CN102071066A - 采用等离子点火的干煤粉气化炉复合烧嘴系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了采用等离子点火装置的干煤粉气化炉复合烧嘴系统，包括外环管、内环管和中心管，所述中心管底端套接于内环管内，内环管底端套接于外环管内，所述中心管的顶端设置有等离子发生器，中心管与等离子发生器之间通过法兰连接；所述中心管上还设置有分别与煤粉-空气供应系统、中心气化剂供应系统和置换气供应系统相连的管道，内环管上设置有与煤粉-运载气供应系统相连的管道，外环管上设置有与外环气化剂供应系统相连的管道；本发明采用等离子直接点燃煤粉方式，可以用燃煤代替以往燃油和燃气的方式，降低干煤粉气化炉启动成本，同时只需通过一个烧嘴就可以完成点火、开工和运行全过程功能，有效降低了设备制造难度和操作复杂性。
Description
技术领域
本发明涉及气化炉设备，尤其是一种采用等离子点火装置的干煤粉气化炉复合烧嘴系统。
背景技术
对于气化炉而言，传统的进料方式一般采用水煤浆进料，然后出现了干煤粉进料，干煤粉进料相对水煤浆进料有明显的技术优势，是今后气化炉进料方式的发展趋势。
但目前干煤粉气化炉开工操作过程繁琐复杂，在冷态时首先启动点火烧嘴，点燃其喷出的可燃气体，然后由点火烧嘴点燃使用燃油的开工烧嘴，按照升温曲线对气化炉进行烘炉，当温度和压力达到了工艺要求的工况时，煤粉烧嘴再进行化工投料。由于整个烘炉过程较长，需要将气化炉升至1400℃左右高温，会耗费大量燃气和燃油。随着燃气和燃油价格上涨，会给气化炉启动带来较高的成本。对于采用干煤粉进料的气化炉，例如壳牌气化炉，为了满足在不同的工艺阶段使用，必须在气化炉上安装三种不同作用的烧嘴才能完成相应的工作，这样就造成了不但烧嘴数量多，而且气化炉设备本体开孔较多，给设备设计制造和安全带来不利。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用等离子点火的干煤粉气化炉复合烧嘴系统，采用等离子体点火装置，利用高温的空气等离子体直接点燃干煤粉，以价格较便宜的煤粉代替燃气和燃油进行气化炉的点火和加温加压，同时不需提供其他多余的和通道烧嘴，直接通过一个复合烧嘴实现点火烧嘴、开工烧嘴、煤粉烧嘴三个烧嘴的功能，因此可以减少烘炉成本和制造难度，而且可以增加安全性。
本发明的技术方案如下：
采用等离子点火的干煤粉气化炉复合烧嘴系统，其特征在于：包括外环管、内环管和中心管，所述中心管底端套接于内环管内，内环管底端套接于外环管内，所述中心管的顶端设置有等离子发生器，中心管与等离子发生器之间通过法兰连接；所述中心管上还设置有分别与煤粉-空气供应系统、中心气化剂供应系统和置换气供应系统相连的管道，内环管上设置有与煤粉-运载气供应系统相连的管道，外环管上设置有与外环气化剂供应系统相连的管道；所述等离子发生器连接有引弧装置，引弧装置穿过法兰中心孔插接在中心管内。
所述外环管和内环管之间通过法兰连接，内环管与中心管之间也通过法兰连接。
所述中心管与煤粉-空气供应系统、中心气化剂供应系统和置换气供应系统相连的管道上均设置有可控阀门，用于分别调节该三个系统通入煤粉-空气、中心气化剂和置换气的用量。
所述内环管设置的管道上设置有可控阀门，用于调节煤粉-运载气的用量。
所述外环管与外环气化剂供应系统相连的管道上设置有可控阀门，用于了解外环气化剂的用量。
干煤粉气化炉点火过程为：
首先由煤粉-空气供应系统供应点火和烘炉用燃料，同时外环气化剂供应系统供应适量氧气；
启动等离子发生器，将空气电离为高温的空气等离子体，并通过引弧装置将等离子弧引至中心管前端，利用高温的等离子体点燃中心管喷出的煤粉-空气混合物，随后打开与内环管相连接的煤粉-运载气供应系统，这时应加大外环管中氧气供应量；
当由内环管喷出的煤粉被点燃且稳定后，关闭等离子发生器，调整煤粉-空气和氧气的供应量和比例，开始进行气化炉的烘炉；
气化炉加热到预定温度和压力后，将与中心管连接的煤粉-空气供应系统关闭，同时打开置换气供应系统，以惰性的置换气吹扫中心管内残留的煤粉-空气，以免煤粉接触到即将进入的气化剂；
置换气的通入时间根据实际情况进行严格控制，太短不能将煤粉与氧气隔离开，太长则可能使炉内温度降低，造成熄火；
然后，切换到中心气化剂供应系统，即打开中心气化剂供应系统，同时关闭置换气供应系统，并在中心气化剂供应系统和外环气化剂供应系统的管道（可控阀门之前的管道段）中加入水蒸气；
逐步调整各系统供应量，调至干煤粉气化炉正常工作所需的工艺参数值，根据不同炉型和具体情况而定，无统一的参数值。
所述煤粉-空气供应系统提供的空气就是泛指的空气，所述中心气化剂供应系统和外环气化剂供应系统提供的气化剂可为氧气或/和水蒸气，所述置换气供应系统提供的置换气可为氮气或二氧化碳，所述煤粉-运载气供应系统提供的运载气可为氮气或二氧化碳，需根据情况进行具体选择。
本发明带来的有益效果如下：
1、采用等离子直接点燃煤粉方式，可以用燃煤代替以往燃油和燃气的方式，降低干煤粉气化炉启动成本；
2、采用中心管物料供应系统切换方式，只需通过一个烧嘴则可以完成点火、开工和运行全过程功能，有效降低了设备制造难度和操作复杂性。
附图说明
图1 为本发明复合烧嘴的结构示意图
其中附图标记为：1等离子发生器，2法兰，3中心管，4中部法兰，5内环管，6底部法兰，7外环管，8引弧装置，9连接煤粉-空气供应系统的管道，10连接置换气供应系统的管道，11连接中心气化剂供应系统的管道，12连接煤粉-运载气供应系统的管道，13连接外环气化剂供应系统的管道。
具体实施方式
如图1所示，采用等离子点火的干煤粉气化炉复合烧嘴系统，包括外环管7、内环管5和中心管3，所述中心管3底端套接于内环管5内，内环管5底端套接于外环管7内，所述中心管3的顶端设置有等离子发生器1，中心管3与等离子发生器1之间通过法兰2连接；所述中心管3上还设置有分别与煤粉-空气供应系统、中心气化剂供应系统和置换气供应系统相连的管道9、10、11，内环管5上设置有与煤粉-运载气供应系统相连的管道12，外环管7上设置有与外环气化剂供应系统相连的管道13；所述等离子发生器1连接有引弧装置8，引弧装置8穿过法兰中心孔插接在中心管3内。
所述外环管7和内环管5之间通过法兰6连接，内环管5与中心管3之间也通过法兰4连接。
所述中心管3与煤粉-空气供应系统、中心气化剂供应系统和置换气供应系统相连的管道上均设置有可控阀门，用于分别调节该三个系统通入煤粉-空气、中心气化剂和置换气的用量。
所述内环管5设置的管道上设置有可控阀门，用于调节煤粉-运载气的用量。
所述外环管7与外环气化剂供应系统相连的管道上设置有可控阀门，用于了解外环气化剂的用量。
干煤粉气化炉点火过程为：
首先由煤粉-空气供应系统供应点火和烘炉用燃料，同时外环气化剂供应系统供应适量氧气；
启动等离子发生器1，将空气电离为高温的空气等离子体，并通过引弧装置8将等离子弧引至中心管3前端，利用高温的等离子体点燃中心管3喷出的煤粉-空气混合物，随后打开与内环管5相连接的煤粉-运载气供应系统，这时加大外环管7中氧气供应量；
当由内环管5喷出的煤粉被点燃且稳定后，关闭等离子发生器1，调整煤粉-空气和氧气的供应量和比例，开始进行气化炉的烘炉；
气化炉加热到预定温度和压力后，将与中心管3连接的煤粉-空气供应系统关闭，同时打开置换气供应系统，以惰性的置换气吹扫中心管3内残留的煤粉-空气，以免煤粉接触到即将进入的气化剂（特别当气化剂采用氧气时）；
置换气的通入时间根据实际情况进行严格控制，太短不能将煤粉与氧气隔离开，太长则可能使炉内温度降低，造成熄火；
然后，切换到中心气化剂供应系统，即打开中心气化剂供应系统，同时关闭置换气供应系统，并在中心气化剂供应系统和外环气化剂供应系统的管道（可控阀门之前的管道段）中加入水蒸气；
逐步调整各系统供应量，调至干煤粉气化炉正常工作所需的工艺参数值。
逐步调整各系统供应量，调至干煤粉气化炉正常工作所需的工艺参数值，根据不同炉型和具体情况而定，无统一的参数值。
Claims (9)
1.采用等离子点火装置的干煤粉气化炉复合烧嘴系统，其特征在于：包括外环管（7）、内环管（5）和中心管（3），所述中心管（3）底端套接于内环管（5）内，内环管（5）底端套接于外环管（7）内，所述中心管（3）的顶端设置有等离子发生器（1），中心管（3）与等离子发生器（1）之间通过法兰（2）连接；所述中心管（3）上还设置有分别与煤粉-空气供应系统、中心气化剂供应系统和置换气供应系统相连的管道，内环管（5）上设置有与煤粉-运载气供应系统相连的管道（12），外环管（7）上设置有与外环气化剂供应系统相连的管道（13）；所述等离子发生器（1）还连接有引弧装置（8），引弧装置（8）穿过法兰中心孔插接在中心管（3）内。
2.根据权利要求1所述的采用等离子点火装置的干煤粉气化炉复合烧嘴系统，其特征在于：所述外环管（7）和内环管（5）之间通过法兰（6）连接，内环管（5）与中心管（3）之间也通过法兰（4）连接。
3.根据权利要求1所述的采用等离子点火装置的干煤粉气化炉复合烧嘴系统，其特征在于：所述中心管（3）与煤粉-空气供应系统、中心气化剂供应系统和置换气供应系统相连的管道上均设置有可控阀门。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的采用等离子点火装置的干煤粉气化炉复合烧嘴系统，其特征在于工作过程如下：
首先由煤粉-空气供应系统供应点火和烘炉用燃料，同时外环气化剂供应系统供应氧气，启动等离子发生器（1），将空气电离为高温的空气等离子体，并通过引弧装置（8）将等离子弧引至中心管（3）前端，通过等离子弧点燃中心管（3）喷出的煤粉-空气混合物，随后打开与内环管（5）相连接的煤粉-运载气供应系统，此时加大外环气化剂供应量；
当由内环管（5）喷出的煤粉被点燃且稳定后，关闭等离子发生器（1），调整煤粉-空气和氧气的供应量和比例，开始进行气化炉的烘炉；
气化炉加热到预定温度和压力后，将与中心管（3）连接的煤粉-空气供应系统关闭，同时打开置换气供应系统，以惰性的置换气吹扫中心管（3）内残留的煤粉-空气；
然后，切换到中心气化剂供应系统，即打开中心气化剂供应系统，同时关闭置换气供应系统，并在中心气化剂供应系统和外环气化剂供应系统的管道中加入水蒸气；
调整各系统供应量，调至干煤粉气化炉的工作工艺参数值。
5.根据权利要求4所述的采用等离子点火装置的干煤粉气化炉复合烧嘴系统，其特征在于：所述中心气化剂供应系统和外环气化剂供应系统提供的气化剂为氧气。
6.根据权利要求4所述的采用等离子点火装置的干煤粉气化炉复合烧嘴系统，其特征在于：所述中心气化剂供应系统和外环气化剂供应系统提供的气化剂为水蒸气。
7.根据权利要求4所述的采用等离子点火装置的干煤粉气化炉复合烧嘴系统，其特征在于：所述中心气化剂供应系统和外环气化剂供应系统提供的气化剂为氧气和水蒸气。
8.根据权利要求4所述的采用等离子点火装置的干煤粉气化炉复合烧嘴系统，其特征在于：所述置换气供应系统提供的置换气为氮气或二氧化碳。
9.根据权利要求4所述的采用等离子点火装置的干煤粉气化炉复合烧嘴系统，其特征在于：所述煤粉-运载气供应系统提供的运载气可为氮气或二氧化碳。
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