本發明屬于煤化工領域，尤其涉及一種高循環倍率流化床氣化爐在線加砂裝置及加砂方法。
背景技術：
我國擁有豐富的煤炭資源，在我國能源消費和生產中，煤炭作為主導能源，占比較高。以2015年為例，全年煤炭消費39.6億噸，約占世界煤炭消費總量的50.6%，占我國能源消費總量的64%。我國已探明的褐煤保有儲量達1291億噸，占全國煤炭儲量的13%。但由于褐煤水分含量高、熱值較低、且熱穩定性較差、不宜長距離運輸，直接作為大規模氣化原料又有很大局限性，目前僅作為局部地區動力燃料，開發率較低，目前僅占全國煤炭產量的4-5%。但隨著我國國民經濟的飛速發展，高熱值的優質煤種已被大量利用，因此褐煤深加工對于保障國家能源供應具有非常重要的意義。
褐煤氣化技術是煤化工合成、煤液化、igcc技術等高新潔凈煤利用技術的先導性技術。但目前國內外褐煤利用的主要手段仍然是作為電站、工業鍋爐的直接燃料，附加值不高；另有少部分褐煤通過提質轉變為煙煤、型煤或半焦，但還需粉碎、制漿后才能氣化，總體上存在工藝路線長、投資大等不利因素。總之，由于目前尚不存在一種將褐煤直接轉化為合成氣的成熟工藝，極大地限制了褐煤的潔凈、高附加值利用。
高循環倍率流化床氣化爐能有效的解決褐煤氣化的技術瓶頸，使碳轉化率達99%以上，可真正實現褐煤的高效清潔利用。但高循環倍率流化床氣化爐裝置在開車初期，首先需要氮氣在氣化爐內建立砂子循環流化狀態，然后通過開工加熱爐燃燒柴油產生的高溫煙氣逐漸將氣化爐升溫至約650℃，接著通過柴油噴槍往氣化爐內噴入柴油，通過柴油在氣化爐內的燃燒繼續升溫至約950℃，然后開始往氣化爐投入煤粉，氣化爐逐漸轉入正常運行。由于循環流化床氣化爐內為耐火襯里材料，耐火襯里升溫速率通常要求不超過50℃/h。因此循環流化床氣化爐開車時間很長，砂子在氣化爐中以非常高的循環倍率運轉，不斷的磨損，使砂子粒徑不斷變細，導致氣化爐中砂子減少，致使氣化爐流化惡化，最終無法滿足投煤條件，需停車后重新加砂，增加了開車成本。
技術實現要素：
本發明的目的在于解決高循環倍率流化床氣化爐開車過程出現的砂子損失造成流化紊亂的缺陷，提供了一種能實現高循環倍率流化床氣化爐在線加砂的裝置及加砂方法。
本發明所述的高循環倍率流化床氣化爐在線加砂裝置，包括依次連通的布袋除塵器、儲砂罐、加砂罐和發送器；所述發送器的出口端經管線分別與高循環倍率流化床氣化爐和高壓氣源相連接；所述儲砂罐的頂部設置布袋除塵器，底部設置有松動器；所述布袋反吹器和松動器均與低壓氣源相連接；所述加砂罐的頂部設置快速加壓器，底部設置有流化器；所述快速加壓器和流化器均與高壓氣源相連接；在所述儲砂罐的頂部與加砂罐的頂部之間設置有平衡器。通過快速加壓器與平衡器可實現對加砂罐的交變壓控制，使加砂罐可適用于高循環倍率流化床氣化爐不同壓力下的在線加砂。
本發明所述的高循環倍率流化床氣化爐在線加砂裝置，所述儲砂罐與加砂罐之間設置有儲砂罐切斷閥；所述加砂罐與發送器之間設置有耐磨盤閥，可控制輸沙速率及輸沙管線的氣速。
本發明所述的高循環倍率流化床氣化爐在線加砂裝置，所述發送器為可控壓發送器，即可在氣化爐不同操作壓力的工況下進行在線加砂，又可實現對加砂速率的控制。
本發明所述的高循環倍率流化床氣化爐在線加砂裝置，所述低壓氣源和高壓氣源包括氮氣或二氧化碳或氮氣與二氧化碳混合氣。
本發明所述的高循環倍率流化床氣化爐在線加砂裝置，所述松動器設置有1-5個；當設置數量大于1時，所述松動器呈并聯設置。
本發明所述的高循環倍率流化床氣化爐在線加砂裝置，所述快速加壓器設置有2-4個，所述快速加壓器呈并聯設置。
本發明所述的高循環倍率流化床氣化爐在線加砂裝置，所述流化器設置有2-10個，所述流化器呈并聯設置。
本發明所述的高循環倍率流化床氣化爐在線加砂方法，包括如下步驟：
1）將石英砂經儲砂罐進入加砂罐；加砂罐內的石英砂量根據加砂罐的承載量信息控制儲砂罐切斷閥的開關，完成儲砂罐對加砂罐內石英砂間斷性補加；
2）平衡器檢測儲砂罐與加砂罐之間的壓差，以保證儲砂罐中的石英砂可順利進入加砂罐；加砂罐的操作壓力比高倍率循環流化床氣化爐運行壓力高0.3mpa-0.8mpa，以確保加砂罐內的石英砂通過控壓發送器通暢輸出；
3）高壓氣源通過流化器在加砂罐罐體底部與石英砂混合，流化并助推煤粉，使其連續、均勻進入發送器；
4）高壓氣源經發送器調節后與發送器內的石英砂充分混合，并通過氣力將石英砂輸送至高倍率循環流化床氣化爐；發送器根據實際所需的加砂壓力或加砂速度對高壓氣源進行調節；
5）加砂罐內石英砂發生架橋、掛壁時，加砂罐內石英砂下料緩慢或無下料，流化器根據系統反饋調節管線內的高壓氣源進入加砂罐流化器入口，并通過快速加壓器對加砂罐內石英砂進行迅速加壓反吹掃，打亂架橋的秩序，同時使結塊掛壁的石英砂在吹掃氣的壓力下自由脫落，使石英砂重新呈松散狀態；流化器還可以定時對加砂罐內石英砂進行實時吹掃，以避免加砂罐內石英砂異常情況的發生。
本發明所述的高循環倍率流化床氣化爐在線加砂方法，所述石英砂的砂子粒徑范圍為20-220微米或220-850微米，所述加砂罐的操作壓力范圍為常壓-4mpa。
本發明所述的高循環倍率流化床氣化爐在線加砂裝置及加砂方法，通過流化器調節氣體對加砂罐中砂子進行連續或間斷的吹掃，可有效防止砂子架橋或掛壁造成下料不暢；通過快速加壓器和平衡器可實現加砂罐的交變壓操作，滿足高循環倍率流化床氣化爐在線加砂的要求；通過可控壓發送器對輸送氣進行調節，實現加砂速率可控性；該裝置系統操作靈活度高，砂子粒徑范圍廣，在保障高循環倍率流化床氣化爐開車過程穩定、降低開車成本方面有顯著效果。
附圖說明
圖1為本發明的裝置整體結構示意圖
其中，1-儲砂罐、2-加砂罐、3-氣化爐、4-布袋反吹器、5-松動器、6-快速加壓器、7-流化器、8-發送器、9-耐磨盤閥、10-儲砂罐切斷閥、11-平衡器、12-布袋除塵器、13-切斷閥、14-低壓氣源、15-高壓氣源。
具體實施方式
下面結合附圖及實施例對本發明所述高循環倍率流化床氣化爐3在線加砂裝置及加砂方法進行詳細說明。
如圖1，本發明所述高循環倍率流化床氣化爐3在線加砂裝置包括依次連通的布袋除塵器12、儲砂罐1、加砂罐2和發送器8；所述發送器8的出口端經管線分別與高循環倍率流化床氣化爐3和高壓氣源15相連接；所述儲砂罐1的頂部設置布袋除塵器12，底部設置有松動器5；所述布袋反吹器4和松動器5均與低壓氣源14相連接；所述加砂罐2的頂部設置快速加壓器6，底部設置有流化器7；所述快速加壓器6和流化器7均與高壓氣源15相連接；在所述儲砂罐1的頂部與加砂罐2的頂部之間設置有平衡器11，用于調節儲砂罐1與加砂罐2之間的壓差，確保石英砂在儲砂罐1內穩定輸出。發送器8的石英砂出口經設有切斷閥13的管線與高倍率循環流化氣化爐3的石英砂入口相連。所述加砂罐2與發送器8之間設置有耐磨盤閥9，可控制輸沙速率及輸沙管線的氣速。低壓氣源14的出口管線分為兩路，分別是:第一路通過布袋反吹器4與布袋除塵器12的上端反吹氣入口相連，其目的是對布袋除塵器12內布袋濾芯進行間接氣流吹掃，防止細砂在布袋濾芯掛壁、堵塞；第二路通過松動器5與儲砂罐1的下端流化氣入口相連，其目的是對儲砂罐1內石英砂進行間接或連續氣流吹掃，防止儲砂罐1內石英砂架橋、掛壁。高壓氣源15的出口管線分為三路，分別是：第一路通過快速加壓器6與加砂罐2的上端的加壓入口相連，其目的是對加砂罐2快速加壓，提高加砂罐2的壓力；第二路通過流化器7與加砂罐2的下端流化氣入口相連，其目的是對加砂罐2內石英砂進行間接或連續氣流吹掃，防止加砂罐2內石英砂架橋、掛壁；第三路與發送器8入口相連，其目是連續提供輸送氣流的作用。石英砂在發送器8內與加壓輸送氣完全混合，并經控壓發送器8夾帶輸送至高倍率循環流化床氣化爐3。
本發明所述的松動器5的數量設置為4個并聯設置，并均勻布排在儲砂罐1罐體下部；快速加壓器6的數量設置為4個并聯設置并均勻布排在加砂罐2罐體上部；流化氣的數量設置為5個并聯設置，并均勻布排在加砂罐2罐體下部，以確保裝置的通暢和石英砂的動態穩定性；根據具體使用環境，可根據不同的化工用途，輸送氣源包括氮氣或二氧化碳或氮氣與二氧化碳的混合氣。通過調節輸送氣的組分，能夠實現輸送氣的經濟性能。輸送氣通過發送器8與石英砂混合，可以達到連續穩定輸送石英砂的效果。
裝置正常運行時，石英砂經儲砂罐1進入加砂罐2，加砂罐2內的石英砂量根據發送罐承載量信息控制儲砂罐切斷閥10的開關，完成儲砂罐1對加砂罐2內石英砂間斷性補加；平衡器11時刻檢測儲砂罐1與加砂罐2之間的壓差，以保證儲砂罐1中的石英砂順利進入加砂罐2；加砂罐2的操作壓力比高倍率循環流化床氣化爐3運行壓力高0.3mpa-0.8mpa，以確保加砂罐2內的石英砂通過發送器8通暢輸出；一路高壓氣源15通過流化器在加砂罐2罐體底部與石英砂混合，流化并助推石英砂，使其連續、均勻進入發送器8；同時，一路高壓氣源15經發送器8調節后與發送器8內的石英砂充分混合，并通過氣力將石英砂輸送至高倍率循環流化床氣化爐3。當加砂罐2內石英砂發生架橋、掛壁時，加砂罐2內石英砂下料緩慢或無下料，流化器7根據系統反饋調節管線內的高壓氣源15進入加砂罐2流化器7入口，并通過快速加壓器6對加砂罐2內石英砂進行迅速加壓反吹掃。打亂架橋的秩序，同時使結塊掛壁的石英砂在吹掃氣的壓力下自由脫落，使石英砂重新呈松散狀態。根據實際使用情況，可設定流化器7定時對加砂罐2內石英砂進行實時吹掃，以避免加砂罐2內石英砂異常情況的發生。