CN106987282B - 一种气化炉四通道点火***及运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气化炉四通道点火***，所述点火***包括烧嘴以及分别与所述烧嘴连接的点火单元和四个通道，所述四个通道包括主氧和点火氧通道、中心氧通道、燃料气通道和水煤浆通道。该气化炉四通道点火***通过对烧嘴和与烧嘴连接的管线通道作出改进，避免了气化炉的点火烘炉和运行阶段通过换嘴来进行，同时与烧嘴连接的管线通道设置使得气化炉整体运行更加平稳，便于自动化操作。本发明还涉及一种气化炉四通道点火***的运行方法。

Description

一种气化炉四通道点火***及运行方法

技术领域

本发明涉及水煤浆气化炉设备技术领域，具体涉及一种气化炉四通道点火***及运行方法。

背景技术

煤的高效与清洁利用一直是我国环保和能源领域中的重要课题，也是影响我国一次能源比例结构的关键技术之一。煤气化是目前我国煤炭的主要用途之一，是将一次能源转化为较为洁净的二次能源的主要途径。水煤浆的加压气化技术，就是用氧化剂和水煤浆经过工艺烧嘴混合后以非常高的速度喷向气流床的反应器，在高温和高压的不完全氧化的情况下转化为有效气为一氧化碳、氢气的合成气，是当今世界上公认的煤炭清洁使用的方式之一。

在本领域的现有技术中，水煤浆气化炉的烘炉及煤浆投入阶段通常分别使用两个烧嘴来进行：先用点火烘炉烧嘴烘炉，待炉温达到预设条件后，拆下烘炉烧嘴，再装上煤浆运行烧嘴(工艺烧嘴)进行煤气化运行。其缺点在于换嘴过程不便，投运时间较长，另外换嘴过程不安全，容易造成安全隐患。

申请公布号为CN 101709229A的中国专利文献涉及一种具有长周期使用寿命的水煤浆工艺烧嘴及其加工方法。该工艺烧嘴由同轴套置的具有流线型前收口端的内烧嘴、中烧嘴和外烧嘴构成，其中，在所述中烧嘴内壁面以及外烧嘴外壁面分别喷涂有耐磨涂层，通过喷涂耐磨涂层提高了工艺烧嘴在其恶劣工况下的使用性能。该方案仅对工艺烧嘴本身提出改进，并未从根本上解决气化炉点火烘炉和运行机制，仍然无法避免换嘴过程带来的不便和安全问题。

申请公布号为CN 105647586A的中国专利文献涉及一种用于水煤浆冷壁气化炉的点火装置。该技术方案的烧嘴仍然分为工艺烧嘴和点火开工烧嘴，使得气化炉结构更复杂。

综上，本领域中需要对现有的水煤浆气化炉的点火***以及烧嘴进行改进，避免现有气化炉换嘴过程带来的不便和安全问题，同时使得气化炉的点火烘炉以及运行更加平稳、操作便利。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的不足，提供一种气化炉四通道点火***及运行方法，该气化炉四通道点火***通过对烧嘴和与烧嘴连接的管线通道作出改进，避免了气化炉的点火烘炉和运行阶段通过换嘴来进行，同时与烧嘴连接的管线通道设置使得气化炉整体运行更加平稳，便于自动化操作。

为实现上述目的，本发明提供了一种气化炉四通道点火***，所述点火***包括烧嘴以及分别与所述烧嘴连接的点火单元和四个通道，所述四个通道包括主氧和点火氧通道、中心氧通道、燃料气通道和水煤浆通道，其中，所述主氧和点火氧通道包括主氧通道和在主氧通道上跨接的点火氧管线，点火氧管线的首端和末端都位于主氧通道上；所述中心氧通道从主氧通道上分离出来，中心氧通道的首端位于主氧通道上，中心氧通道的末端与主氧通道末端均连接至烧嘴。

上文中所述主氧也称为外环氧；所述点火氧也用于烘炉，因此也称为点火烘炉氧。

进一步地，所述烧嘴为四通道烧嘴，所述烧嘴中的四个通道从烧嘴中心到边缘同心设置，且从烧嘴中心到边缘的四个通道分别连接至中心氧通道、燃料气通道、水煤浆通道以及主氧和点火氧通道。在一个实施方案中，所述烧嘴中的四个通道从烧嘴中心到边缘同心设置，且从烧嘴中心到边缘的四个通道分别连接至燃料气通道、中心氧通道、水煤浆通道以及主氧和点火氧通道。

进一步地，所述主氧通道、点火氧管线、中心氧通道和燃料气通道上分别具有氮气保护隔离装置，所述氮气保护隔离装置包括连接至上述通道或管线上的氮气保护线路以及在上述通道或管线上且分别位于相应氮气保护线路两侧的两个切断阀，其中，所述氮气保护线路上也具有切断阀。

进一步地，在所述主氧通道、点火氧管线和燃料气通道上的氮气保护隔离装置之前分别具有放空装置，所述放空装置包括连接至上述通道或管线上的放空线路以及所述放空线路上的放空切断阀。

进一步地，在所述主氧通道、点火氧管线和燃料气通道上的放空装置之前分别依次具有调节阀和流量计；在所述中心氧通道上的两个切断阀之后依次具有流量计和调节阀。

进一步地，在所述点火氧管线和燃料气通道上，所述调节阀和流量计分别采用两组并联的方式设置。其中每两组并联的调节阀分为大小两种流量控制的调节阀，以分别对应点火和烘炉程序。例如，点火程序使用小流量控制的点火氧调节阀和燃料气调节阀；烘炉程序使用大流量控制的烘炉氧调节阀和燃料气调节阀。

进一步地，在所述主氧通道和燃料气通道上的氮气保护隔离装置之后还分别具有一条连接至主氧通道和燃料气通道上的氮气吹扫线路；在所述主氧通道上距离烧嘴的远端还具有氧气总切断阀。

进一步地，所述水煤浆通道依次包括水煤浆循环线路、两个两位切断阀和氮气保护线路，然后连接至烧嘴。所述水煤浆循环线路上带有水煤浆循环阀，开启后使得水煤浆在水煤浆循环线路上循环。

进一步地，所述点火单元依次包括点火线圈、点火棒推进气缸和点火棒，然后连接至烧嘴。在一个实施方案中，点火棒在点火棒推进气缸的驱动下伸入烧嘴的中心氧通道内。在点火程序时，点火棒由点火棒推进气缸推动向下移动一定距离，然后通入燃料气和氧气，点火线圈打火，火点着后，点火线圈断电，点火棒缩回原位。

进一步地，所述气化炉四通道点火***还包括烧嘴旁的火焰检测单元，所述火焰检测单元包括依次连接的火焰联锁装置、火焰检测器和检测通道两位切断阀，然后连接至气化炉。在一个实施方案中，对上述检测通道两位切断阀进行配置，使得在点火前手动遥控打开，当气化炉压力升到1.0MPa后自动关闭。在一个实施方案中，所述火焰检测单元为两组；在另一个实施方案中，所述火焰检测单元为自动火焰检测单元，且还带有摄像监控器***。

本发明还提供了一种气化炉四通道点火***的运行方法，所述方法包括点火烘炉步骤、煤浆投料步骤和燃料气退出步骤，其中，

所述点火烘炉步骤包括：

打开燃料气通道和点火氧管线上放空线路的放空切断阀，分别用燃料气通道和点火氧管线上的调节阀按设定的氧燃比建立燃料气和氧气流量；依次打开燃料气通道上烧嘴近端切断阀，关闭燃料气通道上氮气保护线路的切断阀，打开燃料气通道上烧嘴远端切断阀，关闭燃料气通道上放空线路的放空切断阀；启动点火线圈；依次打开点火氧管线上烧嘴近端切断阀，关闭点火氧管线上氮气保护线路的切断阀，打开点火氧管线上烧嘴远端切断阀，关闭点火氧管线上放空线路的放空切断阀；当火焰检测器检测到火焰，或者人工通过摄像监控器***看到火焰后，例如可以通过按下“点火手动确认按钮”进行确认，点火成功。

所述煤浆投料步骤包括：

分别按设定的氧煤比建立水煤浆流量和氧气流量；依次打开水煤浆通道上烧嘴近端切断阀，关闭主氧通道上氮气保护线路的两位切断阀，打开水煤浆通道上烧嘴远端切断阀，关闭水煤浆循环线路上的水煤浆循环阀；然后按顺序打开主氧通道上烧嘴近端切断阀，关闭主氧通道上放空线路的切断阀，打开主氧通道上烧嘴远端切断阀；上述阀到位后，煤浆投料成功。

所述燃料气退出步骤包括：

打开燃料气通道上氮气吹扫线路的切断阀，打开中心氧通道上烧嘴近端切断阀，吹扫相应烧嘴通道；关闭点火氧管线上两个切断阀和燃料气通道上两个切断阀，打开燃料气通道和点火氧管线上氮气保护线路的切断阀；上述阀到位后，打开中心氧通道上烧嘴远端切断阀，关闭燃料气通道上氮气吹扫线路的切断阀，关闭中心氧通道上氮气保护线路的切断阀；上述阀到位后，燃料气退出成功。

进一步地，气化炉四通道点火***的运行方法还包括紧急停车步骤，所述紧急停车步骤分为点火烘炉阶段以及煤浆投料和燃料气退出阶段的紧急停车步骤，其中，

所述点火烘炉阶段的紧急停车步骤包括(以下阀门同时开始动作，无先后顺序)：

关闭点火氧管线上两个切断阀和燃料气通道上两个切断阀，关闭燃料气通道和点火氧管线上放空线路的放空切断阀；打开燃料气通道、中心氧通道、点火氧管线上氮气保护线路的切断阀；打开主氧通道上氮气吹扫线路的切断阀并延时25秒后关闭；打开中心氧通道上两个切断阀并延时25秒后关闭。

所述煤浆投料和燃料气退出阶段的紧急停车步骤包括(以下阀门同时开始动作，无先后顺序)：

关闭主氧通道上两个切断阀；延时1秒关闭水煤浆通道上两个切断阀；打开主氧通道上氮气吹扫线路的切断阀并延时25秒后关闭；延时7秒打开水煤浆通道上两个切断阀中的氮气吹扫切断阀，吹扫10秒后关闭；

如果燃料气退出前，煤浆投料和燃料气退出阶段紧急停车，则同时执行所述点火烘炉阶段的紧急停车步骤。

在一个实施方案中，当紧急停车计时器等于7秒时，打开水煤浆通道上氮气保护线路的切断阀，吹扫10秒后关闭；打开中心氧通道上两个切断阀，延时25秒后关闭；打开中心氧通道上氮气保护线路的切断阀。对于燃料气退出阶段的紧急停车，在燃料气退出前，还同时执行所述点火烘炉阶段的紧急停车步骤。

本发明***具有如下优点：

采用本发明所述四通道点火***及相应工艺流程后，可自动完成点火、烘炉及煤浆投入，不需要更换烧嘴，节省了时间，又增加了安全性。另外，气化炉可设置两个紧急停车按钮：点火(烘炉)紧急停车按钮、煤浆投运和燃料气退出紧急停车按钮，在气化炉投运过程中，发生异常情况可按下紧急停车按钮，使气化炉***停到安全状态。

附图说明

图1为本发明的气化炉四通道点火***的结构示意框图。

图2为本发明的气化炉四通道点火***的一个实施方案的结构及工艺流程示意图。

附图标记如下，除说明书中另有说明，附图中相同的字母表示相同能的单元；字母后面的数字表示单元的编号：

XV-两位切断阀；FV-调节阀；FT-流量计；HPN-高压氮气；HV-氧气总切断阀；BS-火焰联锁装置；BT-火焰检测器；XZ-点火线圈。

具体实施方式

下面通过具体实施方式并结合附图来进一步说明本发明的技术方案和技术效果。应理解，以下实施方式用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1，显示了本发明的气化炉四通道点火***的结构示意框图。其中所述四通道点火***包括四通道烧嘴和以及分别与所述烧嘴连接的点火装置(点火单元)和四个通道，所述四个通道包括主氧和点火氧通道(通道3)、中心氧通道(通道2)、燃料气通道(通道1)和水煤浆通道(通道4)，其中，所述主氧和点火氧通道(通道3)包括主氧(外环氧气)通道和在主氧通道上跨接的点火氧管线(点火、烘炉氧气)，点火氧管线的首端和末端都位于主氧通道上；所述中心氧通道从主氧通道上分离出来，中心氧通道的首端位于主氧通道上，中心氧通道的末端与主氧通道末端均连接至烧嘴。

参见图2，气化炉投料过程分为三阶段：点火烘炉、煤浆投料以及燃料气退出。整个过程按照SIS(安全仪表***)***设置的程控顺序自动完成。

开车前阀门初始状态：主氧氮气保护阀(XV-1308)、点火氧氮气保护阀(XV-1328)、燃料气氮气保护阀(XV-1365)、中心氧氮气保护阀(XV-1326)打开，其余阀门关闭。

点火烘炉：点火烘炉工艺条件具备后，打开火检通道控制阀(XV-1331、XV-1332)，按下点火初始化按钮，燃料气放空阀(XV-1361)、点火氧放空阀(XV-1322)打开，进气化炉氧气总切断阀(HV-1301)可控，手动遥控打开。分别用燃料气调节阀(FV-1362)和点火氧调节阀(FV-1331)调节点火燃料气流量(FT-1362)和点火氧流量(FT-1331)。按设定的氧燃比建立好点火燃料气和氧流量后，按下点火按钮，点火棒在点火棒推进气缸(XV-1366)的驱动下向下移动一定距离。点火棒到位后顺次执行以下动作程序：1、燃料气第二切断阀(XV-1363)打开，燃料气氮气保护阀(XV-1365)关闭；2、燃料气第一切断阀(XV-1362)打开，燃料气放空阀(XV-1361)关闭，同时启动点火线圈(XZ-1368)；3、点火氧第二切断阀(XV-1324)打开，点火氧氮气保护阀(XV-1328)关闭；4、点火氧第一切断阀(XV-1323)打开，点火氧放空切断阀(XV-1322)关闭。当火焰检测器(BT-1361、BT-1362)检测到火焰，或者人工通过摄像监控器***看到火焰后，按手动点火成功按钮，点火成功。点火线圈(XZ-1368)断电，点火棒退回原位。逐渐加大燃料气和氧气量进入烘炉阶段，当温度达到投料必须的设定值并稳定一定时间后进入第二阶段：煤浆投料。

煤浆投料：点火烘炉成功后，煤浆启动条件具备，分别按设定的氧煤比建立水煤浆流量和氧气流量。按下投料按钮，依次打开水煤浆第二切断阀(XV-1303)、关闭主氧氮气保护阀(XV-1308)，打开水煤浆第一切断阀(XV-1302)，当水煤浆第一切断阀(XV-1302)的阀位大于50％时，关闭水煤浆循环阀(XV-1301)。以上阀门到位后，煤浆入炉计时器开始计时，到达设定的时间后，按顺序打开主氧第二切断阀(XV-1306)、关闭主氧放空阀(XV-1307)，当主氧放空阀(XV-1307)的阀位小70％时，打开主氧第一切断阀(XV-1305)。主氧第一切断阀、第二切断阀打开、主氧放空阀关闭到位后，煤浆投料成功，进入第三阶段：燃料气退出。

燃料气退出：按下燃料气退出按钮，阀门按照设定程序动作：首先打开燃料气氮气吹扫阀(XV-1364)和中心氧第二切断阀(XV-1329)，开始吹扫相应烧嘴通道，接着关闭点火氧切断阀(XV-1323、XV-1324)和燃料气切断阀(XV-1362、XV-1363)，打开燃料气氮气保护阀(XV-1365)、点火氧氮气保护阀(XV-1328)，以上阀门到位后，打开中心氧第一切断阀(XV-1327)，最后再关闭燃料气氮气吹扫阀(XV-1364)和中心氧氮气保护阀(XV-1326)。点火烘炉燃料气切断阀(XV-1362、XV-1363)和点火氧切断阀(XV-1323、XV-1324)关闭，中心氧两道切断阀(XV-1327、XV-1329)打开，燃料气氮气吹扫阀(XV-1364)和中心氧氮气保护阀(XV-1326)关闭，以上阀门到位后，燃料气退出成功。

气化炉紧急停车：

在点火烘炉阶段，按下点火(烘炉)紧急停车按钮，执行点火(烘炉)紧急停车程序(以下阀门同时开始动作，无先后顺序)：点火氧切断阀(XV-1323、XV-1324)和燃料气切断阀(XV-1362、XV-1363)关闭；燃料气放空阀(XV-1361)、点火氧放空阀(XV-1322)关闭；燃料气氮气保护阀(XV-1365)、点火氧氮气保护阀(XV-1328)打开、中心氧氮气保护阀(XV-1326)打开；主氧第二氮气吹扫阀(XV-1320)打开，延时25秒关闭；中心氧两道切断阀(XV-1327、XV-1329)打开，延时25秒关闭。

在煤浆投料和燃料气退出阶段，按下煤浆投运紧急停车按钮，执行煤浆投料和燃料气退出紧急停车程序，同时启动煤浆投料紧急停车计时器。以下阀门同时开始动作，无先后顺序：主氧切断阀(XV-1305、XV-1306)关闭；水煤浆切断阀(XV-1302、XV-1303)延时1秒关闭；主氧氮气吹扫阀(XV-1320)打开，延时25秒关闭。对于煤浆投料阶段紧急停车，当紧急停车计时器等于7秒时，打开水煤浆氮气吹扫阀(XV-1321)，吹扫10秒后关闭；中心氧两道切断阀(XV-1327、XV-1329)打开，延时25秒关闭；中心氧氮气保护阀(XV-1326)打开。对于燃料气退出阶段，在燃料气退出前，气化炉紧急停车则同时执行点火紧急停车程序。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种气化炉四通道点火***，所述点火***包括烧嘴以及分别与所述烧嘴连接的点火单元和四个通道，所述四个通道包括主氧和点火氧通道、中心氧通道、燃料气通道和水煤浆通道，其特征在于，所述主氧和点火氧通道包括主氧通道和在主氧通道上跨接的点火氧管线，点火氧管线的首端和末端都位于主氧通道上；所述中心氧通道从主氧通道上分离出来，中心氧通道的首端位于主氧通道上，中心氧通道的末端与主氧通道末端均连接至烧嘴。

2.如权利要求1所述的气化炉四通道点火***，其特征在于，所述烧嘴为四通道烧嘴，所述烧嘴中的四个通道从烧嘴中心到边缘同心设置，且从烧嘴中心到边缘的四个通道分别连接至中心氧通道、燃料气通道、水煤浆通道以及主氧和点火氧通道，或者分别连接至燃料气通道、中心氧通道、水煤浆通道以及主氧和点火氧通道。

3.如权利要求2所述的气化炉四通道点火***，其特征在于，所述主氧通道、点火氧管线、中心氧通道和燃料气通道上分别具有氮气保护隔离装置，所述氮气保护隔离装置包括连接至上述通道或管线上的氮气保护线路以及在上述通道或管线上且分别位于相应氮气保护线路两侧的两个切断阀，其中，所述氮气保护线路上也具有切断阀。

4.如权利要求3所述的气化炉四通道点火***，其特征在于，在所述主氧通道、点火氧管线和燃料气通道上的氮气保护隔离装置之前分别具有放空装置，所述放空装置包括连接至上述通道或管线上的放空线路以及所述放空线路上的放空切断阀。

5.如权利要求4所述的气化炉四通道点火***，其特征在于，在所述主氧通道、点火氧管线和燃料气通道上的放空装置之前分别依次具有调节阀和流量计；在所述中心氧通道上的两个切断阀之后依次具有流量计和调节阀。

6.如权利要求5所述的气化炉四通道点火***，其特征在于，在所述点火氧管线和燃料气通道上，所述调节阀和流量计分别采用两组并联的方式设置；在所述主氧通道和燃料气通道上的氮气保护隔离装置之后还分别具有一条连接至主氧通道和燃料气通道上的氮气吹扫线路；在所述主氧通道上距离烧嘴的远端还具有氧气总切断阀。

7.如权利要求6所述的气化炉四通道点火***，其特征在于，所述水煤浆通道依次包括水煤浆循环线路、两个两位切断阀和氮气保护线路，然后连接至烧嘴；所述点火单元依次包括点火线圈、点火棒推进气缸和点火棒，然后连接至烧嘴。

8.如权利要求7所述的气化炉四通道点火***，其特征在于，所述气化炉四通道点火***还包括烧嘴旁的火焰检测单元，所述火焰检测单元包括依次连接的火焰联锁装置、火焰检测器和检测通道两位切断阀，然后连接至气化炉。

9.一种气化炉四通道点火***的运行方法，应用于权利要求1-8任一项所述的气化炉四通道点火***，所述运行方法包括点火烘炉步骤、煤浆投料步骤和燃料气退出步骤，其特征在于，

所述点火烘炉步骤包括：

打开燃料气通道和点火氧管线上放空线路的放空切断阀，分别用燃料气通道和点火氧管线上的调节阀按设定的氧燃比建立燃料气和氧气流量；依次打开燃料气通道上烧嘴近端切断阀，关闭燃料气通道上氮气保护线路的切断阀，打开燃料气通道上烧嘴远端切断阀，关闭燃料气通道上放空线路的放空切断阀；启动点火线圈；依次打开点火氧管线上烧嘴近端切断阀，关闭点火氧管线上氮气保护线路的切断阀，打开点火氧管线上烧嘴远端切断阀，关闭点火氧管线上放空线路的放空切断阀；当火焰检测器检测到火焰，或者人工通过摄像监控器***看到火焰后，点火成功；

所述煤浆投料步骤包括：

分别按设定的氧煤比建立水煤浆流量和氧气流量；依次打开水煤浆通道上烧嘴近端切断阀，关闭主氧通道上氮气保护线路的两位切断阀，打开水煤浆通道上烧嘴远端切断阀，关闭水煤浆循环线路上的水煤浆循环阀；然后按顺序打开主氧通道上烧嘴近端切断阀，关闭主氧通道上放空线路的切断阀，打开主氧通道上烧嘴远端切断阀；上述阀到位后，煤浆投料成功；

所述燃料气退出步骤包括：

打开燃料气通道上氮气吹扫线路的切断阀，打开中心氧通道上烧嘴近端切断阀，吹扫相应烧嘴通道；关闭点火氧管线上两个切断阀和燃料气通道上两个切断阀，打开燃料气通道和点火氧管线上氮气保护线路的切断阀；上述阀到位后，打开中心氧通道上烧嘴远端切断阀，关闭燃料气通道上氮气吹扫线路的切断阀，关闭中心氧通道上氮气保护线路的切断阀；上述阀到位后，燃料气退出成功。

10.如权利要求9所述的运行方法，其特征在于，所述运行方法还包括紧急停车步骤，所述紧急停车步骤分为点火烘炉阶段以及煤浆投料和燃料气退出阶段的紧急停车步骤，其中，

所述点火烘炉阶段的紧急停车步骤包括：

关闭点火氧管线上两个切断阀和燃料气通道上两个切断阀，关闭燃料气通道和点火氧管线上放空线路的放空切断阀；打开燃料气通道、中心氧通道、点火氧管线上氮气保护线路的切断阀；打开主氧通道上氮气吹扫线路的切断阀并延时25秒后关闭；打开中心氧通道上两个切断阀并延时25秒后关闭；

所述煤浆投料和燃料气退出阶段的紧急停车步骤包括：

关闭主氧通道上两个切断阀；延时1秒关闭水煤浆通道上两个切断阀；打开主氧通道上氮气吹扫线路的切断阀并延时25秒后关闭；延时7秒打开水煤浆通道上两个切断阀中的氮气吹扫切断阀，吹扫10秒后关闭；

如果燃料气退出前，煤浆投料和燃料气退出阶段紧急停车，则同时执行所述点火烘炉阶段的紧急停车步骤。

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