CN105090944A - 燃烧器、气流床气化炉及气流床气化炉的燃烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃烧器、气流床气化炉及气流床气化炉的燃烧方法，燃烧器包括第一管体、第二管体、第三管体、第四管体以及第五管体。第一管体内为第一气化剂通道，第二管体套设在第一管体外侧，第二管体和第一管体之间为煤粉通道，第三管体套设在第二管体外侧，第三管体和第二管体之间为燃料通道，第四管体套设在第三管体外侧，第四管体和第三管体之间为第二气化剂通道，第五管体套设在第四管体外侧，第五管体和第四管体之间为冷却液通道。该燃烧器能完成点火、开工、投煤功能，因此简化了燃烧工艺，提高了燃烧效率，且设置两个气化剂通道，使得煤粉与气化剂两次混合，提高了煤粉与气化剂的混合效果，有利于提高煤粉的碳转化效率。

Description

燃烧器、气流床气化炉及气流床气化炉的燃烧方法

技术领域

本发明涉及燃烧技术，尤其涉及一种燃烧器、气流床气化炉及气流床气化炉的燃烧方法。

背景技术

在气流床气化炉设备中，燃烧器是其中一个重要部件，用于完成点火、开工以及投煤功能。

现有技术中，气流床气化炉的燃烧器包括三个独立的燃烧器：点火燃烧器、开工燃烧器和投煤燃烧器，由这三个燃烧器分别完成点火、开工和投煤功能。首先由点火燃烧器负责将燃料点燃，再由开工燃烧器持续向气流床气化炉的炉膛内注入燃料，燃料在炉膛内持续燃烧产生热量，使炉膛内温度持续升高，当炉膛内温度升高到投煤温度时，再由投煤燃烧器向炉膛内投入煤粉，煤粉在炉膛内燃烧并气化。其中，投煤燃烧器中设置有一个煤粉通道和一个气化剂通道，煤粉和气化剂进行一次混合后即进入炉膛进行燃烧气化。

但是，现有技术中使用三个燃烧器分别完成点火、开工和投煤功能，使得燃烧器的结构庞大、操作复杂；并且，投煤燃烧器中煤粉和气化剂只能做到一次混合，导致煤粉和气化剂不能高效混合，进而影响煤粉的碳转化效率。

发明内容

本发明提供一种燃烧器、气流床气化炉及气流床气化炉的燃烧方法，用以解决现有技术中燃烧器结构庞大、操作复杂并且煤粉的碳转化效率低的问题。

本发明实施例的第一方面提供一种燃烧器，包括：第一管体、第二管体、第三管体、第四管体以及第五管体；

所述第一管体内形成第一气化剂通道，所述第二管体套设在所述第一管体外侧，所述第二管体和所述第一管体之间形成煤粉通道；

所述第三管体套设在所述第二管体外侧，所述第三管体和所述第二管体之间形成燃料通道；

所述第四管体套设在所述第三管体外侧，所述第四管体和所述第三管体之间形成第二气化剂通道；

所述第五管体套设在所述第四管体外侧，所述第五管体和所述第四管体之间形成冷却液通道，其中，所述冷却液通道的两端采用密封板密封。

本发明实施例的第二方面提供一种气流床气化炉，包括：至少一个上述的燃烧器。

本发明实施例的第三方面提供一种气流床气化炉的燃烧方法，所述气流床气化炉包括一个上述的燃烧器，所述方法包括：

在所述燃烧器的燃料通道内通入燃料，在所述燃烧器的第二气化剂通道内通入气化剂，并对所述燃烧器进行点火，将所述气流床气化炉的炉膛温度升高至预设温度；

在所述燃烧器的第一气化剂通道及第二气化剂通道内通入气化剂，在煤粉通道内通入煤粉，同时，持续向所述燃料通道内通入燃料，当煤粉点燃时，停止燃料通入，并将点火器退出；

将所述第一气化剂通道及第二气化剂通道内的气化剂流量调整为预设流量，且将所述第一气化剂通道及第二气化剂通道内的气化剂浓度调整为预设浓度。

本发明实施例的第四方面提供一种气流床气化炉的燃烧方法，所述气流床气化炉包括多个上述的燃烧器，所述方法包括：

在多个所述燃烧器的燃料通道内通入燃料，在多个所述燃烧器的第二气化剂通道内通入气化剂，按照预设顺序依次对多个所述燃烧器进行点火，将所述气流床气化炉的炉膛温度升高至预设温度；

在多个所述燃烧器的第一气化剂通道及第二气化剂通道内通入气化剂，并持续在多个所述燃烧器的燃料通道内通入燃料；

在第一燃烧器的煤粉通道内通入煤粉，在所述煤粉点燃后，在第二燃烧器的煤粉通道内通入煤粉，依次循环，直到多个所述燃烧器的煤粉全部点燃；

将各所述燃烧器的第一气化剂通道及第二气化剂通道内的气化剂流量调整为预设流量，且将各所述燃烧器的第一气化剂通道及第二气化剂通道内的气化剂浓度调整为预设浓度。

本发明提供的燃烧器，能够同时完成点火、开工、投煤功能，因此简化了燃烧工艺，提高了燃烧效率，并且，本发明提供的燃烧器设置了第一气化剂通道和第二气化剂通道这两个气化剂通道，煤粉从煤粉通道通入后，首先同第一气化剂通道通入的气化剂进行混合，再与第二气化剂通道通入的气化剂再一次混合，即该燃烧器使得煤粉与气化剂进行两次混合，从而大大提高了煤粉与气化剂的混合效果，更有利于煤粉后续的点燃，进而有利于提高煤粉的碳转化效率。

本发明提供的气流床气化炉的燃烧方法，使得煤粉在进入气流床气化炉之前就开始燃烧，从而保证煤粉在进入气流床气化炉之后能够更充分的燃烧，从而有利于提高提高煤粉的碳转化效率。

附图说明

图1为本发明提供的燃烧器的实施例一的结构示意图；

图2为本发明提供的燃烧器的实施例二的结构示意图；

图3为本发明提供的燃烧器实施例二的盖板的结构示意图；

图4为本发明提供的燃烧器的实施例三的结构示意图；

图5为本发明提供的气流床气化炉的实施例一的结构示意图；

图6为本发明提供的气流床气化炉的燃烧方法的实施例一的流程示意图；

图7为本发明提供的气流床气化炉的燃烧方法的实施例二的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明提供的燃烧器的实施例一的结构示意图，如图1所示，燃烧器包括第一管体1、第二管体2、第三管体3、第四管体4、第五管体5。

第一管体1内形成第一气化剂通道，第二管体2套设在第一管体1外侧，第二管体2和第一管体1之间形成煤粉通道。

第三管体3套设在第二管体2外侧，第三管体3和第二管体2之间形成燃料通道。

第四管体4套设在第三管体3外侧，第四管体4和第三管体3之间形成第二气化剂通道。

第五管体5套设在第四管体4外侧，第五管体5和第四管体4之间形成冷却液通道，其中，冷却液通道的两端采用密封板密封。

可选地，第一管体1、第二管体2、第三管体3、第四管体4以及第五管体5为钢管结构。

具体地，第一气化剂通道和第二气化剂通道用于通入气化剂，例如富氧空气；煤粉通道用于通入待燃烧的煤粉，煤粉通入之后与气化剂充分混合；燃料通道用于通入燃料，例如液化石油气或天然气等，通入的燃料经过点火器点火之后点燃，进而用来点燃与气化剂混合后的煤粉；冷却液通道用于通入冷却液，以对燃烧器降温，避免燃烧器工作时由于温度太高而出现异常。具体地，需要点火时，可以临时拿一个点火器插入该燃烧器的第二气化剂通道内，进行点火，以使燃料、气化剂进行燃烧。

本实施例中，燃烧器包括了第一管体1、第二管体2、第三管体3、第四管体4以及第五管体5，上述五个管体内分别用来通入气化剂、煤粉、燃料和冷却液，在具体实施过程中，通过合理地设置操作步骤，该燃烧器即可完成点火、开工、投煤功能，从而使得点火、开工、投煤功能由同一个燃烧器完成，因此大大简化了燃烧工艺，提高了燃烧效率。进一步地，该燃烧器设置了第一气化剂通道和第二气化剂通道这两个气化剂通道，煤粉从煤粉通道通入后，首先同第一气化剂通道通入的气化剂进行混合，再与第二气化剂通道通入的气化剂再一次混合，即该燃烧器使得煤粉与气化剂进行两次混合，从而大大提高了煤粉与气化剂的混合效果，更有利于煤粉后续的点燃，进而有利于提高煤粉的碳转化效率。

图2为本发明提供的燃烧器的实施例二的结构示意图，在上述实施例一的基础上，如图2所示，第一管体1包括第一子段11和第二子段12，其中第二子段12设为喇叭形管体，并且，第二子段12上设有多个第一通孔121。

进一步地，第二管体2的第一端设有盖板7，盖板7盖设在第一管体1的第一端和第二管体2的第一端上。

图3为本发明提供的燃烧器实施例二的盖板的结构示意图，如图3所示，盖板7与第一管体1的第一端对应的部分上设有第二通孔71，盖板7与第二管体2的第一端对应的部分上设有多个第三通孔72。

可选地，盖板7的上的第二通孔71的直径可以与第一管体1的第二子段12的第一端直径相同，从而保证气化剂的流出速度。

优选地，多个第一通孔121均匀分布于第二子段12上，多个第三通孔72均匀分布于盖板7上。

具体实施过程中，煤粉首先进入煤粉通道，之后，部分煤粉经第一管体1的第二子段12上的多个第一通孔121进入第一管体内，即第一气化剂通道内，进行雾化并与气化剂混合，其余的煤粉经盖板7上的多个第三通孔72流出煤粉通道，也实现了雾化，这两部分煤粉在盖板7的外部汇合后，再与第二气化剂通道中的气化剂进行再次混合，以保证煤粉在点燃前进行了充分雾化并与气化剂进行了充分混合。

本实施例中，第一管体1的第二子段12为喇叭形管体，并在该喇叭形管体上设置多个通孔，第二管体2上盖设盖板7，盖板7上也设有多个通孔，由于煤粉是从多个小孔进入第一气化剂通道或者从多个小孔流出煤粉通道，使得煤粉实现了高效雾化，经过高效雾化的煤粉再与气化剂进行充分混合，再点燃后能够进行更加充分的燃烧，从而能够提高煤粉的碳转化效率。

图4为本发明提供的燃烧器的实施例三的结构示意图，在上述实施例二的基础上，如图4所示，第三管体3的第一端为第一缩口部31，第一缩口部31与第二管体2的外壁连接，第一缩口部31上设有多个第四通孔311。第四管体4的第一端为第二缩口部41，第二缩口部41与第五管体5的内壁连接。

将第三管体3的第一端设置为缩口结构，并在缩口结构上设置多个通孔，使得燃料从第三管体内，即燃料通道流出后，能够更加均匀，从而更利于煤粉的点燃。

优选地，如图4所示，该燃烧器还包括旋流装置8，旋流装置8套设在第三管体3的外壁上，且旋流装置8的外壁抵靠在第四管体4的内壁上。并且，旋流装置8与第二缩口部41之间具有第一预设距离。

优选地，第一预设距离可以设置在100毫米至150毫米之间。

在燃烧器中设置旋流装置8，一方面能够对第二气化剂通道外的管体起到支撑作用，另一方面，从第二气化剂通道通入的气化剂经过旋流装置之后会变成旋流，旋流喷出的气化剂在出口处具有较高的切向速度，这种高的切向速度能够增强对煤粉的冲击力，使得煤粉更加高效的雾化以及与气化剂混合，有利于煤粉后续的点燃，进而有利于提高煤粉的碳转化效率。

优选地，如图4所示，也可以在该燃烧器内固定设置一个点火器，即该燃烧器自身包括：点火器6，该点火器6插设在第二气化剂通道内。并且，点火器6与第四管体4的内壁之间具有第二预设距离。

其中，第二预设距离可以设置在5毫米至15毫米之间。

通过设置第二预设距离，能够使得燃料从多个第四通孔311流出后更容易被成功地点燃。

优选地，参照图1、图2和图4，第四管体4的第一端与第一管体1的第一端之间具有第三预设距离。第三预设距离可以设置在5毫米至15毫米之间。通过在第四管体4的第一端与第一管体1的第一端之间设置第三预设距离，能够使得与第一气化剂通道内的气化剂混合之后的煤粉经过一定距离的流动后再继续与第二气化剂通道内的气化剂混合，从而进一步地提高煤粉同气化剂的混合效果，有利于煤粉后续的点燃，进而有利于提高煤粉的碳转化效率。

使用上述实施例一至实施例三所述的燃烧器，能够同时完成点火、开工和投煤功能；燃烧器中分别设置第一气化剂通道和第二气化剂通道，使得煤粉在与第一气化剂通道的气化剂混合后，再与第二气化剂通道的气化剂混合，即和气化进行两次混合，从而保证煤粉和气化剂的高效混合，有利于煤粉后续的点燃；燃烧器的第一管体出口为喇叭形结构，并设置多个通孔，第一管体和第二管体上盖设盖板，盖板上设置通孔，使得煤粉在与气化剂混合的同时实现了高效的雾化，也有利于煤粉的点燃；燃烧器的第三管体的缩口部设置多个通孔，使得燃料流出时更加均匀，也有利于煤粉点燃；另外，燃烧器中设置旋流装置，旋流装置能够对管体起到支撑作用，也能够将气化剂的流出方向变为旋流，进而促进煤粉与气化剂的混合，也有利于煤粉的点燃，进而有利于提高煤粉的碳转化效率。

图5为本发明提供的气流床气化炉的实施例一的结构示意图，如图5所示，气流床气化炉9包括至少一个上述实施例所述的燃烧器91。

具体地，燃烧器91可以通过法兰与气流床气化炉9连接，并穿入气流床气化炉9的内壁。

图6为本发明提供的气流床气化炉的燃烧方法的实施例一的流程示意图，该方法适用于气流床气化炉中包含一个燃烧器的情况。如图6所示，该方法包括：

S101、在燃烧器的燃料通道内通入燃料，在燃烧器的第二气化剂通道内通入气化剂，并对燃烧器进行点火，将气流床气化炉的炉膛温度升高至预设温度。

可选地，本实施例的燃烧方法的执行主体可以为控制器，该控制器可以与气化炉中燃烧器的各个通道的阀门通信连接，该控制器根据预设程序来控制气化剂、燃料、煤粉原料入口的阀门，使得气化剂、燃料、煤粉按照预设程序通入燃烧器，进而保证燃烧器正常工作。

在上述步骤中，使用点火器对燃烧器点火后，持续在燃料通道内通入燃料，燃料燃烧不断产生热量，从而使得气流床气化炉的炉膛温度不断升高到预设温度。

需要说明的是，在对燃烧器点火后，如果燃料没有被点燃，则需要切断燃料及气化剂的通入，同时，向燃料通道和第二气化剂通道内通入氮气将原燃料和气化剂排出，防止产生爆炸等异常情况。氮气通入完成后，重新执行上述步骤直至燃料被点燃。

S102、在燃烧器的第一气化剂通道及第二气化剂通道内通入气化剂，在煤粉通道内通入煤粉，同时，持续向所述燃料通道内通入燃料，当煤粉点燃时，停止燃料通入，并将点火器退出。

S103、将第一气化剂通道及第二气化剂通道内的气化剂流量调整为预设流量，且将所述第一气化剂通道及第二气化剂通道内的气化剂浓度调整为预设浓度。

具体地，可以根据工艺要求对气化剂的流量和浓度进行调整。

本实施例中，开始向煤粉通道通入煤粉后，并不立即停止燃料通入，而是继续通入燃料，通入的燃料能够使得煤粉燃烧，从而使得煤粉在进入气流床气化炉之前就开始了燃烧，这样，当煤粉进入气流床气化炉之后就可以更加充分燃烧，从而解决了现有技术中煤粉仅在进入气流床气化炉之后燃烧而存在的燃烧不充分的问题。

图7为本发明提供的气流床气化炉的燃烧方法的实施例二的流程示意图，该方法适用于气流床气化炉中包含多个燃烧器的情况。如图7所示，该方法包括：

S201、在多个燃烧器的燃料通道内通入燃料，在多个燃烧器的第二气化剂通道内通入气化剂，按照预设顺序依次对多个燃烧器进行点火，将气流床气化炉的炉膛温度升高至预设温度。

可选地，本实施例的燃烧方法的执行主体可以为控制器，该控制器根据预设程序来控制气化剂、燃料、煤粉原料入口的阀门，使得气化剂、燃料、煤粉按照预设程序通入燃烧器，进而保证燃烧器正常工作。

该步骤中针对每个燃烧器的操作方法与图6中步骤S101的方法相同，此处不再赘述。

S202、在多个燃烧器的第一气化剂通道及第二气化剂通道内通入气化剂，并持续在多个燃烧器的燃料通道内通入燃料。

S203、在第一燃烧器的煤粉通道内通入煤粉，在煤粉点燃后，在第二燃烧器的煤粉通道内通入煤粉，依次循环，直到多个所述燃烧器的煤粉全部点燃。

该步骤中，首先向第一燃烧器的煤粉通道内通入煤粉，而其他燃烧器不通煤粉，使得所有燃烧器的燃料都用于第一燃烧器的煤粉的点燃，从而使得第一燃烧器的煤粉被快速的点绕，再以相同的方法，逐个点燃其他燃烧器中的煤粉，从而使得所有燃烧器中的煤粉都被快速点燃。

S204、将各燃烧器的第一气化剂通道及第二气化剂通道内的气化剂流量调整为预设流量，且将各所述燃烧器的第一气化剂通道及第二气化剂通道内的气化剂浓度调整为预设浓度。

具体地，可以根据工艺要求对气化剂的流量和浓度进行调整。

本实施例中，当多个燃烧器都点火成功后，继续向多个燃烧器中通入燃料，并且依次仅向一个燃烧器中通入煤粉，而其他燃烧器中的燃料都用于这个燃烧器中煤粉的点燃，使得这个燃烧器中的煤粉被快速的点燃，从而实现多个燃烧器中的煤粉在进入气流床气化炉之前就快速的燃烧，保证了煤粉的碳转化效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种燃烧器，其特征在于，包括：第一管体、第二管体、第三管体、第四管体以及第五管体；

所述第一管体内形成第一气化剂通道，所述第二管体套设在所述第一管体外侧，所述第二管体和所述第一管体之间形成煤粉通道；

所述第三管体套设在所述第二管体外侧，所述第三管体和所述第二管体之间形成燃料通道；

所述第四管体套设在所述第三管体外侧，所述第四管体和所述第三管体之间形成第二气化剂通道；

所述第五管体套设在所述第四管体外侧，所述第五管体和所述第四管体之间形成冷却液通道，其中，所述冷却液通道的两端采用密封板密封。

2.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述第一管体包括：第一子段和第二子段，所述第二子段设为喇叭形管体；

所述第二子段上设有多个第一通孔。

3.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述第二管体的第一端设有盖板，所述盖板盖设在所述第一管体的第一端和所述第二管体的第一端上；

所述盖板与所述第一管体的第一端对应的部分上设有第二通孔；

所述盖板与所述第二管体的第一端对应的部分上设有多个第三通孔。

4.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述第三管体的第一端为第一缩口部，所述第一缩口部与所述第二管体的外壁连接，所述第一缩口部上设有多个第四通孔；

所述第四管体的第一端为第二缩口部，所述第二缩口部与所述第五管体的内壁连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的燃烧器，其特征在于，还包括：旋流装置；

所述旋流装置套设在所述第三管体的外壁上，且所述旋流装置的外壁抵靠在所述第四管体的内壁上；

其中，所述旋流装置与所述第二缩口部之间具有第一预设距离。

6.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，还包括：点火器；

所述点火器插设在所述第二气化剂通道内；

所述点火器与所述第四管体的内壁之间具有第二预设距离。

7.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，所述第四管体的第一端与所述第一管体的第一端之间具有第三预设距离。

8.一种气流床气化炉，其特征在于，包括：至少一个权利要求1-7任一项所述的燃烧器。

9.一种气流床气化炉的燃烧方法，其特征在于，所述气流床气化炉包括一个权利要求1-7任一项所述的燃烧器，所述方法包括：

在所述燃烧器的燃料通道内通入燃料，在所述燃烧器的第二气化剂通道内通入气化剂，并对所述燃烧器进行点火，将所述气流床气化炉的炉膛温度升高至预设温度；

在所述燃烧器的第一气化剂通道及第二气化剂通道内通入气化剂，在煤粉通道内通入煤粉，同时，持续向所述燃料通道内通入燃料，当煤粉点燃时，停止燃料通入，并将点火器退出；

将所述第一气化剂通道及第二气化剂通道内的气化剂流量调整为预设流量，且将所述第一气化剂通道及第二气化剂通道内的气化剂浓度调整为预设浓度。

10.一种气流床气化炉的燃烧方法，其特征在于，所述气流床气化炉包括多个权利要求1-7任一项所述的燃烧器，所述方法包括：

在多个所述燃烧器的燃料通道内通入燃料，在多个所述燃烧器的第二气化剂通道内通入气化剂，按照预设顺序依次对多个所述燃烧器进行点火，将所述气流床气化炉的炉膛温度升高至预设温度；

在多个所述燃烧器的第一气化剂通道及第二气化剂通道内通入气化剂，并持续在多个所述燃烧器的燃料通道内通入燃料；

在第一燃烧器的煤粉通道内通入煤粉，在所述煤粉点燃后，在第二燃烧器的煤粉通道内通入煤粉，依次循环，直到多个所述燃烧器的煤粉全部点燃；

将各所述燃烧器的第一气化剂通道及第二气化剂通道内的气化剂流量调整为预设流量，且将各所述燃烧器的第一气化剂通道及第二气化剂通道内的气化剂浓度调整为预设浓度。