件在不同输送压差下的粉体质量流量的调控曲线，其由三段依次连接的直线组成：拟合直线①、②和③；(2)确定调控方法：在某一输送压差ΔP下，先判断现有工况点位于ΔP对应的调控曲线的哪条拟合直线上：若位于拟合直线②上，则在拟合直线②上调控粉体质量流量y；若位于拟合直线①上，则降低ΔP至粉体质量流量Y位于其下方另一条调控曲线的拟合直线②上，再在该直线上通过调节节流部件开度x调控y；若位于拟合直线③上，则增大ΔP至Y位于其上方另一条调控曲线的拟合直线②上，再在该直线上通过调节x调控y。本发明提供的调控方法可使粉体质量流量波动幅度不超过12％。

权利要求

1.一种粉体质量流量的调控方法，其特征在于，其包括以下步骤：(1)获取节流部件在不同输送压差下的粉体质量流量的调控曲线：所述调控曲线为不同输送压差下粉体质量流量y随节流部件开度x变化的关系曲线，在某一输送压差ΔP下，在节流部件开度x由0增大至100％的区间(0，100％]内，所述调控曲线由三段依次连接的拟合直线组成：拟合直线①、拟合直线②和拟合直线③，在得到拟合直线①、拟合直线②和拟合直线③的线性回归拟合过程中，线性相关系数均不低于0.95，拟合后三者的斜率分别为k1、k2、k3，且k1＞k2＞k3；

(2)根据所述调控曲线确定粉体质量流量的调控方法：在某一输送压差ΔP下，先判断现有工况点(X，Y)位于该输送压差ΔP对应的调控曲线的哪条拟合直线上：若位于所述拟合直线②上，则在所述拟合直线②上通过调节节流部件开度x调控粉体质量流量y；

若位于所述拟合直线①上，则先降低输送压差ΔP至粉体质量流量Y位于其下方另一条调控曲线的拟合直线②上，再在拟合直线②上通过调节节流部件开度x调控粉体质量流量y；

若位于所述拟合直线③上，则先增大输送压差ΔP至粉体质量流量Y位于其上方另一条调控曲线的拟合直线②上，再在拟合直线②上通过调节节流部件开度x调控粉体质量流量y。

2.如权利要求1所述的调控方法，其特征在于，所述调控曲线根据节流部件特性曲线或运行装置开车前的粉体循环测试结果确定。

3.如权利要求1所述的调控方法，其特征在于，所述粉体为适用于密相气力输送系统的粉体。

4.如权利要求3所述的调控方法，其特征在于，所述粉体为煤粉。

5.如权利要求1所述的调控方法，其特征在于，所述节流部件为粉体流量调节阀。

6.如权利要求5所述的调控方法，其特征在于，所述节流部件为煤粉调节阀。

7.如权利要求6所述的调控方法，其特征在于，所述的煤粉调节阀的开度为15-50％。

8.如权利要求7所述的调控方法，其特征在于，所述的煤粉调节阀的开度为20-40％。

9.如权利要求8所述的调控方法，其特征在于，当粉体质量流量的波动幅度超过20％或输送压差低至0.3MPa时，调控粉体质量流量时不再降低输送压差。

说明书

一种粉体质量流量的调控方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种粉体质量流量的调控方法。

背景技术

[0002] 在煤气化工艺中，以纯氧、煤粉为主要反应原料的气化炉通常处于高温(1200℃-1700℃)、高压(3MPa-7MPa)状态，并且入炉氧气与煤粉的比例(氧煤比)直接决定了炉内运行温度和气化反应效果。因此，稳定的入炉煤粉流量是气化炉安全、高效、稳定运行的重要条件之一。其中，对于以气力输送方式供料的煤气化炉来说，入炉煤粉质量流量的稳定高效调控对于安全稳定运行有着至关重要的影响。

[0003] 在现有的粉煤加压气化技术中(气化压力通常4.0MPa)，为了能够有效调控入炉煤粉流量，通常保持煤粉发料罐和气化炉压差约为1.0MPa，从而使发料罐内的煤粉连续不断地以密相气力输送方式通过管道被输送进入气化炉中。同时，输送管道上还安装有能够调控节流开度的节流部件(如调节阀等)，从而根据气化炉负荷需要，在一定压差下通过调节节流部件的开度，获得指定的煤粉流量。

[0004] 然而，已有工业实践表明，由于上述方法中始终保持发料罐压力高于气化炉约1.0MPa(相应的发料罐运行压力高达5.0MPa)，因此，在高输送压差下，管道上的节流部件的开度必须足够小才能满足煤粉流量调控精度。如此则导致煤粉供料载气消耗量大、能耗高、节流部件磨损严重以及煤粉流量波动较大等系列问题。

[0005] 例如，当某粉煤气化炉负荷为100％时，其煤粉输送管道上的煤粉调节阀开度仅28％左右；该结果导致在1.0MPa的输送压差中，约65％的输送压差被节流部件消耗，而入炉前的全部管道压降仅占输送压差的20％。当气化炉负荷为70％时，阀门开度减少到20％，节流部件阻力比例激增至80％。另一方面，煤粉调节阀特性曲线测试研究表明，当阀门处于较小开度时，阀门调控处于高灵敏度区间。阀门开度的较小波动会导致较大的煤粉流量波动，输送稳定性相对较差。

[0006] 综上所述，输送压差过高，与管道节流部件性能匹配不合理不仅造成煤粉供料系统能耗大、运行成本高，而且煤粉流量稳定性较差，不利于气化炉长周期安全稳定运行。

发明内容

[0007] 本发明所要解决的技术问题是为了克服现有的粉体密相气力输送系统的粉体流量调控方法中输送压差大、能耗高、粉体质量流量稳定性差等问题，提供了一种粉体质量流量的调控方法。本发明提供的调控方法，降低了输送压差和能耗，同时有效抑制了粉体质量流量的波动幅度。

[0008] 具体来说，本发明通过以下技术方案解决了上述技术问题。

[0009] 本发明提供了一种粉体质量流量的调控方法，其包括以下步骤：

[0010] (1)获取节流部件在不同输送压差下的粉体质量流量的调控曲线：

[0011] 所述调控曲线为不同输送压差下粉体质量流量y随节流部件开度x变化的关系曲线，在某一输送压差ΔP下，在节流部件开度x由0增大至100％的区间(0，100％]内，所述调控曲线由三段依次连接的拟合直线组成：拟合直线①、拟合直线②和拟合直线③，在得到拟合直线①、拟合直线②和拟合直线③的线性回归拟合过程中，线性相关系数均不低于0.95，拟合后三者的斜率分别为k1、k2、k3，且k1＞k2＞k3；

[0012] (2)根据所述调控曲线确定粉体质量流量的调控方法：在某一输送压差ΔP下，先判断现有工况点(X，Y)位于该输送压差ΔP对应的调控曲线的哪条拟合直线上：

[0013] 若位于所述拟合直线②上，则在所述拟合直线②上通过调节节流部件开度x调控粉体质量流量y；

[0014] 若位于所述拟合直线①上，则先降低输送压差ΔP至粉体质量流量Y位于其下方另一条调控曲线的拟合直线②上，再在该直线上通过调节节流部件开度x调控粉体质量流量y；

[0015] 若位于所述拟合直线③上，则先增大输送压差ΔP至粉体质量流量Y位于其上方另一条调控曲线的拟合直线②上，再在该直线上通过调节节流部件开度x调控粉体质量流量y。

[0016] 本发明中，将所述拟合直线①、所述拟合直线②和所述拟合直线③所处的区间分别定义为敏感区、平缓区和失效区。为了提高节流部件的调节精度，提高输送稳定性，本发明将工况点(X，Y)的操作区间控制在平缓区内。平缓区的长度、直线斜率与节流部件的种类、管道布置方式、输送压差等操作参数都有关系。一般来说，所述拟合直线③为一条与X轴近似平行的直线，其斜率k3很小，几乎为零。

[0017] 具体地，根据本发明提供的方法，可以合理调控生产过程中的粉体质量流量。当需要降低粉体质量流量时，根据所述的调控曲线，判断维持该输送压差不变时，能否满足节流部件开度处于该输送压差下的调控曲线的平缓区内：若满足，则仅降低节流部件开度，直到粉体质量流量达到工艺需要；若不满足，则可降低输送压差，减少粉体质量流量，使节流部件开度处于较低输送压差下的调控曲线的平缓区。当需要增大粉体质量流量时，根据所述的调控曲线，判断维持该输送压差不变时，能否满足节流部件开度在该输送压差下的调控曲线的平缓区内，若满足，则维持该输送压差不变，仅增大节流部件开度，直到粉体质量流量达到工艺需要；若不满足，则可增加输送压差，提高粉体质量流量，使节流部件开度处于较高输送压差下的调控曲线的平缓区。

[0018] 本发明中，所述调控曲线较佳地根据节流部件特性曲线或运行装置开车前的粉体循环测试结果确定。所述的节流部件特性曲线可根据节流部件设计厂家提供的特性曲线计算获得。

[0019] 本发明中，所述粉体为本领域常规的适用于密相气力输送系统的粉体，较佳地为煤粉。

[0020] 本发明中，所述节流部件为粉体密相气力输送系统中常规使用的节流部件，一般为具有能够自动调节节流部件开度的设备，较佳地为粉体流量调节阀，更佳地为煤粉调节阀。所述的煤粉调节阀的开度较佳地为15-50％，更佳地为20-40％时，粉体质量流量的波动幅度最为理想。当所述的煤粉调节阀的开度为20-40％时，粉体质量流量的波动幅度不超过12％。

[0021] 本发明中，较佳地，当粉体质量流量的波动幅度超过20％或输送压差低至0.3MPa时，不再降低输送压差，以防止粉体波动幅度增大影响气化炉的稳定运行。

[0022] 在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

[0023] 本发明所用试剂和原料均市售可得。

[0024] 本发明的积极进步效果在于：通过本发明提供的调控方法，降低了输送压差和能耗，高效地控制了粉体质量流量的波动；按照本发明提供的调控方法进行调控，粉体质量流量的波动幅度不超过12％。

附图说明

[0025] 图1为本发明实施例使用的煤粉密相气力输送系统示意图。

[0026] 图2为实施例1所述的节流部件在不同输送压差下的粉体质量流量的调控曲线。

[0027] 图3为实施例2的煤粉质量流量的调控曲线。

[0028] 图4为实施例3的煤粉质量流量的调控曲线。

具体实施方式

[0029] 下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

[0030] 本发明实施例中所使用的粉体密相气力输送系统如图1所示，包括储存粉体的发料罐1、节流部件2、粉体输送管道和反应器3(气化炉)以及相关仪表。其中，P1、P2和P3为压力测量装置；F1为粉体质量流量测量装置；位于发料罐1顶部的载气A具有压力控制功能；在锥部的载气B具有流化作用；在管道上的载气C具有粉体流速控制功能。

[0031] 具体地，发料罐1的压力为P1，由位于发料罐1顶部的具有压力控制功能的载气A控制，压力P1高于反应器3的压力P3，二者之间压差为输送压差ΔP1；粉体在输送压差ΔP1的推动下，以及在锥部具有流化作用的载气B和管道上具有粉体流速控制功能的载气C的共同作用下，依次经过设置于发料罐1出口附近管道上的节流部件2、粉体质量流量测量装置F1，并以一定的质量流量进入反应器3。

[0032] 实施例1

[0033] 在图1所述的粉体密相气力输送系统的基础上，获取节流部件在不同输送压差下的粉体质量流量的调控曲线(如图2所示)，该调控曲线为不同输送压差下粉体质量流量y随节流部件开度x变化的关系曲线，在某一输送压差ΔP下，在节流部件开度x由0增大至100％的区间(0，100％]内，调控曲线由三段依次连接的拟合直线组成：拟合直线①、拟合直线②和拟合直线③，在得到拟合直线①、拟合直线②和拟合直线③的线性回归拟合过程中，线性相关系数均不低于0.95，拟合后三者的斜率分别为k1、k2、k3，且k1＞k2＞k3。

[0034] 其中，C曲线为输送压差较大的调控曲线；D曲线为输送压差较小的调控曲线；I为敏感区；II为平缓区；III为失效区；虚线A为I和II的分界线；虚线B为II和III的分界线；Y1为特定的粉体质量流量；X1为输送压差曲线为C时，粉体质量流量达到Y1所需的节流部件开度；X2为输送压差曲线为D时，粉体质量流量达到Y1所需的节流部件开度。

[0035] 当煤粉质量流量的工艺设定值为Y1时，若在某输送压差下，对应的节流部件开度X1，处于该输送压差曲线的敏感区，则该运行条件下的输送压差偏大(C曲线)；可保持煤粉流量Y1不变，逐渐降低输送压差，并且增加节流部件开度，直到节流部件开度处于曲线的平缓区(开度为X2)，达到输送压差较小的运行状态(D曲线)。

[0036] 实施例2

[0037] 对于日处理1000吨煤、气化炉压力4.0MPa的煤粉气化装置，在其煤粉循环输送系统上，控制输送压差分别为0.6MPa、0.8MPa和1.0MPa，在5t/h-35t/h的单路煤粉管线流量范围、煤粉调节阀开度10％-90％范围内，考察煤粉调节阀开度与煤粉流量的关系，获得煤粉质量流量与节流部件开度的调控曲线图，如图3所示。

[0038] 当煤粉进入气化炉并运行稳定后，根据调控性能曲线，维持煤粉流量20t/h稳定，将输送压差从1.0MPa逐渐降低至0.6MPa，对应的节流部件开度从20％增加到37％，使节流部件的开度处于平缓区，同时调整相关输送参数使输送系统运行稳定，煤粉流量波动幅度由敏感区的16％降低到12％。

[0039] 当输送压差从1.0MPa降低至0.6MPa，发料罐及其配套的煤粉锁斗等系统的操作压力可从5.0MPa降低至4.6MPa，每年可节省氮气等载气的消耗约3500吨，年增效约200万元。

[0040] 实施例3

[0041] 对于日处理2000吨煤、气化炉压力4.0MPa的煤粉气化装置，在其煤粉循环输送系统上，控制输送压差分别为0.5MPa、0.7MPa和0.9MPa，在10t/h-45t/h的煤粉流量范围、煤粉调节阀开度10％-80％范围内，考察煤粉调节阀开度与煤粉流量的关系，获得煤粉质量流量与节流部件开度的曲线图。如图4所示。

[0042] 当煤粉进入气化炉并达到指定运行负荷28t/h后，根据调控性能曲线，维持煤粉流量28t/h稳定，将输送压差从0.9MPa逐渐降低至0.5MPa，对应的节流部件开度从24％增加到48％，使节流部件的开度处于平缓区，同时调整相关输送参数使输送系统运行稳定，煤粉流量波动幅度从敏感区的15％降低到10％。

[0043] 当输送压差从0.9MPa降低至0.5MPa，发料罐及其配套系统压力可从4.9MPa降低至4.5MPa，每年可节省氮气等载气的消耗约6000吨，年增效约340万元。