进料罐及设有进料罐的干法进料系统

摘要

本发明公开一种进料罐以及使用该进料罐的干法进料装置。该进料罐包括罐体、数个安装在罐体上的进口以及与罐体流体相通的气体分配器。这些进口引入固体粉末和载气，且罐体内混合形成固气混合物。气体分配器向罐体输入气流，且呈放射状朝向罐体的中心轴吹动该固气混合物。气流朝向罐体的中心轴吹动该固气混合物，防止了固体粉末在罐体内壁附近大量聚集，且气流的吹动也加速了固体粉末的流动，从而避免了鼠洞和架桥现象的出现。

说明书

技术领域

本发明涉及一种将固体粉末(例如颗粒状固体燃料)气力输送至如气化炉的容器内的干法进料系统，尤其是指一种具有改进结构的、使得固体粉末在输送过程中稳定流动的进料罐以及设有该进料罐的干法进料系统。

背景技术

干法进料系统通常包括进料罐以及数个管道。进料罐通过管道接收固体粉末和载气，且在其内形成固气混合物。然后，该固气混合物从进料罐输出，且通过其中一条管道(称作“混合物管道”)输入气化炉内。固体粉末在进料罐中流动的稳定性和可控性对获得期望的气化性能起着重要作用。

现有的干法进料系统存在的几种问题多是发生在进料罐中，尤其是高压进料罐中的鼠洞现象或者架桥现象。出现鼠洞现象时，固体粉末大部分聚集在靠近进料罐内壁的位置处，从而在进料罐的中心部形成鼠洞状的气体通道。固体粉末在进料罐内较差的分布性导致输入混合物管道进而输入气化炉的固体粉末体积较小。架桥现象是指部分固体粉末尤其是较大尺寸的固体粉末粘结或者结块，在进料罐的底部形成架桥的现象。架桥现象的形成因素很多，例如固体粉末的粘结度较高以及固体粉末的分布性较差。架桥现象导致固体粉末的固体质量流量比正常情况低，甚至会出现只出气体不出固体粉末的情况。因此鼠洞现象和架桥现象均会导致混合物管道中的固体粉末流动不稳定，进而导致气化炉操作不稳定。

目前，防止出现鼠洞现象或架桥现象的方法很多。例如，将进料罐设计成非对称结构，或在固体粉末进入进料罐之前进行干燥步骤以降低固体粉末的粘结度，或间歇地从外部敲打进料罐。

然而，额外的干燥步骤导致能耗增加，间歇地敲打进料罐导致出现不期望的固体质量流量波动，从而导致上述现有方法均无法满足实际需求。因此，需要提供一种改进的进料罐，其能够稳定地输出固体粉末进而使得固体粉末在干法进料系统的输送过程中稳定流动。

发明内容

本发明的一个实施例提供了一种进料罐。该进料罐包括罐体、数个安装在罐体上的进口以及气体分配器。该进口将固体粉末和载气引入罐体且在罐体内混合形成固气混合物。该气体分配器与罐体流体相通以将气流输入罐体内，所述气流呈放射状朝向罐体的中心轴吹动该固气混合物。

本发明的实施例还提供了一种干法进料系统。该干法进料系统包括进料罐以及数条与该进料罐连接的管道。该进料罐包括罐体以及流体相通的气体分配器。该管道输送固体粉末和载气进入该罐体内形成固气混合物，且输送气流进入气体分配器以呈放射状朝向罐体的中心轴吹动该固气混合物。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施例进行描述，以期更好地理解本发明，在附图中：

图1为本发明一个实施例的进料罐的正视示意图；

图2为本发明另一实施例的干法进料系统的立体示意图，图中切除了该干法进料系统的一部分；

图3为本发明其他另一实施例的气体分配器的放大图；

图4为本发明其他另一实施例的气体分配器上的喷嘴的立体示意图；

图5为本发明其他另一实施例的干法进料系统的立体示意图，图中切除了该干法进料系统的一部分。

具体实施方式

图1示意了本发明的一个实施例进料罐10。该进料罐10包括罐体12以及数个进口和出口。这些进口包括分别引入固体粉末18和载气20的固体粉末入口14和载气入口16。固体粉末18和载气20在罐体12内混合形成固气混合物22。载气16也可以称为充压气，该充压气保持罐体12的压力维持在一定水平。在一个实施例的工作状态时，进料罐10内的压力等于或者大于3兆帕(Mpa)。这些出口包括输出该固气混合物22以进行进一步处理的释放出口24。在一个实施例中，这些出口还包括设于进料罐12顶端的排气阀25，当进料罐10的压力大于预设水平，该排气阀25释放载气16。

进料罐10还设有气体分配器26。该气体分配器26与罐体12流体相通以将气流28输入罐体12内。气流28设置成呈放射状地朝向罐体12的中心轴(未图示)吹动该固气混合物22，以减少聚集在罐体12内壁附近处的固体粉末18，从而避免出现鼠洞现象。而且，利用气流28吹动罐体12内的固气混合物22，加速固体粉末18的流动，从而减少了固体粉末18发生架桥现象。因此，固体粉末12可以稳定地从罐体12中输出以进行下游处理步骤。

在一个实施例中，气流28是间歇地分散罐体12中的固气混合物22的脉冲气体。在另一实施例中，脉冲气体可连续地引入罐体12内，也可以采用变化流量大小但连续的方式引入。脉冲气体可以给固体粉末18提供动力，使其产生高于一般气体的流率。

在一个实施例中，这些进口还包括将流化气30从罐体12底部引入的流化气入口29。流化气30用于向上流化该固气混合物22，以防止固体粉末18在罐体12的底部堵塞或者形成架桥，从而确保固体粉末18的输出体积稳定。在另一实施例中，将进料罐10设置成向下输出固气混合物22，这样情况下，流化气30则从罐体12的侧部引入。

图2示意了本发明另一实施例干法进料系统32的部分结构。该干法进料系统32包括进料罐34以及数条与进料罐34连接的管道。进料罐34的结构与图1所示的进料罐10相似。在图2所示的实施例中，进料罐34包括罐体36、连接罐体36与相应管道的数个进口(未标示)和出口(未标示)以及与罐体36流体相通的气体分配器38。在一个实施例中，进口和出口与对应管道是一体的，是对应管道的一部分。

在一个实施例中，这些管道包括载气管道40、固体管道42和混合物管道44。载气管道40和固体管道42分别用于向罐体36内输入载气46和固体粉末48，以在罐体36内混合形成固气混合物50。在本实施例中，使用固体加压泵(未图示)将固体粉末48注入罐体36内，这样该固体管道42的结构设置成与图1所示的进口14类似。可以理解的是，在一些实施例中，固体管道42也可以设置成与载气管道40的结构类似。

图2所示的进料罐34设置成自其侧部输出该固气混合物50，所以该混合物管道44是连接到进料罐34侧部的。在一个实施例中，混合物管道44有两个或两个以上入口，这些入口延伸入罐体36内且位于气体分配器38的下面。在图2所示的实施例中，其中一个入口41位于靠近进料罐34中心的位置处，另外两个入口43位于靠近进料罐34内壁的位置处。在不同位置设置两个或者两个以上诸如41和43的入口，可以扩大了固体粉末的固体质量流量可调节范围，从而提高了控制的灵活性。

在一个实施例中，干法进料系统32包括数条并行的混合物管道。每一条混合物管道设有一个延伸入进料罐34的入口。至少一条混合物管道设置成延伸至靠近进料罐34中心轴54的位置处，且至少另一条混合物管道设置成延伸至靠近进料罐34内壁的位置处。

参阅图2所示，气体分配器38与罐体34流体相通，输送的气流52呈放射状朝向中心轴54吹动该固气混合物50，阻止了固体粉末48聚集在罐体34内壁附近。应当注意的是，气流52朝向中心轴45吹动固气混合物50是指气流52的流向与中心轴54相交。在一个实施例中，气流52是间歇地分散罐体34内的固气混合物50的脉冲气体。在另一实施例中，脉冲气体可以是连续地引入罐体34，也可以采用变化流量大小但连续的方式引入。脉冲气体给固体粉末48提供动力，使其产生高于一般气体的流率。

图3示意了图2所示的气体分配器38的一种结构。参阅图2和图3所示，气体分配器38包括外部输送部56、内部输送部59和喷射部61。外部输送部56将气流52从一个气源(未图示)引入内部输送部59。在一个实施例中，外部输送部59不是气体分配器38的一部分，而是设置成具有与载气管道40相同的结构。

内部输送部59包括数条传输管58、60，其将气流52输送至罐体36内的沿中心轴54的不同位置处。在一个实施例中，喷射部61包括数条分别位于罐体36内的沿中心轴的的不同位置处的环形管62、64。环形管62、64与传输管58、60流体相通，用以在沿中心轴54的不同位置处喷射气流52。在本实施例中，内部输送部59具有两条传输管，喷射部61具有两条环形管。然而，应当注意的是，传输管和环形管的数量以及彼此之间的距离可以根据进料罐34的大小，固体粉末48的粘结度以及其他系统特征进行调整。

在一个实施例中，每一环形管62、64包括数个从其内径表面向中心轴54延伸的用于喷射气流52的喷嘴66。在一些应用中，喷嘴66设置成斜向下地朝向中心轴54吹气流52，这样结构设置可避免在没有气流52的情况下固体粉末48堵塞喷嘴66或者进入喷嘴66中(参见图3)。此种结构设置使得气流52的流向与中心轴54成锐角相交。在一个实施例中，喷嘴66的出口处设有一个防止固体粉末阻塞该出口的多孔件。在另一实施例中，该多孔件由烧结的金属粉末制成。在其他另一实施例中，该多孔件由烧结的金属编织物制成。

图4示意了位于环形管62、64上的喷嘴68的一个实施例。喷嘴68包括筒状部70和自筒状部70沿中心轴54延伸的锥状部71。在另一实施例中，环形管62、64也可以在其内径表面上设置数个用于喷射气流52的开口，这样气流52的流向可以与中心轴54正交。在其他另一实施例中，这些开口设置成通过改变开口的位置，就可以使气流的流向与中心轴54锐角相交。

在一个实施例中，气体分配器38是一个环状管道，其靠近混合物管道44的入口41、43的一端是封闭的。该环状管道与罐体36大致同心，且可拆卸地安装在罐体36内。该环状管道在其内表面设有数个开口。这些开口设置成面向罐体36的中心轴54。这些开口不限于设置成横截面是圆形的特定形状。气流可以连续地通过这些开口朝向中心轴54吹固体粉末48，以此防止发生在进料罐34内的诸如鼠洞和架桥现象的输送故障。

再次参阅图2，进料罐34还包括固定于其底部内壁上的流化气分配器67以及引入流化气74的流化气管道72。在一个实施例中，流化气分配器67是一个具有数个网孔(未图示)的碗形金属元件。该流化气分配器67促使流化气74均匀地流化该固体粉末48，以此提高固气混合物50的输送性能。

在一个实施例中，这些管道还包括至少一条与混合物管道44相连的补充气管道76。该补充气管道76引入补充气以在下游输送过程中调节固体粉末的流动。

气流52、载气46、流化气74和补充气78可以来自同一气源，也可以来自不同的气源。在一个实施例中，气流52、载气46、流化气74和补充气78是惰性气体、氮气或其他合适气体中的一种，或者任何两种或者多种的任意组合。

图5示意了本发明的其他另一个实施例干法进料系统80。干法进料系统80包括进料罐82和数条管道。这些管道包括输送载气84的载气管道83、输送固体粉末88以便与载气84混合形成固气混合物90的固体管道86、输送流化气94以便流化固气混合物90的流化气管道92、将固气混合物90从进料罐82输出的混合物管道96以及与混合物管道96相连的、用以向固气混合物90注入能够调节固体粉末流动的补充气100的补充气管道98。

进料罐82包括罐体102、气体分配器104和流化气分配器106。气体分配器104和流化气分配器106均与罐体102流体相通。气体分配器104位于流化气分配器106之上，且可以设置为与上述任一实施例中的相同的结构。气体分配器104喷射气流103，以朝向进料罐82中心轴107的方向吹动该固气混合物90。

流化气分配器106可以采用焊接、法兰连接等多种方式固定于进料罐82的底部，也可以通过金属骨架支撑固定在进料罐82的底部。在采用金属骨架支撑的方式中，首先将金属骨架支撑用焊接等方式固定于料罐82的底部，然后将流化气分配器106以焊接或者其他方式固定于该金属骨架支撑上。使用金属骨架支撑，可提高流化气分配器106的承重强度，进而可延长流化气分配器106的使用周期。在一个实施例中，流化气分配器106是一个漏斗状金属元件。该漏斗状金属元件设有数个用于通过流化气的网孔(未图示)。在另一实施例中，干法进料系统80设有数条呈圆周分布的流化气管道92，以向流化气分配器106引入多股流化气94。

在一个实施例的干法进料系统80中，气体分配器104引入气流103阻止了固体粉末88集聚于罐体102内壁附近，气流103还提高固体粉末88的流速，改善了固体粉末在进料罐中的分布，也避免了出现鼠洞与架桥现象。进一步地，流化气分配器106通过引入流化气94来流化固气混合物90，从而避免了固体粉末在进料罐82的底部形成堵塞或架桥，这样使得输出进料罐82的固体体积稳定。补充气管道98在下游输送过程中引入补充气100，进一步调整了固体粉末88的流动。气流103、流化气94和补充气100结合应用阻止了多种输送故障同时发生的情况，且保证了固体粉末在输送过程中不同阶段的稳定流动，进而提高了下游操作步骤的性能。

虽然结合特定的实施例对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以对本发明作出许多修改和变型。例如，本发明涉及的进料罐及干法进料系统除了可以应用于输送颗粒状固体燃料外，也可以应用于输送水泥粉、炭黑等其他类型的固体粉末。因此，要认识到，权利要求书意图覆盖在本发明真正构思范围内的所有这些修改和变型。