CN111621330A - 气化炉系统及其燃烧室氮气置换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及气化炉系统及其燃烧室氮气置换方法，具体提供了一种能够进行燃烧室氮气快速置换的气化炉系统，包括气化炉、以及连接至该气化炉顶部的进料气化剂总管和高压氮气置换管线，其中该气化炉包括位于该气化炉上部的燃烧室，所述高压氮气置换管线连接至所述进料气化剂总管。
Description
技术领域
本发明涉及具有改进的开车效率的气化炉系统，且特别地涉及煤气化的气化炉系统；本发明还涉及对气化炉系统且特别是煤气化的气化炉系统在开车阶段进行氮气置换的方法。
背景技术
氮气置换及吹扫系统是气化炉系统的重要成套辅助设施。气化炉中通常进行剧烈的燃烧反应，因此偏离安全操作条件容易发生爆燃现象，引起严重的事故。为保证气化炉系统的安全运行，需设计氮气置换及吹扫系统，在气化炉系统开车前及停车之后对气化炉进行置换和吹扫。
煤气化是煤炭清洁高效利用的核心技术，是发展煤基大宗化学品和液体燃料合成、先进的整体煤气化联合循环发电系统、多联产系统、制氢、燃料电池、直接还原炼铁等过程工业的基础，是这些行业发展的关键技术、核心技术和龙头技术。发展以煤气化为核心的多联产技术成为各国高效清洁利用煤炭的热点技术和重要发展方向。
已工业化的煤气化技术主要有固定床、流化床和气流床，而规模 1000t/d 以上的煤气化装置均采用气流床技术，气流床技术是大规模高效煤气化技术发展的主要方向。水煤浆气化因其水煤浆原料具有良好的稳定性、流动性、易泵送性而具有广泛的应用。
水煤浆气化炉在投料之前，首先需要使用预热烧嘴将炉温烘到1300℃附近，恒温数小时后将预热烧嘴拆下，然后安装工艺烧嘴，切换烧嘴冷却水，用低压氮气对气化炉及后续系统进行置换，置换合格后气化炉才能进行投料开车，置换过程稍有延迟，很可能使炉温降至900℃以下，容易造成投料点火失败且存在安全隐患。
专利CN105132026A公开了一种碎煤加压气化炉氮气吹扫装置，该装置包括与碎煤加压气化炉的气化剂混合管连通的公用空气管线和与所述公用空气管线连通的氮气吹扫管线，所述氮气吹扫管线按氮气的流动方向依次设置有氮气单向阀、氮气闸阀和氮气盲板。还提供了使用该装置对碎煤加压气化炉及其管道和配套设施进行氮气吹扫的方法。该方法主要清除碎煤气化炉和有关管道中残留的煤粉，并防止煤粉复燃或自燃。该专利未提及对气化炉中氧气的吹扫和置换。
专利CN204265711U公开了一种水煤浆气化工艺进料安全吹扫系统。本实用新型涉及到一种水煤浆气化工艺进料安全吹扫系统，包括高压氮气源，其特征在于高压氮气源包括第一氮气吹扫源和第二氮气吹扫源；第一氮气吹扫源的第一吹扫管上设有第一快速切断阀，第一吹扫管分为两路，第一支管上设有第二快速切断阀和第一止回阀，氧气总管连接气化烧嘴的环隙氧气通道；第二支管上设有第三快速切断阀和第二止回阀，第二支管连接气化烧嘴的中心氧气通道；连接第二氮气吹扫源的第二吹扫管上设有第四快速切断阀和第三止回阀，第四快速切断阀的位置高于所述第三止回阀的位置；第二吹扫管连通水煤浆管线；水煤浆管线连通气化烧嘴的水煤浆通道。该氮气安全吹扫系统主要用于气化炉停车时使用高压氮气将残留在水煤浆气化进料系统中的氧气与水煤浆吹扫干净，同时将氧气与气化炉中的高温合成气隔离，避免高温合成气通过气化烧嘴的氧气通道返回氧气系统，引起爆炸等恶性事故，该专利未提及气化炉的吹扫置换。
专利CN205528627U公开了了一种煤浆气化装置的供氧管道清洁系统，包括气化炉，与气化炉相连通的供氧管道和供煤浆管道，以及用于吹扫供氧管道和供煤浆管道的高压氮气源，其特征是：所述高压氮气源包括第一高压氮气源、第二高压氮气源和第三高压氮气源，所述第一高压氮气源通过第一氮气管道接入所述供氧管道，所述第二高压氮气源通过第二氮气管道接入所述供氧管道，所述第三高压氮气源通过第三氮气管道接入所述供煤浆管道。该清洁系统能避免煤浆管道中的颗粒物等杂质进入供氧管道，避免炉前氧管、阀爆燃事件。该专利所述高压氮气用于气化炉停车时的吹扫，保证氧气管道和煤浆管道的安全，未提及气化炉系统的吹扫置换。
专利CN107298991A公开了一种控制气化炉停车的方法，包括以下步骤：关闭气化炉的管路上的氧气上游切断阀和下游切断阀、使中心氧气阀带电打开、中心氧氮气吹扫阀失电关闭，氧气管路吹扫装置对氧气管路持续吹扫第一时间后，关闭氧气管路吹扫装置。煤浆管路吹扫装置进行吹扫并持续吹扫第二时间后，关闭煤浆管路吹扫装置，将中心氧氮气吹扫阀带电打开，氧气管路吹扫装置对氧气管路持续吹扫第三时间后，关闭下游切断阀和中心氧氮气吹扫阀，使中心氧气阀失电关闭，将氮气环隙阀和中心氧氮气吹扫阀带电打开以对氧气管路进行氮气吹扫，将氧气管线里面的氧气吹扫干净后，将氮气环隙阀失电关闭、中心氧氮气吹扫阀失电关闭，气化炉完成停车，有效地清除管线内的氧气。该专利主要是对氧气管线进行吹扫以清除管线内的氧气，未提及对气化炉进行氮气吹扫置换。
专利CN102175023B公开了一种气化炉开工烧嘴的点火方法。在点火之前将开工烧嘴放入气化炉炉膛中，用氮气对开工烧嘴吹扫。对开工烧嘴吹扫是用两路氮气同时进行吹扫，其中第一路氮气流量为3000-3500Nm3/h，第二路氮气流量为400-500Nm3/h，吹扫时间为30-40s。此专利未说明所用氮气的规格，并且是应用于气化炉开工烧嘴点火之前。
专利CN102746899A公开了了一种用于水煤浆/ 煤粉气化炉及其投料方法，该投料方法包括：烘炉步骤：利用管道向气化炉的复合烧嘴的中间氧通道通入净化空气后，点火电极放电点火，然后向气化炉的复合烧嘴的投料通道通入燃料气，燃料气燃烧完成点火，开始进行烘炉；置换步骤：在烘炉结束后，停止供给净化空气和燃料气，同时使用置换用氮气置换掉管道中和气化炉内的气体；投料步骤：在置换合格后，向投料通道供给煤粉或水煤浆，在煤粉或水煤浆即将入炉时向中间氧通道和环隙氧通道供给氧气，煤粉/水煤浆在高温下燃烧，投料完成。该专利并未明确置换用氮气规格。
专利CN102994162B公开了循环流化床气化炉系统开车方法，其特征在于，包括以下步骤：开车时，（1）将低压氮气依次送入气化炉、废热锅炉、飞灰过滤器、洗涤塔内，将上述装置内部的空气置换掉，置换出来的空气经洗涤塔的气体出口通过火炬排入大气。该专利为使用低压氮气对气化炉系统进行置换。
同时，已知的是，一般对气化炉之类的高压系统的公用工程需要完全隔离，防止高压反窜进入低压的公用工程系统。完全隔离的方式有两种，安装8字盲板和短管短接。对于短接，即开车后把短接短管拆除，相应的安装盲法兰，进行完全隔离。工程上较为常用的是采用短接进行隔离。前述介绍的低压氮气置换技术正是属于低压的公用工程系统范畴；相应地，当采用此类低压氮气置换方法时，通常将需要在完成置换后拆除短接。
另一方面，已知的是，氧气具有助燃性和氧化性，根据GB16912 -2008《深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程》，氧气管道在安装过程中及安装后应采取有效措施，防止受到油脂污染，防止可燃物、锈屑、焊渣、砂土及其他杂物进入或遗留在管内，并应进行严格的检查。否则被污染的氧气管线容易发生火灾爆炸危险。
可见，在现有技术中，当引入氮气对气化炉燃烧室进行置换时，一般使用低压氮气对气化炉燃烧室进行置换，但由于其压力较低，置换时间较长，且置换完成后需要拆除低压氮气与气化炉系统的短接，以实现隔离。
发明内容
为了节约开停车时间，使用能够另外用于吹扫氧气管线的高压氮气对气化炉燃烧室置换，提高开停车效率，也可以避免低压氮气管线拆装过程中对氧气管线的污染。在气化炉燃烧室氮气快速置换的过程中，控制气化炉激冷室液位，保持液位低于下降管末端。
气化炉是其中通常以燃烧的形式发生剧烈氧化反应的反应器，由此，一般需要对引入的燃料和气化剂进行比较准确的控制，以避免发生爆燃甚至爆炸。一类气化炉中，燃料和气化剂从气化炉配备的燃烧室顶部引入，经过喷嘴喷出后，在适当条件下发生燃烧，生成的目标气体从反应器顶部、上部、下部或甚至中部侧方引出气化炉，进入下游洗涤塔中对气体进行洗涤；燃烧生成的废弃物从从气化炉下部排出。
根据本发明，对于所述从燃烧室顶部引入燃料和气化剂的气化炉，在该顶部气化剂进料管线上接入高压氮气管线，以在开停车阶段用于对气化炉的燃烧室进行快速置换。
本发明因而提供了一种能够进行燃烧室氮气快速置换的气化炉系统，包括气化炉、以及连接至该气化炉顶部的进料气化剂总管和高压氮气置换管线，其中所述高压氮气置换管线连接至所述进料气化剂总管。由此，在气化炉开车阶段，高压氮气并入气化剂总管，然后经气化炉喷嘴进入气化炉燃烧室，对该燃烧室进行氮气置换。
根据本发明，对接入了高压氮气管线的气化炉系统，在目标气体送往下游洗涤塔的输送管线上接入抽引管线，以在开停车的氮气置换期间将气化炉中的气体通过该抽引管线排出。优选地，在开停车的氮气置换期间，对洗涤塔引入低压氮气进行置换。还优选地，在洗涤塔进行氮气置换期间，洗涤塔的置换气体也通过所述抽引管线排出。
根据本发明，对接入了高压氮气管线的气化炉系统，在气化炉的燃烧室之外的其他部分中引入低压氮气进行置换。在一个实施方式中，该其他部分为对燃烧室产生的残渣进行冷却的冷却室，例如为使用激冷水进行冷却的激冷室。
本发明还提供了利用所述能够进行燃烧室氮气快速置换的气化炉系统对气化炉燃烧室进行快速氮气置换的方法，包括在气化炉开车阶段，将高压氮气经由高压氮气置换管线并入气化剂总管，然后经气化炉喷嘴进入气化炉燃烧室，对该燃烧室进行氮气置换。
总的说来，本发明例如提供了以下方面的实施方式：
1、一种能够进行燃烧室氮气快速置换的气化炉系统，包括气化炉、以及连接至该气化炉顶部的进料气化剂总管和高压氮气置换管线，其中该气化炉包括位于该气化炉上部的燃烧室，所述高压氮气置换管线连接至所述进料气化剂总管。
2、根据方面1所述的气化炉系统，其中另外在所述气化炉中位于所述燃烧室之下的冷却室连接冷却室低压氮气置换管线，以对该冷却室进行氮气置换。
3、根据方面1或2所述的气化炉系统，其中在来自该气化炉的气体产物送往下游洗涤塔的气体产物输送管线上接入抽引管线，以在开停车的氮气置换期间将气化炉中的气体通过该抽引管线排出。
4、根据方面2所述的气化炉系统，其中在气化炉下游以接收来自该气化炉的气体产物的洗涤塔上连接洗涤塔低压氮气置换管线，以对该洗涤塔进行氮气置换。
5、根据方面4所述的气化炉系统，其中在来自该气化炉的气体产物送往下游洗涤塔的气体产物输送管线上接入抽引管线，以在开停车的氮气置换期间将气化炉和洗涤塔中的气体均通过该抽引管线排出。
6、根据方面1或2所述的气化炉系统，其中所述气化剂为氧气；和或所述燃料为水煤浆。
7、根据方面1或2所述的气化炉系统，其中在开车过程中进行气化炉燃烧室氮气快速置换的所述高压氮气置换管线在常规运行中需要进行氮气吹扫时用作高压氮气吹扫管线。
8、根据方面1或2所述的气化炉系统，其中在所述气化炉顶部不需要连接用于氮气置换的低压氮气管线，并且该气化炉系统不需要为安全目的而另外附加连接至该气化炉系统的用于吹扫的高压氮气吹扫管线。
9、使用前述方面中任一项所述的气化炉系统对气化炉燃烧室进行快速氮气置换的方法，包括在气化炉开车阶段，将高压氮气经由所述高压氮气置换管线并入气化剂总管，然后经气化炉喷嘴进入气化炉燃烧室，对该燃烧室进行氮气置换。
10、根据方面9所述的方法，其中用于置换的高压氮气的流量为5000～100000Nm3/h ，优选的20000～80000 Nm3/h，更优选的40000～60000 Nm3/h。
11、根据方面9或10所述的方法，其中高压氮气置换持续足以使得气化炉下游气体取样检测氧气含量＜0.5%（Vol）的时间，例如约10～120s，优选20～100s，更优选的30～60s。
12、根据方面9所述的方法，其中所述气化炉中位于所述燃烧室之下的冷却室连接有冷却室低压氮气置换管线，且用于置换的冷却室低压氮气的流量为500～10000 Nm3/h，优选的1000～6000 Nm3/h，更优选的2000～4000 Nm3/h。
13、根据方面9或12所述的方法，其中在气化炉下游以接收来自该气化炉的气体产物的洗涤塔上连接洗涤塔低压氮气置换管线，且用于置换的洗涤塔低压氮气的流量为500～10000 Nm3/h，优选的1000～6000 Nm3/h，更优选的2000～4000 Nm3/h。
附图说明
图1显示了根据本发明一个实施方案的一种气化炉系统。
图2显示了根据本发明另一实施方案的一种气化炉系统。
图3显示了作为对比的现有技术的气化炉系统。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细说明，但是需要指出的是，本发明的保护范围并不受这些具体实施方式的限制，而是由附录的权利要求书来确定。
本发明提到的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献全都引于此供参考。除非另有定义，本发明所用的所有技术和科学术语都具有本发明所属领域内一般技术人员常理解的相同意思。在有冲突的情况下，包括定义在内，以本发明为准。
当本发明以“本领域技术人员已知的”或者“本领域常规的”或类似用语来描述材料、方法、部件、装置或设备时，该术语表示本发明包括提出本申请时本领域常规使用的那些，但也包括目前还不常用，但将变成本领域公认为适用于类似目的的那些。
本发明提到的“水煤浆”具有本领域公知的含义和指代对象，一般是指煤、水和任选添加剂以一定量混合的煤基燃料，其为浆体形式，可泵送、雾化、储存和稳定着火燃烧。
本发明提到的“气化炉”具有本领域公知的含义和指代对象，一般是指气化原料与气化剂发生气化反应，转化成气体产物和少量残渣，并对高温气体、残渣进行冷却、洗涤的设备，气化剂主要是水蒸气、空气（氧气）或它们的混合气体，该气化炉包括处于上部的气化室（或称为反应室、燃烧室）和处于下部的激冷室。
本发明提到的“洗涤塔”具有本领域公知的含义和指代对象，一般是指完成合成气的净化、对气化合成气进行洗涤的设备，其用于满足合成气灰含量要求。洗涤塔一般由除沫器、塔板或塔盘、黑水储槽三部分组成。
本发明可用的燃料包括但不限于粉煤、水煤浆、污泥、石油焦、天然气和/或液化石油气。本发明可用燃料如粉煤、水煤浆或污泥的具体组成和来源可以使用本领域常规使用的那些。
最后，在没有明确指明的情况下，本发明内所提到的所有百分数、份数、比率等都是以重量为基准的，除非以重量为基准时不符合本领域技术人员的常规认识。
本发明提供了一种能够进行气化炉燃烧室氮气快速置换的气化炉系统，包括气化炉、以及连接至该气化炉顶部的进料气化剂总管和高压氮气置换管线，其中所述高压氮气置换管线连接至所述进料气化剂总管。由此，在气化炉开车阶段，高压氮气并入气化剂总管，然后经气化炉喷嘴进入气化炉燃烧室，对该燃烧室进行氮气置换。
在一个实施方案中，所述气化剂为氧气。
在一个实施方案中，所述燃料为水煤浆。
根据本发明，所述高压氮气置换管线作为开车过程所需的部件提供，因而是气化炉反应系统本身的部件。另外，本领域已知的，对反应器系统通常在反应相关所需部件之外还设置安全相关的控制、联锁，以及相应的放空、吹扫等措施。由于这些安全相关的部件并不直接影响反应的进行，因而不被视作反应系统本身的部件。高压氮气吹扫是常见的吹扫方式。在本发明中，为顺利开车的目的将高压氮气置换管线作为气化炉反应系统的部件连接至气化炉顶部的进料气化剂总管，相应地，对于本发明的气化炉体系来说，可以不需要为安全目的而另外附加设置的用于吹扫的高压氮气吹扫管线；相反，根据本发明，所述在开车过程中进行气化炉燃烧室氮气快速置换的高压氮气置换管线在常规运行中需要进行氮气吹扫时用作高压氮气吹扫管线。
相应地，对于将高压氮气置换管线作为气化炉反应系统的部件连接至气化炉顶部的进料气化剂总管的本发明技术方案来说，不需要再在反应器顶部（例如直接连接至反应器顶部或经由气化剂总管并入）接入用于置换的低压氮气管线。
在一个具体实施方案中，参见图1，本发明提供了一种气化炉燃烧室氮气快速置换的气化炉系统，包括高压氮气置换管线7，气化剂（例如氧气）总管1，气化剂烧嘴管线2以及任选地气化剂烧嘴管线3或甚至其它更多气化剂烧嘴管线（图中未显示），燃料（例如水煤浆）管线4，燃料烧嘴管线5以及任选地燃料烧嘴管线6或甚至其它更多燃料烧嘴管线（图中未显示），工艺烧嘴13，气化炉燃烧室11，气化炉激冷室14，任选的下降管12或其它类似地用于将燃烧室11的部分产物输送至气化炉激冷室14的部件，气体产物输送管线15，烟气管线16，任选的开工抽引器17，排放管线18。该气化炉系统经由气体产物输送管线15连接至下游洗涤塔23。
参见图1，气化炉燃料（例如水煤浆）经过燃料管线4输送，然后经由燃料烧嘴管线5以及任选地燃料烧嘴管线6等进入工艺烧嘴13；气化剂（例如氧气）经过气化剂（氧气）总管1输送，然后经由气化剂烧嘴管线2以及任选地气化剂烧嘴管线等进入工艺烧嘴13。燃料和气化剂通过工艺烧嘴13进入气化炉燃烧室11后，发生燃烧和气化反应，转化成气体产物和少量残渣。为控制温度，引入激冷水用于下降管12冷却高温的气体产物和少量残渣。经过下降管12冷却后的气体产物和少量残渣进入气化炉激冷室14。在激冷室14完成气体产物的进一步冷却降温、洗涤除渣，饱和增湿，为下游任选混合器、任选洗涤塔23的气体产物初步净化创造条件。任选地，从激冷室出来的气体产物进入混合器（图1未示出），在混合器内与灰水进行混合，使气体产物夹带的固体颗粒完全润湿，以便从气体产物中除去。气体产物从气化炉或混合器出来后进入洗涤塔23，对气体产物进一步洗涤，完成气体产物的初步净化，使出口的气体产物含灰量小于1mg/Nm3，并且不带水。
水煤浆气化炉在投料之前，首先需要使用预热烧嘴将炉温烘到1300℃附近，恒温数小时后将预热烧嘴拆下，然后安装工艺烧嘴，切换烧嘴冷却水。
根据本发明，在一个实施方案中，工艺烧嘴安装完成后，打开高压氮气置换管线7（例如通过该管线上的阀门，图1中未示出）。高压氮气通过管线7后并入氧气总管1，进入气化剂烧嘴管线2和3，通过工艺烧嘴13最后进入气化炉燃烧室11进行氮气置换。对于常用的燃烧室体积为15m3至70m3，例如25m3至30m3的气化炉，高压氮气的流量为5000～100000 Nm3/h ，优选的20000～80000 Nm3/h，更优选的40000～60000 Nm3/h，例如典型地为55000Nm3/h。对于具有其他体积燃烧室的气化炉，本领域技术人员可以基于常规知识，遵循前述体积与流量之间关系的相同思路容易地确定适当的氮气流量。置换的气体经过管线气体产物输送管线15和抽引管线（依序包括烟气管线16，任选的开工抽引器17，排放管线18和任选地消音器19），最后排入大气。高压氮气置换持续足以使得气化炉下游气体取样检测氧气含量＜0.5%（Vol）的时间，例如约10～120s，优选20～100s，更优选的30～60s。置换合格后，关闭高压氮气置换管线7（例如通过该管线上的阀门）。此时气化炉温度降至约～1100℃，满足气化炉投料开车温度，气化炉可以投料开车。
参见图2，在一个实施方案中，所示的气化炉系统与图1所示基本相同，只是除了所述高压氮气置换管线7之外，还在气化炉下部的气化炉激冷室14上以短接的方式连接低压氮气置换管线9。相应地，在如上图1所示实施方案中所述打开高压氮气置换管线7的情况下，同时打开气化炉激冷室14的低压氮气置换管线9（例如通过该管线上的阀门，图2中未示出），低压氮气通过管线9进入气化炉激冷室进行氮气置换。对于常用的激冷室体积为15m3至100m3，例如45m3至55m3的气化炉，低压氮气流量为500～10000 Nm3/h，优选的1000～6000Nm3/h，更优选的2000～4000 Nm3/h。同样，对于具有其他体积激冷室的气化炉，本领域技术人员可以基于常规知识，遵循前述体积与流量之间关系的相同思路容易地确定适当的氮气流量。相应地，在如上图1所示实施方案中所述在置换合格后关闭高压氮气阀门的情况下，同时关闭气化炉激冷室低压氮气置换管线9（例如通过该管线上的阀门），并拆除低压氮气置换管线9的短接，通过盲法兰将其盲死。
参见图2，在一个实施方案中，优选地，除了所述高压氮气置换管线7和气化炉下部的气化炉激冷室14上连接的低压氮气置换管线9之外，还在气化炉系统下游的洗涤塔23上连接低压氮气置换管线22。相应地，在如上图1所示实施方案中所述更换工艺烧嘴的同时，打开洗涤塔23的低压氮气置换管线22（例如通过该管线上的阀门，图2中未示出），经过管线22进入洗涤塔下部，对洗涤塔内的气体进行置换，置换的气体经过管线21、20，与经过管线气体产物输送管线15排出的气化炉置换气体合并，经抽引管线（依序包括烟气管线16，任选的开工抽引器17，排放管线18和任选地消音器19）排出，最后排入大气。对于常用的体积为30m3至200m3，例如100m3至110m3的洗涤塔，低压氮气流量为500～10000 Nm3/h，优选的1000～6000 Nm3/h，更优选的2000～4000 Nm3/h，例如大约3000Nm3/h。同样，对于具有其他体积的洗涤塔，本领域技术人员可以基于常规知识，遵循前述体积与流量之间关系的相同思路容易地确定适当的氮气流量。
根据本发明的技术方案，在如上所述进行氮气置换后，气化炉温度降至约1100℃，满足气化炉投料开车温度，气化炉可以投料开车。若在预热烧嘴更换为工艺烧嘴的过程中，时间较长，则气化炉氮气置换合格后，气化炉温度将降至约1000℃，仍满足气化炉投料条件，气化炉可以投料开车。
本发明利用连接至氧气总管的高压氮气对气化炉进行氮气置换，因而需要较少的置换时间。相比之下，现有技术中用低压氮气对气化炉及后续系统进行置换，置换合格后气化炉才能进行投料开车，置换过程稍有延迟，很可能使炉温降至900℃以下，容易造成投料点火失败且存在安全隐患。
本发明不使用氧气管线上的低压氮气，避免了低压氮气管线拆装过程中的污染，避免污染氧气管线。现有技术的气化炉使用低压氮气进行置换，使用前需拆除低压氮气管线盲法兰和接装短管。置换合格后需要拆除短接，安装盲法兰。这样容易污染管线，污染物进入氧气管线后，在开车过程中容易发生燃烧等风险。本发明使用高压氮气置换管线在开车过程中对气化炉进行置换，该置换管线在开车之后的常规运行阶段另外用作安全目的的高压氮气吹扫管线，可以避免低压氮气管线拆装过程的污染，减少了开车风险。
要理解的是，除了以上详细讨论并例示的开车用高压氮气置换管线之外，本发明所述气化炉系统可采用常规气化炉装置中普遍可用的设备和/或布置，并可利用常规的操作条件，并根据实际情况由本领域技术人员进行适当的调节。
实施例
以下采用实施例进一步详细地说明本发明，但本发明并不限于这些实施例。
在本发明实施例中，采用的气化炉为ID3000×16000（mm，T-T）；采用的洗涤塔ID3200×13000（mm，T-T）。
实施例1
参见图2所示的本发明技术方案。水煤浆气化炉在投料之前，首先使用预热烧嘴将炉温烘到1300℃，恒温30min后将预热烧嘴拆下，然后安装工艺烧嘴，烧嘴更换时间为58min，切换烧嘴冷却水。在更换工艺烧嘴的同时，打开洗涤塔低压氮气置换管线22，经过管线22进入洗涤塔下部，对洗涤塔内的气体进行置换，置换的空气经过管线21、20、16经开工抽引器17抽引后经排放管线18送入消音器19，最后排入大气。洗涤塔用于置换的低压氮气流量为3000Nm3/h。
工艺烧嘴安装完成后，经由阀门打开高压氮气置换管线7。高压氮气通过管线7后并入氧气总管1，进入燃料烧嘴管线2和3，通过工艺烧嘴13后进入气化炉燃烧室11进行氮气置换。用于置换的高压氮气的流量为55000Nm3/h。在引入高压氮气置换的同时打开气化炉激冷室14的低压氮气置换管线9，低压氮气通过管线9进入气化炉激冷室14进行氮气置换，该低压氮气流量为3000Nm3/h。
在高压置换氮气开始置换52秒后，经开工抽引器前管线16的取样检测氧气含量＜0.5%（Vol），表明气化炉与洗涤塔系统氮气置换合格。置换合格后，关闭高压氮气置换管线7上的阀门；气化炉激冷室低压氮气置换管线9与洗涤塔23的置换22上的低压氮气管线阀门关闭，并拆除该两条低压氮气置换管线与气化炉系统的短接，盲法兰盲死。
此时气化炉温度降至1098℃，满足气化炉投料开车温度，气化炉可以投料开车。
实施例2
重复实施例1，只是模拟预热烧嘴更换为工艺烧嘴的过程中出现延误的情况，时间较长，因而更换烧嘴时间为123分钟。
相应地，气化炉氮气吹扫置换合格后，气化炉温度将降至约～943℃，仍满足气化炉投料条件，气化炉可以投料开车。
对比例1
参见图3所示的现有技术中的技术方案。水煤浆气化炉在投料之前，首先使用预热烧嘴将炉温烘到1300℃附近，恒温30min后将预热烧嘴拆下，然后安装工艺烧嘴，烧嘴更换时间与实施例1相同，为58分钟，然后切换烧嘴冷却水。在更换工艺烧嘴的同时，打开洗涤塔低压氮气，经过管线22进入洗涤塔下部，对洗涤塔内的气体进行置换，置换的空气经过管线21、20、16经开工抽引器17抽引后经管线18送入消音器19，最后排入大气。洗涤塔低压氮气流量为3000Nm3/h。
工艺烧嘴安装完成后，打开氧气管线上的低压氮气管线8。低压氮气通过管线8后进入氧气管线2和3，通过工艺烧嘴13最后进入气化炉燃烧室进行氮气置换，低压氮气的流量为3000Nm3/h。同时打开气化炉激冷室14的低压氮气进行氮气置换，低压氮气通过管线9进入气化炉激冷室进行氮气置换，低压氮气流量为3000Nm3/h。低压氮气置换16分钟后，经开工抽引器前管线16的取样检测氧气含量＜0.5%（Vol），气化炉与洗涤塔系统氮气置换合格。置换合格后，关闭低压氮气管线8阀门，拆除短管，盲法兰盲死。气化炉激冷室低压氮气与洗涤塔低压氮气管线阀门关闭，并拆除短接，盲法兰盲死。此时气化炉温度降至～1021℃，满足气化炉投料开车温度，气化炉可以投料开车。
对比例2
重复对比例1，只是模拟预热烧嘴更换为工艺烧嘴的过程中出现延误的情况，时间较长，因而更换烧嘴时间与实施例相同，为123分钟。
相应地，低压氮气置换合格后，气化炉温度为863℃，不满足气化炉投料条件，需要重新烘炉升温。
在上文的说明书中，已经参照特定的实施方式描述了本发明的构思。然而，本领域技术人员可以理解，在不脱离所附的权利要求中限定的本发明范围的情况下可以做出各种修改和变更。因此，说明书和附图应认为是说明性的，而不是限制性的，并且所有这类修改和变更应当涵盖在本发明的范围之内。
可以理解，本文为清楚起见以独立的多个实施方式的形式描述的某些特征也可以作为组合提供在单一的实施方式中。相反，为简要起见以单一实施方式的形式描述的多个不同特征也可以单独地或以任何子组合的形式提供。
Claims (13)
1.一种能够进行燃烧室氮气快速置换的气化炉系统，包括气化炉、以及连接至该气化炉顶部的进料气化剂总管和高压氮气置换管线，其中该气化炉包括位于该气化炉上部的燃烧室，所述高压氮气置换管线连接至所述进料气化剂总管。
2.根据权利要求1所述的气化炉系统，其中另外在所述气化炉中位于所述燃烧室之下的冷却室连接冷却室低压氮气置换管线，以对该冷却室进行氮气置换。
3.根据权利要求1或2所述的气化炉系统，其中在来自该气化炉的气体产物送往下游洗涤塔的气体产物输送管线上接入抽引管线，以在开停车的氮气置换期间将气化炉中的气体通过该抽引管线排出。
4.根据权利要求2所述的气化炉系统，其中在气化炉下游以接收来自该气化炉的气体产物的洗涤塔上连接洗涤塔低压氮气置换管线，以对该洗涤塔进行氮气置换。
5.根据权利要求4所述的气化炉系统，其中在来自该气化炉的气体产物送往下游洗涤塔的气体产物输送管线上接入抽引管线，以在开停车的氮气置换期间将气化炉和洗涤塔中的气体均通过该抽引管线排出。
6.根据权利要求1或2所述的气化炉系统，其中所述气化剂为氧气；和或所述燃料为水煤浆。
7.根据权利要求1或2所述的气化炉系统，其中在开车过程中进行气化炉燃烧室氮气快速置换的所述高压氮气置换管线在常规运行中需要进行氮气吹扫时用作高压氮气吹扫管线。
8.根据权利要求1或2所述的气化炉系统，其中在所述气化炉顶部不需要连接用于氮气置换的低压氮气管线，并且该气化炉系统不需要为安全目的而另外附加连接至该气化炉系统的用于吹扫的高压氮气吹扫管线。
9.使用前述权利要求中任一项所述的气化炉系统对气化炉燃烧室进行快速氮气置换的方法，包括在气化炉开车阶段，将高压氮气经由所述高压氮气置换管线并入气化剂总管，然后经气化炉喷嘴进入气化炉燃烧室，对该燃烧室进行氮气置换。
10.根据权利要求9所述的方法，其中用于置换的高压氮气的流量为5000～100000 Nm3/h ，优选的20000～80000 Nm3/h，更优选的40000～60000 Nm3/h。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中高压氮气置换持续足以使得气化炉下游气体取样检测氧气含量＜0.5%（Vol）的时间，例如10～120s，优选20～100s，更优选的30～60s。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述气化炉中位于所述燃烧室之下的冷却室连接有冷却室低压氮气置换管线，且用于置换的冷却室低压氮气的流量为500～10000 Nm3/h，优选的1000～6000 Nm3/h，更优选的2000～4000 Nm3/h。
13.根据权利要求9或12所述的方法，其中在气化炉下游以接收来自该气化炉的气体产物的洗涤塔上连接洗涤塔低压氮气置换管线，且用于置换的洗涤塔低压氮气的流量为500～10000 Nm3/h，优选的1000～6000 Nm3/h，更优选的2000～4000 Nm3/h。
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