專(zhuān)利名稱(chēng):固體碳質(zhì)燃料氣化的控制方法
本發(fā)明涉及固體碳質(zhì)燃料水漿的部分氧化。特別涉及一種控制方法，用以制造所需固體濃度的、含有固體碳質(zhì)燃料與再循環(huán)含碳固體顆粒的水漿，以供部分氧化氣體發(fā)生器使用。
用固體碳質(zhì)燃料水漿部分氧化生產(chǎn)合成氣、還原氣和燃料氣的方法是一種公知的方法，如在作為對(duì)比文獻(xiàn)的第3607157、3764547和3847564號(hào)共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利中所敘述的。在第4479810號(hào)共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利中敘述了在送料管上用閥門(mén)控制氣體發(fā)生器進(jìn)料的控制系統(tǒng)。用水驟冷并洗滌從氣化器來(lái)的原反應(yīng)熱氣流，除去原反應(yīng)熱氣流中攜帶的含碳顆粒物質(zhì)。在第3607157號(hào)共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利文件中敘述了將顆粒物質(zhì)的水漿與新的固體碳質(zhì)燃料共同研磨后再送回氣體發(fā)生器的方法。
得克薩克(Texaco)煤的氣化處理產(chǎn)生三種含固體的分流，即粗渣、細(xì)渣和沉積槽的底流。從中間試驗(yàn)車(chē)間的試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)中采集的許多數(shù)據(jù)表明，細(xì)渣和沉積槽底流的含碳量比粗渣流的高，因而這兩分流的燃燒值可能較大，尤其是在碳轉(zhuǎn)化率較低的原油焦碳?xì)饣那樾?。此外，沉積槽底流還受到處理水的污染，這種處理水含甲酸鹽、氰酸鹽、溶解的重金屬和其它污染物，隨著底流廢棄物的排放，將會(huì)產(chǎn)生很多問(wèn)題。因此，不論著眼于效率，還是著眼于環(huán)境保護(hù)，都需要再循環(huán)利用細(xì)渣和沉積槽底流。以前，固體再循環(huán)系統(tǒng)包括通過(guò)一個(gè)控制閥門(mén)控制再循環(huán)固體流的流速。從煤的氣化裝置得到的經(jīng)驗(yàn)是沉積槽底流有很強(qiáng)的磨蝕性，操作一段短時(shí)期后，這些控制閥門(mén)就會(huì)損壞。以前的固體再循環(huán)系統(tǒng)的另一個(gè)問(wèn)題是該系統(tǒng)的控制取決于用密度計(jì)測(cè)量在線(xiàn)密度?，F(xiàn)在的經(jīng)驗(yàn)是密度計(jì)用于測(cè)流勢(shì)是合適的，但用于控制的目的時(shí)還不夠準(zhǔn)確。
本發(fā)明研究出一種改進(jìn)的生成具有可控固體含量水漿的方法。該方法與以前的相比有以下優(yōu)點(diǎn)1.不使用控制閥門(mén)控制再循環(huán)固體流。如上所述，這些閥門(mén)易于損壞。
2.不使用密度計(jì)控制處理過(guò)程。如上所述，密度計(jì)用于控制不夠準(zhǔn)確。
這種改進(jìn)的方法用以制造所需固體濃度的、含有固體碳質(zhì)燃料與再循環(huán)的含碳固體顆粒的水漿，以供部分氧化氣化發(fā)生器使用。該方法包括(1)將固體碳質(zhì)燃料直接送入粉碎區(qū)，在該區(qū)內(nèi)用稱(chēng)量帶式供料裝置控制固體碳質(zhì)燃料進(jìn)料速率，在稱(chēng)量帶式進(jìn)料裝置和粉碎區(qū)之間的流動(dòng)路徑中無(wú)閥門(mén)裝置;
(2)定時(shí)地測(cè)量稱(chēng)量帶式供料器的速度，并依此提供一個(gè)以重量為基礎(chǔ)、相應(yīng)于(1)中固定碳質(zhì)燃料進(jìn)料速率的信號(hào);
(3)定時(shí)地測(cè)定(1)中固體碳質(zhì)燃料中水分的重量百分率，并產(chǎn)生一個(gè)與此相應(yīng)的信號(hào);
(4)將再循環(huán)的含碳固體顆粒水漿直接泵送到粉碎裝置，在管路中沒(méi)有閥門(mén)裝置;
(5)定時(shí)地測(cè)量(4)中泵的速度，并依此提供一個(gè)相應(yīng)于再循環(huán)固體顆粒水漿的體積進(jìn)料速率的信號(hào);
(6)定時(shí)地測(cè)定(4)的水漿中再循環(huán)固體顆粒的重量百分率，產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的信號(hào);
(7)定時(shí)地測(cè)量(4)中的水漿溫度，提供一個(gè)依溫度而變的、相應(yīng)于該溫度的水的密度的信號(hào)。
(8)定時(shí)地測(cè)定(4)中固體顆粒的密度，產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的信號(hào);
(9)根據(jù)(2)、(3)、(5)、(6)、(7)、(8)中產(chǎn)生的信號(hào)和包括表示上述所需水漿固體濃度的信號(hào)在內(nèi)的直流電壓輸入信號(hào)，自動(dòng)計(jì)算出為提供所需固體濃度的水漿需引入上述粉碎區(qū)的補(bǔ)充水的流速。與此相應(yīng)提供給流量記錄器的速率控制裝置一個(gè)有關(guān)的信號(hào)，該裝置向補(bǔ)水管路中的一個(gè)閥門(mén)發(fā)出一個(gè)調(diào)節(jié)信號(hào)，從而按所需流速供應(yīng)補(bǔ)水;
(10)將(1)中的固體碳質(zhì)燃料進(jìn)料和(4)中的再循環(huán)固體顆粒漿以及(9)中的補(bǔ)水在粉碎區(qū)里一塊研磨，生成具有所需固體濃度的水漿，并將該水漿作為燃料進(jìn)料輸送到部分氧化氣體發(fā)生器內(nèi)。
圖1是根據(jù)本發(fā)明制定的固體碳質(zhì)燃料氣化控制方法的簡(jiǎn)化方框圖;
圖2是圖1所示的系統(tǒng)控制單元的詳細(xì)方框圖。
在Texaco部分氧化煤的氣化過(guò)程中，正如在第3，607，157號(hào)共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利中所說(shuō)明的，將研磨過(guò)的固體碳質(zhì)燃料或者單獨(dú)地、或者伴以基本上可受熱汽化的碳?xì)浠衔锖?或)水、或者摻入溫度調(diào)節(jié)劑(如蒸汽、二氧化碳(CO2)氮?dú)?N2)和再循環(huán)的合成氣)后送入氣體發(fā)生器內(nèi)。例如，以下價(jià)廉易得的含灰固體碳質(zhì)燃料是適合的原料，按照定義它包括煤(即無(wú)煙煤、煙煤、次煙煤或褐煤)、碳顆粒、焦煤、石油焦碳、油頁(yè)巖、焦油砂、石油瀝青、木瀝青以及它們的混合物。在這里使用的“含游離氧的氣體”這個(gè)詞是包括空氣、富氧空氣(即氧含量大于21摩爾%)、和基本上純凈的氧(即氧含量大于95摩爾%，其余成分由N2和稀有氣體構(gòu)成)。
在襯有耐大材料的自由流動(dòng)氣體發(fā)生器的反應(yīng)區(qū)中，在溫度范圍約為華氏1700°～3000°、壓力范圍約為1～300個(gè)大氣壓(譬如在5～200個(gè)大氣壓)時(shí)發(fā)生部分氧化反應(yīng)。氧與碳的原子比(O/C)的范圍約為0.5～1.7(譬如約為0.7～1.2)。水與燃料的重量比的范圍約為0.1～5.0(譬如約為0.3～3.0)。來(lái)自氣體發(fā)生器的排出氣流包括H2、CO、CO2和H2O、H2S、COS、N2和Ar之中的至少一種物質(zhì)。摻入的顆粒物質(zhì)和渣也可能帶入未處理的煙道氣流中。
參見(jiàn)圖1，管路1處為含碳細(xì)渣的水懸浮液或水漿體，其顆粒尺寸為100%通過(guò)14目篩;管路3處是含有含碳顆粒物質(zhì)的沉降槽底流，其顆粒尺寸也應(yīng)100%通過(guò)14目篩。兩股液流在再循環(huán)固體漿罐2中相混合。例如，參閱作為對(duì)比文件的第3，607，157號(hào)共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利的附圖，流1、3可分別由連在部分氧化合成氣體發(fā)生器12的驟冷罐20底部的管路60和裝在沉積器35底部的管路36流出的水懸浮液或漿分別供給。參見(jiàn)本申請(qǐng)文件圖1，管路7中漿體中的洗滌水量應(yīng)使由管路11引入粉碎區(qū)10所需的補(bǔ)水量最小。也就是說(shuō)，管路7的漿體中的水加上路徑23上的固體碳質(zhì)燃料中的水份要比由管路41供給氣化器的漿中所需的水少。管路6和7處的漿內(nèi)固體含量的范圍約為50～70%(重量)，譬如55～65%(重量)。管路6處懸浮物內(nèi)固體顆粒大小為100%通過(guò)14目篩。
利用排液泵5，將管路4中的含碳固體顆粒懸浮液或漿經(jīng)過(guò)無(wú)閥門(mén)的管路6、7送入粉碎區(qū)10。再循環(huán)固體罐的水位由水位指示控制器(LC)12控制，并可以由人工調(diào)整泵速控制器13進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)應(yīng)于所需速度給定點(diǎn)的直流電壓V1由線(xiàn)14輸入到泵速控制指示器與發(fā)信器(S)13。所需速度給定點(diǎn)可由人工或計(jì)算機(jī)計(jì)算。對(duì)應(yīng)于泵5速度的信號(hào)E1由速度控制指示器與發(fā)信器13提供給系統(tǒng)控制單元50。管路7處再循環(huán)漿流的容積流速V7等于常數(shù)K1乘以泵5的速度。容積流速最好以立方英尺/分為單位。K1的值決定于泵的設(shè)計(jì)，范圍約在0.05～1.5立方英尺/轉(zhuǎn)，如約為0.35立方英尺/轉(zhuǎn)。V3是對(duì)應(yīng)于K1的直流電壓，可手動(dòng)輸入系統(tǒng)控制單元50。管路6處水懸浮液的溫度可由溫度傳感器15確定，它向溫度指示器與發(fā)信器16提供一個(gè)電信號(hào)。漿內(nèi)水密度是水懸浮液溫度的函數(shù)。濃度單位最好取為磅/立方英尺。根據(jù)溫度，很容易從現(xiàn)成的資料人工地或用電學(xué)儀器確定密度。請(qǐng)參閱作為參考文獻(xiàn)化學(xué)工程師手冊(cè)(Chemical Engineers Handbook)，Perry and chilton。信號(hào)E2相應(yīng)于管路6處溫度的水密度，由溫度指示器與發(fā)信器16提供給系統(tǒng)控制單元50。
每天至少要測(cè)定一次管路7處研磨過(guò)的固體水懸浮液中的固體重量百分?jǐn)?shù)。直流電壓V2對(duì)應(yīng)于管路7處被研磨固體的重量百分率，它可手動(dòng)或電動(dòng)輸入給系統(tǒng)控制單元50。
在管路20處，具有顆粒大小為100%通過(guò)3/4英寸網(wǎng)篩的固體碳質(zhì)燃料送到進(jìn)料罐21內(nèi)。然后靠重力使固體碳質(zhì)燃料進(jìn)入常規(guī)的稱(chēng)量帶式進(jìn)料器22，在那里自動(dòng)地連續(xù)稱(chēng)重。在列為參考文獻(xiàn)的化學(xué)工程師手冊(cè)(Chemical Engineers Handbook，Perry and chilton，F(xiàn)ifth Edition McGrawHill Book Co)的圖7-36中示出了一種合適的散料連續(xù)稱(chēng)重器，它既對(duì)流動(dòng)物質(zhì)的總重量敏感，也對(duì)流動(dòng)的變化敏感。
固體碳質(zhì)燃料不斷地帶到連續(xù)稱(chēng)量器的重敏元件上，此稱(chēng)量器始終監(jiān)視固體碳質(zhì)燃料的流動(dòng)、流動(dòng)變化并最終計(jì)量出總量。敏感器17檢測(cè)在傳送帶上通過(guò)的固體碳質(zhì)燃料的重量，并向速度指示器與發(fā)信器18提供一個(gè)相應(yīng)于正在供料的固體碳質(zhì)燃料重量的信號(hào)。直流電壓V8相應(yīng)于人工或計(jì)算機(jī)計(jì)算的所需帶速給定點(diǎn)，通過(guò)管路19輸入到速率控制指示器與發(fā)信器18。由無(wú)閥門(mén)路徑23送到粉碎區(qū)10的固體碳質(zhì)燃料的速率由速率指示器與發(fā)信器18確定。其單位最好取為磅/分。與其相應(yīng)的信號(hào)E3提供給系統(tǒng)控制單元50。用這個(gè)連續(xù)稱(chēng)重器將固體碳質(zhì)燃料以均勻的測(cè)得速率送入粉碎區(qū)10。固體碳質(zhì)燃料離開(kāi)傳送帶后靠重力通過(guò)路徑23落到粉碎區(qū)10中。
定時(shí)地(例如一天一次)確定稱(chēng)重帶進(jìn)料器22上固體碳質(zhì)燃料內(nèi)水分的重量百分率。將相應(yīng)于固體碳質(zhì)燃料內(nèi)水份的重量百分率的直流電壓V5，手動(dòng)或電動(dòng)地將輸入到系統(tǒng)控制單元50中。
管路11處補(bǔ)水的速率由流速傳感器30測(cè)量，并提供一個(gè)相應(yīng)于管路11內(nèi)即時(shí)流速的信號(hào)m。流速控制器與發(fā)信器31接收信號(hào)m，并將它與信號(hào)E4比較(信號(hào)E4相應(yīng)于由系統(tǒng)控制單元50確定的，為了提供補(bǔ)水附加重量所需的流速)，以便在管路41處產(chǎn)生具有所需固體含量的水漿。然后，流速控制器與發(fā)信器31向閥門(mén)32提供一個(gè)相應(yīng)的調(diào)節(jié)信號(hào)n，使得為在管路41處生成具有所需固體濃度的料漿所需的附加補(bǔ)水可以通過(guò)管路33流入粉碎區(qū)10。其單位最好是為磅/分。閥門(mén)32通常最好關(guān)閉，除非向它提供一個(gè)調(diào)節(jié)信號(hào)。
粉碎區(qū)10包括任何適當(dāng)型號(hào)的粉碎設(shè)備，例如球磨機(jī)。用于固體碳質(zhì)燃料的常規(guī)的粉碎機(jī)和碾磨機(jī)在Chemical Engineer′sHandbook(Perry and Chilton，F(xiàn)ifth Edition，McGrew-Hill Book CQ)開(kāi)頭的第8～16頁(yè)已予說(shuō)明。
粉碎了的固體碳質(zhì)燃料的水懸浮液通過(guò)篩網(wǎng)35。大于4目的固體顆粒由管路36排出，并通過(guò)管路20再循環(huán)到粉碎區(qū)10。剩下的懸浮液中顆粒尺寸可100%通過(guò)4目篩，并含有所需重量百分?jǐn)?shù)的磨細(xì)的固體，將其排放到卸料罐45中。卸料罐45內(nèi)水懸浮液的水位由水位控制器37指示，由控制泵39速度的速度控制器38來(lái)控制。將懸浮液經(jīng)過(guò)在卸料罐45底部的管路40和管路41泵送到部分氧化氣體發(fā)生器(圖中未畫(huà)出)內(nèi)作為燃料。
直流電壓V6對(duì)應(yīng)于管路41處懸浮液中粉碎固體的重量百分率，將其作為給定點(diǎn)輸入到系統(tǒng)控制單元50，此值的計(jì)算及輸入均可用人工或計(jì)算機(jī)進(jìn)行。
通過(guò)管路11供給的補(bǔ)水，由系統(tǒng)控制單元50根據(jù)圖1中已說(shuō)明的輸入信號(hào)和以下公式來(lái)計(jì)算再循環(huán)漿流-管路7管路7處再循環(huán)漿流中的水和固體分別由公式Ⅰ和Ⅱ確定。
水管7＝ρ7v7(1- (R)/100 ) Ⅰ固體管7＝ρ7v7( (R)/100 ) Ⅱ式中R＝管路7漿流中固體的重量百分率＝信號(hào)V2ρ7＝管路7漿的密度(見(jiàn)公式Ⅲ)v7＝容積流速＝K1·泵5的速度＝信號(hào)E1·V3
ρT=100100-RρW+Rρ 固體Ⅲ]]>式中ρv＝水密度＝來(lái)自信號(hào)E2的溫度的函數(shù)ρ固體＝固體燃料的密度＝信號(hào)V4固體碳質(zhì)燃料-路徑23路徑23中的固體碳質(zhì)燃料內(nèi)的水和固體可分別由公式Ⅳ和Ⅴ確定。
水路徑23＝F( (M)/100 ) Ⅳ固體路徑23＝F(1- (M)/100 ) Ⅴ式中F＝煤的供料速率＝信號(hào)E3M＝煤中水分的重量百分率＝信號(hào)V5漿生成物-管路41管路41處漿生成物中的水和固體分別由公式Ⅵ和Ⅶ確定水管41＝固體管41( 100/(C) -1) Ⅵ固體管41＝固體管23+固體管7Ⅶ
式中C＝管路41處漿內(nèi)固體的所需重量百分?jǐn)?shù)＝信號(hào)V6補(bǔ)水-管路33管路33處的補(bǔ)水可由公式Ⅷ確定水管33＝水管41-水路徑23-水管7Ⅷ將公式Ⅵ、Ⅳ、Ⅰ分別代入公式Ⅷ中，得到下式Ⅸ水管33＝固體管41( 100/(C) -1)-F( (M)/100 )-ρ7v7(1- (R)/100 ) Ⅸ將固體管41的公式Ⅶ代入公式Ⅸ中，得到7式Ⅹ水管33＝〔F(1- (M)/100 )+ρ7v7( (R)/100 )〕·( 100/(C) -1)-F( (M)/100 )-ρ7v7·(1- (R)/100 ) Ⅹ用于電動(dòng)計(jì)算管路33補(bǔ)水的系統(tǒng)控制單元50示于圖2，具體按公式Ⅹ計(jì)算。系統(tǒng)控制單元50的操作說(shuō)明如下對(duì)應(yīng)于固體碳質(zhì)燃料供料速率F的信號(hào)E3與對(duì)應(yīng)于公式V中(1- (M)/100 )的信號(hào)E100在乘法器200中相乘，得出信號(hào)E101。信號(hào)E101相應(yīng)于公式Ⅴ中的固體管23。信號(hào)E100是這樣得出的在除法器195中將對(duì)應(yīng)于固體碳質(zhì)燃料供料速率的直流電壓V5除以對(duì)應(yīng)于整數(shù)100的直流電壓V15，得出信號(hào)E115;然后在減法器196中從對(duì)應(yīng)于整數(shù)1的直流電壓信號(hào)V20中減去信號(hào)E115，得到信號(hào)E100。
對(duì)應(yīng)于公式Ⅱ中固體管7的信號(hào)E102是由以下信號(hào)在乘法器201中相乘得出的(1)信號(hào)E103是由對(duì)應(yīng)于再循環(huán)固體漿泵速14的信號(hào)E1和對(duì)應(yīng)于泵常數(shù)K1的直流電壓V
在乘法器202中相乘的結(jié)果;(2)對(duì)應(yīng)于公式Ⅲ中管路7處漿密度計(jì)算值ρ7的信號(hào)E104;(3)對(duì)應(yīng)于再循環(huán)固體重量百分率的信號(hào)V2;(4)對(duì)應(yīng)于數(shù)值0.01的直流電壓V
。
公式Ⅲ中ρ7在信號(hào)裝置A中是這樣產(chǎn)生的在減法器203中從對(duì)應(yīng)于整數(shù)100的直流電壓V12中減去對(duì)應(yīng)于再循環(huán)固體重量百分率的直流電壓信號(hào)V2，得到信號(hào)E105。在除法器204中，將信號(hào)E105除以對(duì)應(yīng)于管路7處漿內(nèi)水密度的信號(hào)E106，得出信號(hào)E107。
信號(hào)E106是將對(duì)應(yīng)于漿溫的信號(hào)E2輸入給密度函數(shù)發(fā)生器205而產(chǎn)生的。信號(hào)E107在加法器206中與信號(hào)E108相加，得出信號(hào)E109。信號(hào)E108是除法器207中將信號(hào)V2除以對(duì)應(yīng)于管路7漿中固體物質(zhì)所測(cè)密度的直流電壓信號(hào)V4得出的結(jié)果。在除法器208中對(duì)應(yīng)于整數(shù)100的直流電壓信號(hào)V1
除以信號(hào)E
，得出對(duì)應(yīng)于管路7中漿密度的信號(hào)E104。
表示公式Ⅴ和X中組合(1- (M)/100 )的信號(hào)E101和表示公式X和Ⅱ中組合ρ7v7( (R)/100 )的信號(hào)E102在加法器215中相加，得出信號(hào)E116。在乘法器216中，信號(hào)E116與對(duì)應(yīng)于公式X和Ⅵ中( 100/(C) -1)的信號(hào)E117相乘得出信號(hào)E118。信號(hào)E117是在除法器217中，對(duì)應(yīng)于整數(shù)100的直流電壓V1 除以對(duì)應(yīng)于管路41中所需漿濃度的信號(hào)V6，得出信號(hào)E119，然后在減法器218中從信號(hào)E119中減去表示整數(shù)1的直流電壓信號(hào)V17得出的。
表示公式X和Ⅳ中F( (M)/100 )的信號(hào)E121是在乘法器219中將信號(hào)E3、信號(hào)V5和表示數(shù)值0.01的直流電壓V21相乘得出的。在減法器220中信號(hào)E118減去信號(hào)E121，得出信號(hào)E120。
信號(hào)E103和E104在乘法器225中相乘得出表示ρ7v7的信號(hào)E125。在除法器230中信號(hào)V2除以表示數(shù)值100的直流電壓信號(hào)V1 得出信號(hào)E126，它表示(R/100)。在減法器231中表示數(shù)值1的直流電壓信號(hào)V19減去信號(hào)E12 得出表示(1- (R)/100 )的信號(hào)E127。在乘法器232中將信號(hào)E125與E127相乘，得出表示ρ7v7(1- (R)/100 )的信號(hào)E123。在減法器233中，信號(hào)120減去信號(hào)E123得出對(duì)應(yīng)于公式X和管路33的所需補(bǔ)水重量。將來(lái)自系統(tǒng)控制單元50的信號(hào)E4提供給補(bǔ)水管路11中的流速控制器31。信號(hào)E4對(duì)應(yīng)于由管路33提供給粉碎區(qū)10的附加補(bǔ)水，以使管路41中的水漿具有所需的固體含量。當(dāng)公式X中管路33的水為0或更小，則信號(hào)E4為0，不需補(bǔ)水，關(guān)閉閥門(mén)32。在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)E4值產(chǎn)生一個(gè)告警信號(hào)。
以下實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，但不應(yīng)構(gòu)成對(duì)本發(fā)明使用范圍的限制。
實(shí)例Ⅰ一種水煤漿在部分氧化自由流動(dòng)的氣體發(fā)生器中反應(yīng)。由氣化器反應(yīng)區(qū)流出的生成物熱氣流在驟冷室內(nèi)用水立即冷卻。所有未轉(zhuǎn)化的煤與碳灰基本上從生成物氣流中分離出來(lái)。將由800磅/分的水和大約200磅/分的含碳固體顆粒(如灰細(xì)渣)構(gòu)成的水懸浮液進(jìn)行分離，以供再循環(huán)用。固體物質(zhì)的顆粒大小為100%(重量)通過(guò)14目篩的顆粒大小。固體含量約為20%(重量)。
在再循環(huán)固體罐內(nèi)，上述懸浮液與來(lái)自氣體凈化區(qū)的578磅/分的沉積槽底流相混合，如第3607157號(hào)共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利文件中所說(shuō)明的。沉積槽底流懸浮液的固體含量為20%(重量)，顆粒大小為100%(重量)通過(guò)14目篩。
將來(lái)自再循環(huán)固體罐的固體的水漿泵送到一臺(tái)球磨機(jī)中。在管路中沒(méi)有閥門(mén)。應(yīng)用一臺(tái)具有6英寸直徑活塞、8英寸沖程、速度為65.9轉(zhuǎn)/分的三缸往復(fù)泵。檢測(cè)泵速，并將一個(gè)對(duì)應(yīng)此速度的信號(hào)與泵的常數(shù)0.385立方英尺/轉(zhuǎn)一比輸入到系統(tǒng)控制單元。對(duì)應(yīng)于泵常數(shù)的直流電壓信號(hào)輸入給系統(tǒng)控制單元。水懸浮液的溫度是85°F。對(duì)應(yīng)于此溫度的水密度是62.17磅/立方英尺。對(duì)應(yīng)于漿內(nèi)固體密度的直流電壓信號(hào)輸入到系統(tǒng)控制單元，對(duì)應(yīng)于管路7中漿密度的信號(hào)則根據(jù)公式Ⅲ自動(dòng)產(chǎn)生。
同時(shí)通過(guò)稱(chēng)重帶，將水含量為10.0%(重量)的煙煤以3500.0磅/分的速度送入球磨機(jī)內(nèi)。在輸煤路徑中無(wú)閥門(mén)。稱(chēng)重帶的速度為58英尺/分。根據(jù)傳送帶的供料量，將對(duì)應(yīng)于每分鐘供應(yīng)球磨機(jī)的煤重量的信號(hào)，與對(duì)應(yīng)于煤內(nèi)水份重量百分?jǐn)?shù)的直流電壓信號(hào)和煤的密度信號(hào)一起輸入給系統(tǒng)控制單元。
將對(duì)應(yīng)于球磨機(jī)卸出的煤漿的所需固體重量百分?jǐn)?shù)(例如65%)的直流電壓信號(hào)與對(duì)應(yīng)于常數(shù)1、100和0.01的其它直流電壓一起輸入給系統(tǒng)控制單元。
根據(jù)上述輸入信號(hào)和上文討論的公式X，系統(tǒng)控制單元產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)，也就是E4，它對(duì)應(yīng)于輸入給球磨機(jī)的所需補(bǔ)水量，即253.7磅/分，這樣可從該球磨機(jī)以65.0%(重量)固體濃度出漿。
將信號(hào)E4輸入給流速控制器，產(chǎn)生一個(gè)與補(bǔ)水管路中控制閥門(mén)有關(guān)的信號(hào)。新鮮的煤和再循環(huán)固體顆粒的水漿作為原料泵入部分氧化氣體發(fā)生器以生產(chǎn)合成氣。
雖然在不違背本發(fā)明的要旨和范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改和變動(dòng)，但是必須受到以下權(quán)利要求
的限制。
權(quán)利要求
1.一種部分氧化方法，用于在溫度范圍約為1700°～3000°F、壓力范圍約為1～300大氣壓的條件下，在具有耐火襯里的自由流動(dòng)非催化氣體發(fā)生器的反應(yīng)區(qū)內(nèi)，使含灰固體碳質(zhì)燃料水漿供料流和含游離氧的氣體供料流反應(yīng)，生成含有H2、CO、CO2、以及H2O、H2S、COS、N2和Ar之中的至少一種物質(zhì)、和摻雜的含碳顆粒物質(zhì)的煙道氣流，在氣體驟冷和凈化區(qū)內(nèi)用水冷卻和清潔煙道氣流，以再循環(huán)固體顆粒水分散體的形式，基本上除去所有摻雜的顆粒物質(zhì)，并生成冷卻的和干凈的煙道氣流；在這種方法中，生成供給部分氧化氣體發(fā)生器用的、包括所需固體濃度的固體碳質(zhì)燃料和再循環(huán)含碳固體顆粒的水漿的改進(jìn)方法包括(1)將固體碳質(zhì)燃料直接送入粉碎區(qū)，在該區(qū)內(nèi)用稱(chēng)量帶式供料裝置控制固體碳質(zhì)燃料進(jìn)料速率，在稱(chēng)量帶式進(jìn)料裝置和粉碎區(qū)之間的流動(dòng)路徑中無(wú)閥門(mén)裝置；(2)定時(shí)地測(cè)量稱(chēng)量帶式供料器的速度，并依此提供一個(gè)以重量為基礎(chǔ)、相應(yīng)于(1)中固體碳質(zhì)燃料進(jìn)料速率的信號(hào)；(3)定時(shí)地測(cè)定(1)中固體碳質(zhì)燃料中水分的重量百分率，并產(chǎn)生一個(gè)與此相應(yīng)的信號(hào)；(4)將再循環(huán)的含碳固體顆粒水漿直接泵送到粉碎裝置，在管路中沒(méi)有閥門(mén)裝置；(5)定時(shí)地測(cè)量(4)中泵的速度，并依此提供一個(gè)相應(yīng)于再循環(huán)固體顆粒水漿的體積進(jìn)料速率的信號(hào)；(6)定時(shí)地測(cè)定(4)的水漿中再循環(huán)固體顆粒的重量百分率，產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的信號(hào)；(7)定時(shí)地測(cè)量(4)中的水漿溫度，提供一個(gè)依溫度而變的、相應(yīng)于該溫度的水的密度的信號(hào)；(8)定時(shí)地測(cè)定(4)中固體顆粒的密度，產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的信號(hào)；(9)根據(jù)(2)、(3)、(5)、(6)、(7)、(8)中產(chǎn)生的信號(hào)和包括表示上述所需水漿固體濃度的信號(hào)在內(nèi)的直流電壓輸入信號(hào)，自動(dòng)計(jì)算出為提供所需固體濃度的水漿需引入上述粉碎區(qū)的補(bǔ)充水的流速，與此相應(yīng)提供給流量記錄器的速率控制裝置一個(gè)有關(guān)的信號(hào)，該裝置向補(bǔ)水管路中的一個(gè)閥門(mén)發(fā)出一個(gè)調(diào)節(jié)信號(hào)，從而按所需流速供應(yīng)補(bǔ)水；(10)將(1)中的固體碳質(zhì)燃料進(jìn)料和(4)中的再循環(huán)固體顆粒漿以及(9)中的補(bǔ)水在粉碎區(qū)里一塊研磨，生成具有所需固體濃度的水漿，并將該水漿作為燃料進(jìn)料輸送到部分氧化氣體發(fā)生器內(nèi)。
2.權(quán)利要求
1中的方法，在其步驟(9)中，所需補(bǔ)水流速由公式X決定補(bǔ)充水＝F〔(1- (M)/100 )+ρ7v7( (R)/100 )〕( 100/(C) -1)-F( (M)/100 )-ρ7v7(1- (R)/100 )X式中F＝步驟(1)中固體碳質(zhì)燃料的供料速率(基于重量)。M＝步驟(1)中固體碳質(zhì)燃料內(nèi)水分的重量%。ρ7＝步驟(4)中水漿密度。v7＝步驟(4)中水漿的體積供料速率R＝步驟(4)中水漿內(nèi)再循環(huán)固體的重量%C＝步驟(10)中漿內(nèi)所需的固體濃度。
3.權(quán)利要求
1的方法，其中含灰固體碳質(zhì)燃料從包括煤(即無(wú)煙煤、煙煤、次煙煤或褐煤)、碳顆粒、焦煤、石油焦碳、油頁(yè)巖、焦油砂、石油瀝青、木瀝青以及它們的混合物中選取。
4.權(quán)利要求
1的方法，其中上述含游離氧的氣體從空氣、富氧空氣(即大于21摩爾%氧)基本上純凈的氧(即大于95摩爾%氧)中選取(其余成分包括N2和稀有氣體)。
5.權(quán)利要求
1的方法，其中(1)中固體碳質(zhì)燃料內(nèi)和(4)中固體碳質(zhì)燃料水漿內(nèi)水的總量比(10)中生成的水漿中的水少。
6.權(quán)利要求
2的方法，其中公式X中的補(bǔ)充水為零或更小時(shí)，(9)中補(bǔ)水管路中的閥門(mén)關(guān)閉。
7.權(quán)利要求
1的方法，其中告警信號(hào)是根據(jù)(9)中補(bǔ)水所需流速值而產(chǎn)生的。
專(zhuān)利摘要
在粉碎區(qū)內(nèi)將包含含碳固體顆粒、固體碳質(zhì)燃料流和定量補(bǔ)水一起研磨生成所需固體濃度、供給部分氧化氣體發(fā)生器的固體碳質(zhì)燃料水漿的控制方法。粉碎區(qū)與固體碳質(zhì)燃料和再循環(huán)水漿的供料罐之間的管道或管路上無(wú)閥門(mén)。系統(tǒng)控制單元自動(dòng)計(jì)算補(bǔ)水量并提供一個(gè)相應(yīng)信號(hào)以控制流速。系統(tǒng)控制單元的輸入信號(hào)包括相應(yīng)于稱(chēng)重帶式供料器速度、固體碳質(zhì)燃料水份含量、泵速、重量％、溫度和再循環(huán)固體顆粒水漿的固體密度的那些信號(hào)。
文檔編號(hào)C10J3/46GK87103885SQ87103885
公開(kāi)日1988年1月20日 申請(qǐng)日期1987年5月29日
發(fā)明者米歇爾·柴斯利·馬丁 申請(qǐng)人:德克薩科開(kāi)發(fā)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan