CN102187155B - 用于在含碳燃料汽化情况下点燃和运行燃烧器的方法 - Google Patents

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Abstract

其中一个所述汽化燃烧器构造为启动燃烧器(15)；至少一个导燃器(2)用于所述启动燃烧器的点火；所述导燃器通过电点火装置(9)点火；其中通过所述导燃器(2)在所述启动燃烧器(15)中点燃由燃气和含氧气体组成的可燃气体混合物；其中在所述启动燃烧器(15)点火之后，由所述启动燃烧器点燃至少一个另外的汽化燃烧器；以及所述启动燃烧器(15)通过更换介质作为含碳燃料的其中一个汽化燃烧器继续工作。

Description

用于在含碳燃料汽化情况下点燃和运行燃烧器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在采用至少两个汽化燃烧器的情况下在含碳燃料汽化时点燃和运行燃烧器的方法。
背景技术
DE102005048488A1公开了这样一种方法，其中由一个导燃器对多个煤粉燃烧器（Staubbrenner）进行点火。其他的点火方法例如采用所谓的点火枪（Zündlanze），如DE3227155Al所示，其中，为使这种可移动的点火辅助装置穿过燃烧室壁需要额外的费用，这造成这种装置变得昂贵。EP0347002B1、EP0511479A1、US408628、US5273212、DD231962A或DD241457A示出其他的示例。
现有技术还可参见DE19641843A1、DE19529994C2、DE10024003A1、DE10019198A1、DE734927A、EP0095103B1、WO2008/055829A1或AT286072B。
这些已知方法的缺点主要在于，导燃器或者说点火燃烧器仍然保持在运行中，并且此时需要持续的燃气和氧气或者空气流，以避免被残渣等堵塞。此时，尤其在汽化器壁上残渣流较高时，保持相应出口畅通是存在问题的。如上所述，采用可移动的点火枪因其他原因是造价昂贵且存在问题的。用于汽化的输入通道在此在点火燃烧器进入之前必须得到检查，通常还应当进行清洁，必须更换密封部等，这些工作必须在无压力的状态下执行。
如果要执行这些工作，那么汽化器和下游的气体处理装置（包括H2S和COS去除）首先被卸压并且进行惰性化，此时被惰性气体稀释的燃气通常会被烧掉（abgefackelt）。在点火燃烧器点火之后必须接着例如以0.5bar/min慢慢地增加压力，并且惰性气体通过在汽化器中生成的气体被挤出，其中被挤出且与燃气混合的气体又必须在火炬中烧掉。该过程不仅费时，而且还消耗大量点火燃料，并且因火炬而产生相应很高的排放值。
发明内容
从此出发，本发明的目的在于以高压情况下以短暂的起动时间实现压力汽化的起动，在避免在导燃器或者说点火燃烧器中持续消耗燃气的情况下无需预先惰化气体室，其中在点火燃烧器静止情况下其也得到防污染保护。
根据本发明，利用开头所述方式的方法如此实现该目的，即，其中一个所述汽化燃烧器构造为启动燃烧器；至少一个导燃器用于所述启动燃烧器的点火；所述导燃器通过电点火装置点火；其中通过所述导燃器在所述启动燃烧器中点燃由燃气和含氧气体组成的可燃的气体混合物；其中在所述启动燃烧器点火之后，由所述启动燃烧器对至少一个另外的汽化燃烧器进行点火；以及所述启动燃烧器通过更换介质作为含碳燃料的其中一个汽化燃烧器继续工作。
通过按照级联方式实现的点火可以达到一系列优点，其尤其使得能够在高压下点火，并且省略了可运动或可移动的点火装置。因此也就不必在每次起动之前清洁可移动点火燃烧器的输入通道和更换相应通道的密封件。根据本发明的方法尤其允许，在使用导燃器的情况下多个汽化燃烧器可以在起动时作为启动燃烧器工作。
无需对气体室进行惰性化就可以在汽化燃烧器点火之前快速提升压力，在起动或者说开始时避免因烧掉而造成的排放，仅列出其中几个优点。
由从属权利要求得到本发明的一些实施方式。
在此可以对各个导燃器进行点火，从而接下来可以将通过相应的汽化燃烧器生成的可燃混合物和由此形成的火焰用于点燃来自其他的汽化燃烧器的燃气/氧气混合物。此时，点火火焰的效能和稳定性得以提高。它也可以对其他的碳燃烧器进行点火，其中起动程序的调节及监控方案被大幅度简化。
本发明方法的另一个实施方式在于，在启动燃烧器的点火之后，为避免堵塞而向所述导燃器额外地施加气体混合物，所述气体混合物包括二氧化碳和/或蒸汽和/或氧气，必要时也包括惰性气体，并且所述气体混合物参与汽化反应，从而导燃器完全集成在该汽化系统中。
同样有利的是，导燃器首先在低于作为气体燃烧器工作的汽化燃烧器的功率的50%的情况下并且在氧气过量系数（Sauerstoffüberschusszahl）为0.8至1.2的情况下被点火，其中也可以规定，为了加速含氧混合物在汽化器内的点燃，所述导燃器被施加氧气过量系数小于0.8的过量燃料。
在汽化器点火时的一个协助措施在于，对导燃器的点火火焰进行监控，其中如此地监控火焰，即：在识别到火焰之时关断导燃器的点火元件。
如果火焰由离子火焰监控器监控，那么导燃器的点火元件可以用作相应的电极，这在本发明中也有规定。
根据本发明可以采用光学式火焰监控器，或者采用点火元件的电阻抗的改变来识别火焰。
上述任务通过一个装置如此解决，即：导燃器配有中心的喷嘴头，所述喷嘴头被燃烧器管包围，所述燃烧器管在燃气流动方向上超出所述喷嘴头，其中在所述燃烧器管腔内设有至少一个电点火装置，并且在流动方向上在电点火装置的下游设有所述燃烧器管的横截面收缩部。
利用该实施方式例如可以采用电加热的陶瓷炽热元件（Glühelement）。燃烧器管的横截面收缩部负责在喷嘴区域内形成涡流，以使热的气体返回喷嘴汇合口周围，并且点燃由新鲜送入的气体构成的冷的混合物，并且可以额外地设定更高的涡流等级，以简化点火。从而火焰可以通过相应的缩颈结构而得以稳定。
如已在前面较远处所述的那样，重要的是监控导燃器的火焰，在此根据本发明，给燃烧器管配设至少一个火焰监控元件，例如光学式火焰监控器，其具有通向相应电子元件的玻璃纤维导管。
如后文中还要详细说明的那样，根据本发明的燃烧器具有环形通道，通过启动燃烧器的第一环形通道不仅在点火期间而且在正常工作中均可以输入含氧的气体，其方式在于：导燃器的汇合口被干净的气体包围。如果导燃器在点火之后为了避免堵塞而被施以气体混合物，那么其优点在于，过量燃料能够与来自第一环形通道的氧气反应。
附图说明
结合附图根据下述的实施例的说明得到本发明的其他特征、细节和优点。图中：
图1以简化视图示出根据本发明的导燃器的剖视图；
图2示出图1中箭头II方向的导燃器的俯视图；以及
图3示出汽化燃烧器，其具有中心集成的导燃器。
具体实施方式
总体以1表示的装置用于在含碳燃料汽化情况下点燃和运行燃烧器，该装置主要由导燃器所构成，它图1中示意性简化示出并以2来表示，该导燃器具有燃气喷嘴3，其在4中被供以相应的燃气，其中，该燃气喷嘴3配有空气供给通道5，该空气供给通道同心环绕该燃气喷嘴3。在图中未示出的点火火焰的流动方向上，燃烧器管7包围以6来表示的喷嘴头。
如图1所示，电点火元件、如炽热元件9伸入由燃烧器管7构成的管腔8中，该电点火元件为了点燃燃气空气混合物通过电导线10与相应电源连接。为了形成稳定火焰和最佳燃烧性能，一个总体以11表示的缩颈结构以朝向所产生的火焰的定向伸入由燃烧器管7构成的腔室内，以便形成气体的涡流和环流，这在图1中以虚线用椭圆形12表示。
导燃器2优选位于汽化燃烧器的中央通道内，从而避免被通过内部环形通道流出的气体所污染。另外，中央的导燃器通道可以被气体冲刷。
另外，如图2所示，在燃烧器头6上还设有由保护管14包围的光学式火焰监控元件13。具有台阶的缩颈结构11在此在图2中没有专门表现出来，以便能够示出元件9和13。
如图3所示，导燃器2可以表示为总体上以15表示的汽化燃烧器的整体式组成部分，此时简化地示出汽化燃烧器的各个环形室以及输入室。该汽化燃烧器15可以如上所述用作为启动燃烧器（Start-up-Brenner）。
在图3中，以16来表示用于主要氧气的环形室或者说环形通道，以17来表示用于燃料（如气体或者悬浊体（Staubsuspension））的环形通道，以18来表示用于辅助氧气的环形通道，并且以19来表示用于惰性或者低氧含量的气体、例如氮气、二氧化碳、蒸汽或者蒸汽+氧气的环形通道。最后，图3还以20表示汽化燃烧器的外管，以21表示汽化燃烧器的汇合口，以22表示导燃器的汇合口。
按照有利方式，在汽化燃烧器的相邻通道和导燃器中更换介质的示例。
也可以为了冲刷相应的通道，使惰性气体流过环形通道16至19。这样例如可以使惰性气体流过通道6，从而避免在导燃器22的汇合口区域内出现污染。
椭圆形回流区域12的尺寸可以受到长度/直径（L/D）之比的影响。
用于监控火焰的监控元件13可以是透镜系统，其可以被施加冲刷空气，以避免污染或者也用于冷却。它可以由保护管（图2中的保护管14）包围。监控元件也可以通过合适的导光系统来实现。
该监控元件可以与燃气供给的喷嘴通道平行地集成。
另一种可行实施方案采用以下的方式方法，即：该监控元件居中地集成在燃气供给通道之内，从而通过喷嘴通道进行火焰监控。
该监控元件一方面可以识别导燃器的火焰，在导燃器关断的情况下通过采用信号也可以将该监控元件用于识别作为气体燃烧器工作的碳燃烧器（Kohlebrenner）的火焰。
下面是根据本发明的装置的工作方式：
向导燃器2或者中央喷嘴3输送燃气和燃烧所必需的空气。该气体混合物流入燃烧器管7的以8来表示的内腔，以9来表示的电的点火元件（例如炽热元件）伸入到该燃烧器管7的内腔中，其中这种炽热元件的位置如此设置，使得保证燃料/空气混合物的最佳点燃。这例如可以是薄弱通流的位置，在该位置处，在点火之前发生燃气/氧气混合物的回流，或者在点火之后发生热废气的回流。
未示出这样的可行方案，即：可以设置多个炽热元件9，如前所述它们也可以用于测量离子流。
燃烧器管7可以利用具有台阶的缩颈结构11来稳定管内的火焰，在此通过该缩颈结构使热废气中的一部分转向，并且增强环流12。由此例如利用环流的热废气将提供的气体的新鲜的冷的混合物可靠地加热超过点火温度。火焰从燃烧器管7进入汽化腔中，并且然后在那里点燃由燃气和氧化剂构成的可燃气体混合物，其在点火期间从该汽化燃烧器的环形通道16至19中流出。在汽化燃烧器点火之后，不仅可以通过导燃器4的燃气供给管路，也可以通过空气输入管路5来向燃烧室提供汽化介质，如二氧化碳、蒸汽或者具有氧气的混合物，从而确保在导燃器中不会形成灰尘积存或者烧结。
当然，本发明不限于所示的实施例。只要不脱离本发明基本思想，那么其他的实施方式也是可行的。例如在导燃器中可以更换相应介质的可选的注入，并且该可选的注入可以匹配于相应的应用场合，导燃器可以在燃气过量的情况下工作，在导燃器中的燃烧剂可以由空气或具有氮气或二氧化碳或蒸汽的氧气构成，以便例如在氧气缺乏的燃烧情况下避免形成炭黑，但是也可以是富氧的空气，氧气输入可以在具有涡流和没有涡流的情况下实现，等等。

Claims (8)

1.用于在采用至少两个汽化燃烧器的情况下在含碳燃料汽化时点燃和运行燃烧器的方法，
其特征在于，
其中一个所述汽化燃烧器构造为启动燃烧器；
至少一个导燃器用于所述启动燃烧器的点火；
所述导燃器通过电的点火装置点火；
其中，通过所述导燃器在所述启动燃烧器中点燃由燃气和含氧气体组成的可燃气体混合物；
其中，在所述启动燃烧器点火之后，由所述启动燃烧器点燃至少一个另外的汽化燃烧器；以及
所述启动燃烧器通过更换介质作为含碳燃料的其中一个汽化燃烧器继续工作。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
在所述启动燃烧器点火之后，为避免堵塞而向所述导燃器施加气体混合物，所述气体混合物含有二氧化碳和/或蒸汽和/或氧气，并且所述气体混合物参与汽化反应。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
所述导燃器首先在低于作为气体燃烧器工作的汽化燃烧器的功率的50%的情况下并且在氧气过量系数为0.8至1.2的情况下被点火。
4.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
为了加速含氧混合物在汽化器内的点燃，所述导燃器被施加氧气过量系数小于0.8的过量燃料。
5.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
监控所述导燃器的火焰，并且在识别到所述火焰的情况下关断所述导燃器的点火元件。
6.根据权利要求5所述的方法，
其特征在于，
为了监控所述导燃器的火焰而采用离子火焰监控器，其中所述点火元件用作电极。
7.根据权利要求5所述的方法，
其特征在于，
采用光学式火焰监控器，其中光信号通过透镜和波导管传递给探测器。
8.根据权利要求5所述的方法，
其特征在于，
利用所述点火元件的电阻抗的改变，来监控所述导燃器的火焰。
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