一种用于高压在线点火的气化烧嘴的制作方法

本申请涉及煤化工技术领域，尤其涉及一种用于高压在线点火的气化烧嘴。

背景技术：

目前，煤气化技术是煤炭清洁与高效利用的主要途径之一，而气流床干煤粉气化技术以其单位体积处理量大、碳转化率高、气化强度高、节能环保等优点而得到广泛推广应用。干煤粉气化技术的核心设备是气化炉，而煤粉烧嘴又是气化炉的核心组成部分，该设备性能和寿命，直接影响着气化炉内正常反应的有效进行、气化工艺产品品质及其长周期稳定运行。

虽然国内外对气化炉烧嘴进行了大量的研究，但是还存在需要解决的问题。比如，当气化炉正常运行时，点火烧嘴(开工烧嘴)在工艺烧嘴投用后就停止使用，当装置发生仪表波动误、操作人员误操作或煤粉系统波动等情况下，导致生产紧急停车、泄压，故障排除后，再点火、升温、升压，系统预热后，才能具备向下游送气的条件，上述除故障排除时间外，需要消耗大量的时间，并且，此时间内的所有合成气全部排放火炬燃烧，同时在气化炉降压、升压期间，系统内的温度随之发生变化，导致设备、管线内壁垢片易脱落，严重影响气化炉长周期运行；若持续使用点火烧嘴，点火烧嘴头部又因在高温下烧蚀，使用寿命较短，点火烧嘴寿命成为制约气化炉长周期重要因素之一。同持续使用点火烧嘴，将点火燃料气中部分气又转化为无效的co2，增加装置运行的能耗，影响生产效率。

因此需要设计一种烧嘴，在具有较长的使用寿命的同时，能够在生产过程出现问题时，在高压高温环境下，立即点火，保证生产周期，进一步提高生产效率。

技术实现要素：

本申请提供了一种用于高压在线点火的气化烧嘴，以解决现有烧嘴使用寿命较短，无法在高温高压条件下立即点火的问题。

一方面，本申请提供一种用于高压在线点火的气化烧嘴，包括：烧嘴中心管、烧嘴内管、烧嘴中间管、烧嘴外管以及点火器；

所述烧嘴内管和所述烧嘴外管外部均设置有水冷却夹套；

其中，所述烧嘴中心管、烧嘴内管、烧嘴中间管以及烧嘴外管之间至内向外，通过同轴嵌套依次连接；

所述烧嘴内管的出口端的管径略小于所述烧嘴内管的进口端的管径，所述烧嘴外管的出口端的管径略小于所述烧嘴外管的进口端的管径；

所述点火器设置于所述烧嘴中心管的出口端；

所述烧嘴中心管的进口端分别连接有燃气输入管和保护气输入管；

所述烧嘴中心管的出口端位于所述烧嘴内管内部；

所述烧嘴内管的进口端连接第一氧气输入管；

所述烧嘴中间管的进口端连接第二氧气输入管；

所述烧嘴外管的进口端连接煤粉输入管；

可选的，所述烧嘴内管的出口端的管径略小于所述烧嘴内管的进口端的管径，所述烧嘴外管的出口端的管径略小于所述烧嘴外管的进口端的管径。

可选的，所述烧嘴中间管的出口端设置有强旋流罩。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种用于高压在线点火的气化烧嘴，包括烧嘴中心管、烧嘴内管、烧嘴中间管、烧嘴外管以及点火器；本申请通过向所述烧嘴中心管通入燃料气，向所述烧嘴内管中通入氧气，通过点火器对位于烧嘴中心管中的燃料气和烧嘴内管中的氧气进行点燃，获取气化炉内部环境参数，若所述环境参数大于预设值时，气化炉开始升温升压，达到正常运行工况；向所述烧嘴中间管通入氧气，向所述烧嘴外管通入煤粉后，气化炉运行正常后，向烧嘴内管中持续通入氧气(氧气不退出)，停止向所述烧嘴中心管通入燃料气，向所述烧嘴中心管通入保护气体。当煤粉系统发生故障或仪表误波动或操作人员误操作等，导致烧嘴中间管和烧嘴外管介质退出同时，向烧嘴中心管通入燃料气，同时停止向烧嘴中心管通入保护气，并通过点火器对位于烧嘴中心管中的燃料气和烧嘴内管中的氧气进行点燃，获取气化炉内部环境参数，若所述环境参数大于预设值时(若在规定时间内所述环境参数未大于设定值时，触发气化安全保护停车系统，停止向所述述烧嘴内管通入氧气，停止向所述述烧嘴中心管通入燃料气，向所述烧嘴中心管通入保护气体)。控制所述烧嘴内管和烧嘴中间管中的气体种类，实现了当气化炉内部异常停车时，通过在线点火，避免生产中断，以解决现有烧嘴使用寿命较短，无法在高温高压条件下立即点火的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种用于高压在线点火的气化烧嘴的结构示意图；

图2为本申请的所述旋流罩的截面示意图。

其中，1-烧嘴中心管、2-烧嘴内管、3-烧嘴中间管、4-烧嘴外管、5-点火器。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

本申请提供了一种用于高压在线点火的气化烧嘴，包括：烧嘴中心管1、烧嘴内管2、烧嘴中间管3、烧嘴外管4以及点火器5；

所述烧嘴内管2和所述烧嘴外管4外部均设置有水冷却夹套；

其中，所述烧嘴中心管1、烧嘴内管2、烧嘴中间管3以及烧嘴外管4之间至内向外。

通过同轴嵌套依次连接；

所述点火器5设置于所述烧嘴中心管1的出口端；

所述烧嘴中心管1的进口端分别连接有燃气输入管和保护气输入管；

所述烧嘴中心管1的出口端位于所述烧嘴内管2内部；

所述烧嘴内管2的进口端连接第一氧气输入管；

所述烧嘴中间管3的进口端连接第二氧气输入管；

所述烧嘴外管4的进口端连接煤粉输入管。

所述烧嘴中心管1在需要进行点火操作时，向其中通入燃料气，当点火成功，气化炉投料(投煤)运行稳定后，向所述烧嘴中心管1中通入保护气体；当所述烧嘴中心管1中通入保护气体后，此时所述开工烧嘴(点火烧嘴)熄灭。由于所述烧嘴中心管1和所述烧嘴内管2的出口端位于所述烧嘴中间管内部，且持续通入保护气和氧气；能够有效避免所述烧嘴中心管1和所述烧嘴内管2烧蚀，影响使用寿。

所述烧嘴内管2内部持续通入氧气，当需要进行点火操作时，通过所述烧嘴中心管1中的燃料气与所述烧嘴内管2的氧气进行混合，能够立即点燃，避免由于无法点火成功，导致所述生产停车，影响生产效率。

所述烧嘴内管2的出口端的管径略小于所述烧嘴内管2的进口端的管径，更为具体的是，为通过所述烧嘴内管2的氧气提供一定的输出角度，使得从所述烧嘴内管2输出的氧气能与所述烧嘴中心管的燃料气接触、混合充分，便于点火，同时所述烧嘴内管2出口角度很小，所述烧嘴中间管3设置强旋流罩，在线退出所述烧嘴中心管1燃料气后，所述烧嘴内管2氧气与所述烧嘴中间管3中的氧气发生耦合作用，与带有内倾角所述烧嘴外管4的煤粉充分接触、混合、燃烧，提升效率。在线高压点火是在气化炉退出所述烧嘴中间管3中的氧气和所述烧嘴外管4中的煤粉的同时，通入所述烧嘴中心管的燃料气，停用所述烧嘴中心管1的保护气，同时投用所述点火器5，高压在线点火后，获取气化炉内部环境参数在预设值内(5秒-15秒内)，所述烧嘴内管2氧气持续向气化炉体积内通入氧气，氧气浓度处于安全范围内，且远小于爆炸极限，再者气化炉正常燃烧处于欠氧50％-65％环境，此时在预定时间内由所述烧嘴内管2通入的氧气与气化炉内的一氧化碳燃烧产生二氧化碳，同时此时气化炉温度处于1300℃以上，在预定时间内处于绝对安全，提升点火的安全系数，保障生产顺利进行。

所述烧嘴内管2的出口端的管径略小于所述烧嘴内管2的进口端的管径，更为具体的是，为通过所述烧嘴内管2的氧气提供一定的输出角度，使得从所述烧嘴内管2输出的氧气能与所述烧嘴中心管1的燃料气接触、混合充分，便于点火，同时所述烧嘴内管2出口角度很小，所述烧嘴中间管3设置强旋流罩，在线退出所述烧嘴中心管1燃料气后，所述烧嘴内管2氧气与所述烧嘴中间管3中的氧气发生耦合作用，与带有内倾角所述烧嘴外管3的煤粉充分接触、混合、燃烧，提升效率。在线高压点火是在气化炉退出所述烧嘴中间管3中的氧气和所述烧嘴外管4中的煤粉的同时，通入所述烧嘴中心管1的燃料气，停用所述烧嘴中心管1的保护气，同时投用所述点火器5，高压在线点火后，获取气化炉内部环境参数在预设值内(5秒-15秒内)，所述烧嘴内管2氧气持续向气化炉体积内通入氧气，氧气浓度处于安全范围内，且远小于爆炸极限，再者气化炉正常燃烧处于欠氧50％-65％环境，此时在预定时间内由述烧嘴内管2通入的氧气与气化炉内的一氧化碳燃烧产生二氧化碳，同时此时气化炉温度处于1300℃以上，在预定时间内处于绝对安全，提升点火的安全系数，保障生产顺利进行。

所述烧嘴外管4的出口端的管径小于所述烧嘴外管4的进口端的管径。能够便于物料混合均匀，使反应进行的更加充分，同时很好的防止高温火焰烧损气化炉水冷壁。提升生产效率。

进一步的，所述烧嘴中间管3的出口端设置有旋流罩。所述旋流罩的结构如图2所示，能够提升所述烧嘴内管2内部的氧气扰动强度，使反应进行的更完全，提高碳转化率。

用于高压在线点火的气化烧嘴的控制方法，包括以下步骤：

向所述烧嘴中心管通入燃料气，向所述烧嘴内管中通入氧气；

通过点火器对位于烧嘴中心管中的燃料气和烧嘴内管中的氧气进行点燃，获取气化炉内部环境参数，所述环境参数包括第一阶段参数和第二阶段参数；

所述第一阶段参数包括：火焰监测和火焰视屏(温度)；

所述第二阶段参数包括：气化炉温度和压力；

判断所述环境参数是否大于预设值；

若所述环境参数大于预设值时，且压力温度升到预定值，向所述烧嘴中间管通入氧气，向所述烧嘴外管通入煤粉后，停止向所述述烧嘴中心管通入燃料气，向所述烧嘴中心管通入保护气体，处于正常运行状态。

还包括以下步骤：

获取气化炉工作状态信息；所述工作状态信息包括正常和异常；

若所述工作状态信息为异常，停止向所述烧嘴中间管通入氧气，停止向所述烧嘴外管通入煤粉，同时停止向所述烧嘴中心管通入保护气体，向所述烧嘴中心管通入燃料气；

通过点火器对位于烧嘴中心管中的燃料气和烧嘴内管中的氧气进行点燃。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种用于高压在线点火的气化烧嘴，包括烧嘴中心管、烧嘴内管、烧嘴中间管、烧嘴外管以及点火器；本申请通过向所述烧嘴中心管通入燃料气，向所述烧嘴内管中通入氧气，通过点火器对位于烧嘴中心管中的燃料气和烧嘴内管中的氧气进行点燃，获取气化炉内部环境参数，若所述环境参数大于预设值时，气化炉开始升温升压，达到正常运行工况；向所述烧嘴中间管通入氧气，向所述烧嘴外管通入煤粉后，向所述烧嘴中心管中通入保护气，停止向所述烧嘴中心管中通入燃料气，向烧嘴内管中持续通入氧气(氧气不退出)。当煤粉系统发生故障或仪表误波动或操作人员误操作等，导致烧嘴中间管和烧嘴外管介质退出同时，向烧嘴中心管通入燃料气，停止向烧嘴中心管通入保护气，并通过点火器对位于烧嘴中心管中的燃料气和烧嘴内管中的氧气进行点燃，获取气化炉内部环境参数，若所述环境参数大于预设值时(若在规定时间内所述环境参数未大于设定值时，触发气化安全保护停车系统，停止向所述述烧嘴内管通入氧气，停止向所述述烧嘴中心管通入燃料气，向所述烧嘴中心管通入保护气体)，控制所述烧嘴内管和烧嘴中间管中的气体种类，实现了当气化炉内部异常停车时，通过在线点火，避免生产中断，以解决现有烧嘴使用寿命较短，无法在高温高压条件下立即点火的问题。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。