專利名稱：一種粉煤氣化工藝中安全密封和氣流輸送的方法
技術領域：
本發明涉及一種粉煤氣化工藝中安全密封和氣流輸送的方法，該方法利用二氧化碳氣或煙道氣對粉煤貯倉進行充壓安全密封，同時利用烴類氣體對粉煤鎖斗和粉煤給料倉充壓，以便將粉煤輸送到氣化爐。
背景技術：
采用以煤為原料制合成氣，在國內最早工業化為UGI爐固定床氣化制水煤氣或半水煤氣。在國外目前已工業化的氣化爐有柯柏斯——托切克(Koppers-Totzek)爐，魯奇爐(Lurgi)及溫克勒(Winkler)爐三種。正在開發并逐步走向工業化的第二、第三代煤氣化爐的主要有德士古(Texaco)爐及謝爾——柯柏斯(Shell-Koppers)爐及GSP氣化爐等，除UGI等固定床氣化、Lurgi固定床氣化及Texaco水煤漿氣化外，其余氣流床氣化工藝，均須將煤磨成小于1mm的粉煤，粉煤與氣化劑一道同時噴入氣化爐內，所以都有一個粉煤氣化工藝的安全密封及粉煤輸送問題。
當粉煤與空氣接觸，有產生爆炸的可能性，因此必須用符合安全要求的氣體對粉煤鎖斗進行充氣充壓，使之在微正壓以上工作，以達到安全密封的目的。以往粉煤氣化工藝采用氮氣作惰性氣體對及粉煤鎖斗和粉煤給料倉進行安全密封，并用氮氣來輸送粉煤。但是用粉煤氣化來生產不需要氮氣的合成氣或者生產加氫反應用氫氣時，如用氮氣作為惰性氣體進行安全密封或者用氮氣來輸送粉煤時，則氮氣進入系統后，便成了無用的惰性氣體，氮氣就會增加各項消耗指標，增大裝置投資，增加成本。
發明內容
本發明方法的目的是用粉煤氣化來生產不含氮氣的合成氣或生產加氫反應用氫氣，解決利用氮氣進行安全密封和輸送粉煤帶來的增加各項消耗指標，增大裝置投資，增加成本的問題。
為實現上述目的，本發明提供了一種粉煤氣化工藝中安全密封和氣流輸送的方法。該方法利用二氧化碳氣或煙道氣對粉煤貯倉進行充壓安全密封，同時利用烴類氣體對粉煤鎖斗和粉煤給料倉充壓，以便將粉煤輸送到氣化爐。
上述方法所述的二氧化碳或煙道氣對粉煤貯倉的充氣壓力為微正壓至1.0MPa，溫度為常溫至小于100℃，優選壓力為0.05-0.2Mpa，溫度為20-40℃。
上述方法的烴類氣體對粉煤鎖斗和粉煤給料倉的充氣壓力為0.1-12MPa，溫度為常溫至小于350℃，優選壓力為0.25-12MPa，溫度為30-250℃。
上述方法中所述的粉煤鎖斗的數量可以是兩個或兩個以上，它們交替給粉煤給料倉進料，交替充壓，交替泄壓。
當生產規模較大時，上述方法中所述的粉煤給料倉可以設置為兩個或兩個以上，它們交替充壓，交替給料，交替泄壓。
上述方法中用二氧化碳氣作為惰性氣體進行安全密封，但沒有采用二氧化碳氣來輸送粉煤到氣化爐中去。因為二氧化碳氣是較容易液化或者較容易達到臨界或超臨界狀態，且在接近液化條件或者超臨界狀態時，二氧化碳的性能也會有顯著變化，這將會影響到應用的運行效果。因為液化的二氧化碳無法用于粉煤輸送，也無法適應粉煤燒咀的正常運行。另一方面當二氧化碳的溫度和壓力達到或接近臨界狀態時，二氧化碳的粘度，導熱系數，擴散系數，表面張力，溶解度等等都會發生顯著變化，此時，二氧化碳已變成了很好的溶劑，它能將煤中的有機大分子化合物(如有機酸，苯羧酸、多環化合物等)萃取出來，此時二氧化碳就不再是順暢的流體，它會將本已研磨達到細度要求的粉煤發生團聚，破壞了氣流輸送粉煤的性能，原設計的粉煤燒咀也無法正常運行，因此本發明采用以甲烷為主的烴類氣體，如天然氣、焦爐氣、煤層氣和/或水煤氣，來輸送粉煤，幾乎沒有輸送壓力的限制，對本工藝過程是很有利的。
粉煤進入氣化爐后，與進入氣化爐的過熱蒸汽及氧氣在1000℃以上的高溫條件下，會發生非催化改質反應，其主要反應如下
同時，隨粉煤一道進入氣化爐的烴類氣體，也會發生非催化反應，其主要反應如下
上述反應均未增加氮氣的含量，還增產了有用的氣體。
由于用烴類氣體取代了氮氣作粉煤氣流輸送的動力載體，因此氣流輸送載體也是合成氣制備的原料氣，除隨粉煤帶入的元素氮外，不會增加氮氣含量，氣體有效成份高；用二氧化碳取代氮氣作安全密封氣，因此隨粉煤帶入系統的少量二氧化碳進入氣化爐后，也參與烴類物質的改質反應，而獲得相應的產品氣，實現了資源循環使用。
本發明方法可用于粉煤氣化生產不含氮氣的合成氣或生產加氫反應用氫氣，解決了利用氮氣進行安全密封和輸送粉煤帶來的增加各項消耗指標、增大裝置投資、增加成本的問題。
圖1為本發明方法的系統及工藝流程圖。
具體實施例方式
參考圖1，由螺旋輸送機送來的粉煤，經管線1進入粉煤貯倉3，并通過管線2向粉煤貯倉3通入溫度在常溫至小于100℃，壓力為微正壓至1.0MPa之間的二氧化碳氣(或低氧含量的煙道氣)，以維持其微正壓操作，并定期通過管線24排除部分廢氣。
繼后粉煤經管線4、5分別進入兩個交替開關操作的粉煤鎖斗7a和7b，控制粉煤經管線9或者經管線10間斷地經管線11進入粉煤給料倉12。溫度在常溫至小于350℃，壓力為0.1～12MPa的烴類氣體經管線6或者管線8交錯而間斷地充入粉煤鎖斗，繼而進入粉煤給料倉，以維持正常操作，同時間斷而交錯地經管線26或經管線25泄壓，泄壓排出的氣體送燃料管網。
溫度為常溫至小于350℃，壓力為0.1～12MPa的烴類氣體經管線16連續進入粉煤給料倉，并以烴類氣體氣流為動力帶動粉煤經管線13進入氣化爐14的粉煤燒咀，在氣化爐14內與經管線17進入氣化爐14的過熱蒸汽和經管線18進入氣化爐14的氧氣混合，在高溫下發生非催化部分氣化反應，其主反應式為
同時輸送粉煤的氣流-烴類氣體和隨粉煤一道進入系統的密封用少量二氧化碳氣，在氣化爐14內，也會發生非催化劑部分氧化反應，其主要反應式為
粉煤貯倉3的二氧化碳充氣管2及廢氣排放管24上的自動閥門與粉煤鎖斗7a、b上的烴類氣體充氣管6和8以及泄壓管26和25上的自動閥門由時間程序控制系統來控制各閥門的開關動作；粉煤給料倉13的烴類氣體入口管16和氣化爐14的過熱蒸汽入口管17和氧氣入口管18上的自動閥門，根據氣化爐的需要來進行調節。
當生產規模較大時，可以采用兩個以上的粉煤鎖斗給粉煤給料倉進料，采用兩個或兩個以上的粉煤給料倉向氣化爐輸送粉煤。
最后所應說明的是以上實施例僅用以說明而非限制本發明的技術方案，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，依然可以對本發明進行修改和\或者等同替換，而不脫離本發明的精神和范圍。
權利要求
1.一種粉煤氣化工藝中安全密封和氣流輸送的方法，其特征在于利用二氧化碳氣或煙道氣對粉煤貯倉進行充壓安全密封，同時利用烴類氣體對粉煤鎖斗和粉煤給料倉充壓，以便將粉煤輸送到氣化爐。
2.根據權利要求1所述的粉煤氣化工藝中安全密封和氣流輸送的方法，其特征在于所述的二氧化碳氣或煙道氣對所述粉煤貯倉的充氣壓力為微正壓至1.0MPa，溫度為常溫至小于100℃。
3.根據權利要求1所述的粉煤氣化工藝中安全密封和氣流輸送的方法，其特征在于所述的二氧化碳氣或煙道氣對所述粉煤貯倉的充氣壓力為0.05-0.2Mpa，溫度為20-40℃。
4.根據權利要求1所述的粉煤氣化工藝中安全密封和氣流輸送的方法，其特征在于所述的烴類氣體對粉煤鎖斗和粉煤給料倉的充氣壓力為0.1-12MPa，溫度為常溫至小于350℃。
5.根據權利要求1所述的粉煤氣化工藝中安全密封和氣流輸送的方法，其特征在于所述的烴類氣體對粉煤鎖斗和粉煤給料倉的充氣壓力為0.25-12MPa，溫度為30-250℃。
6.根據權利要求1所述的粉煤氣化工藝中安全密封和氣流輸送的方法，其特征在于所述的粉煤鎖斗的數量為兩個或兩個以上，所述兩個或兩個以上粉煤鎖斗交替給粉煤給料倉進料，交替充壓，交替泄壓。
7.根據權利要求1所述的粉煤氣化工藝中安全密封和氣流輸送的方法，其特征在于所述的粉煤給料倉的數量為兩個或兩個以上，所述兩個或兩個以上的粉煤給料倉交替充壓，交替給料，交替泄壓。
8.根據權利要求1所述的粉煤氣化工藝中安全密封和氣流輸送的方法，其特征在于所述的烴類氣體是天然氣、焦爐氣、煤層氣和/或水煤氣。
全文摘要
本發明涉及一種粉煤氣化工藝中安全密封和氣流輸送的方法。該方法利用二氧化碳氣或煙道氣對粉煤貯倉進行充壓安全密封，同時利用烴類氣體對粉煤鎖斗和粉煤給料倉充壓，以便將粉煤輸送到氣化爐。由于用烴類氣體取代了氮氣作粉煤氣流輸送的動力載體，氣流輸送載體也是合成氣制備的原料氣，除隨粉煤帶入的元素氮外，不會增加氮氣含量，氣體有效成份高；由于用二氧化碳取代氮氣作安全密封氣，用烴類氣體作氣流輸送的動力載體，隨粉煤帶入系統的烴類氣體及少量二氧化碳進入氣化爐后，也參與烴類物質的改質反應，而獲得相應的產品氣，實現了資源循環使用。
文檔編號C10J3/46GK1702150SQ20051008028
公開日2005年11月30日 申請日期2005年6月28日 優先權日2005年6月28日
發明者龐玉學, 馮友茵, 龐彪, 王志堅 申請人:龐玉學