一种水煤浆气化系统及投料控制方法与流程

本发明涉及水煤浆气化，特别涉及一种水煤浆气化系统及投料控制方法。

背景技术：

1、水煤浆气化技术是目前国内主流的煤气化技术之一，根据气化炉隔热衬里的不同分为水冷壁气化炉和耐火砖气化炉。耐火砖气化炉利用耐火砖的蓄热功能，在开车投料时使用开工烧嘴，燃气和空气燃烧对炉膛加热，并在炉膛出口加设抽引器，以使炉膛保持微负压状态。炉膛温度达到设定温度后，因开工烧嘴无法在高压情况下运行，需要拆除开工烧嘴，投用点火烧嘴。由于耐火砖的蓄热功能，烧嘴切换完成后，炉膛内仍然维持高温，在此温度下，可保证水煤浆和氧气的安全着火。而水冷壁气化技术无法通过炉膛蓄热的方式来满足投料所需的反应温度，一般需在气化炉设有点火烧嘴，通入燃料气和氧气在常压条件下点火，达到煤浆投料所需的热负荷后，再投入水煤浆启动点火烧嘴。

2、目前现有气化炉在常压或者低压条件下进行水煤浆投料，待点火烧嘴投用后，需要点火烧嘴退出，气化炉方可继续升温升压来满足系统运行要求。并且点火烧嘴跳车后，需要将气化炉泄压并用惰性气体置换合格，再重新点火投料，该过程复杂且存在安全风险。此外，在点火烧嘴投料后，气化炉处于不断升温升压的动态工况，若点火烧嘴燃料气进料流量和氧气进料流量不进行调节，点火烧嘴处于不稳定的工作条件下运行，将会影响点火烧嘴的寿命。

技术实现思路

1、为此，本发明提出了一种工作可靠性较高的水煤浆气化系统及控制方法。

2、针对上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种水煤浆气化系统，包括：与气化炉的点火烧嘴连通的第一氧气供给管线与燃料气供给管线，所述第一氧气供给管线沿气体流向依次设有主切断阀、第一调节阀、第一切断阀与第二切断阀；所述燃料气供给管线沿气体流向依次设有第二调节阀、第三切断阀与第四切断阀；点火烧嘴放空管线，包括与第一氧气供给管线连通的第一氧气放空管线以及与燃料气供给管线连通的燃料气放空管线，所述第一氧气放空管线设有第一放空阀，所述燃料气放空管线设有第二放空阀，第一放空阀连通至所述第一切断阀与所述第二切断阀之间的管路上，第二放空阀连通至所述第三切断阀与所述第四切断阀之间的管路上；点火烧嘴氮气吹扫管线，包括与所述第一氧气供给管线连通的第一氮气吹扫管线以及燃料气供给管线连通的第二氮气吹扫管线，所述第一氮气吹扫管线上设有第一吹扫阀，所述第二氮气吹扫管线设有第二吹扫阀；还包括控制单元，所述控制单元根据气化炉的压力值控制进入点火烧嘴的燃料气的流量。

4、本发明的部分实施方式中，所述燃料气流量q根据如下公式获得：

5、q＝(pa+pb)×a/l；其中，pa为气化炉内压力；pb为环境压力；a为流量系数；l为燃料气热值。

6、本发明的部分实施方式中，所述控制单元根据燃料气的流量及氧燃比控制进入点火烧嘴的氧气的流量。

7、本发明的部分实施方式中，还包括与气化炉的工艺烧嘴连通的第二氧气供给管线与水煤浆供给管线，所述第二氧气供给管线沿气体流向依次设有第三调节阀、第五切断阀与第六切断阀，所述水煤浆供给管线沿气体流向依次设有第七切断阀与第八切断阀；工艺烧嘴放空管线，包括与第二氧气供给管线连通的第二氧气放空管线，所述第二氧气放空管线设有第三放空阀，所述第三放空阀连通至第五切断阀与第六切断阀之间的管路上；工艺烧嘴氮气吹扫管线，包括与所述第二氧气供给管线连通的第三氮气吹扫管线以及水煤浆供给管线连通的第四氮气吹扫管线；所述第三氮气吹扫管线上设有第三吹扫阀，所述第四氮气吹扫管线设有第四吹扫阀。

8、本发明的部分实施方式中，还包括分别与所述水煤浆供给管线以及水煤浆槽连通的循环管线，所述循环管线上设有循环泵以及第九切断阀，所述循环泵用于将循环管线上的水煤浆混合均匀。

9、本发明同时提供一种水煤浆气化系统的投料控制方法，包括如下步骤：

10、点火烧嘴投料并实现点火，所述点火烧嘴投料包括燃料气投料与氧气投料，根据气化炉压力控制进入点火烧嘴的燃料气的流量与氧气流量；

11、当气化炉压力大于第一设定值时，开启工艺烧嘴投料并使点火烧嘴保持燃烧状态，所述工艺烧嘴投料包括水煤浆投料与氧气投料，根据设定煤氧比控制进入工艺烧嘴的水煤浆的流量与氧气流量。

12、本发明的部分实施方式中，所述点火烧嘴投料包括如下步骤：

13、s11.点火条件确认：所述点火条件确认包括判断第一氧气供给管线的氧气供给是否正常、点火枪放电是否正常，点火烧嘴氮气吹扫管线的氮气吹扫是否正常；

14、s12.初始状态燃料气与氧气流量的调节：打开点火烧嘴放空管线的第一放空阀与第二放空阀，打开第一氧气供给管线中的主切断阀、第一调节阀与第一切断阀，打开燃料气供给管线中的第二调节阀与第三切断阀；将第一调节阀与第二调节阀的状态调节为自动模式，经过设定时长后，锁定第一调节阀与第二调节阀的状态；

15、s13.燃料气与氧气的投料：关闭所述点火烧嘴放空管线与所述点火烧嘴氮气吹扫管线，打开燃料气供给管线中第四切断阀；启动点火枪放电直至火焰检测器检测到火焰信号并且持续时间满足设定值；打开第一氧气供给管线中的第二切断阀，实现点火烧嘴的点火；

16、s14.正常工作状态下燃料气与氧气流量的调节，将第一调节阀与第二调节阀的状态调节为自动模式。

17、本发明的部分实施方式中，所述工艺烧嘴投料包括如下步骤：

18、s21.工艺烧嘴投料条件确认：所述工艺烧嘴投料条件确认包括：工艺烧嘴状态正常，水煤浆槽液位高于设定值，工艺烧嘴氮气吹扫管线打开，工艺烧嘴放空管线关闭，将第二氧气供给管线的第三调节阀调整至第一设定值；

19、s22.水煤浆与氧气投料：打开水煤浆供给管线，再打开第二氧气供给管线，并将第三调节阀调整至自动挡位。

20、本发明的部分实施方式中，所述气化炉设置多个所述工艺烧嘴，在步骤s22中，打开其中一路工艺烧嘴的水煤浆供给管线及第二氧气供给管线；确认其余工艺烧嘴的第二氧气供给管线是否处于打开状态，若是，则依次打开其余工艺烧嘴的水煤浆供给管线及第二氧气供给管线。

21、本发明的部分实施方式中，还包括分别与所述水煤浆供给管线以及水煤浆槽连通的循环管线，所述循环管线上设有循环泵以及第九切断阀；步骤s21中，所述工艺烧嘴投料条件确认还包括循环管线打开状态并运行状态正常；步骤s22中，打开水煤浆供给管线前，关闭所述循环管线。

22、本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：

23、本发明提供的水煤浆气化系统中，利用燃料气流量与气化炉压力的关系，通过气化炉压力可自动获得点火烧嘴所需的燃料气流量值，再根据氧燃比，自动调节氧气进料流量，使得点火烧嘴处于始终处于稳定状态，有效延长点火烧嘴的运行寿命。避免气化炉高压状态时，燃料气与氧气流量为不变导致炉内气体进入点火烧嘴对其造成损坏的问题。另外，点火烧嘴放空管线一方面用于在进行点火前进行燃料气与氧气流量调节以获得较好的氧燃比以实现点火烧嘴的可靠点火；另一方面，在点火烧嘴投料系统故障进行停车时，打开所述点火烧嘴放空管线能够将管线中的氧气或燃料气排放至系统外侧，降低氮气消耗量。

24、本发明提供的水煤浆气化系统的投料控制方法中，通过点火烧嘴使气化炉内压力升高至第一设定值情况下，再进行水煤浆投料，缩短了系统温度压力达到气化炉正常运行压力的时间，而且可减少投料后合成气外排火炬，产生的二氧化碳少，更经济环保。同时，点火烧嘴在工艺烧嘴投用后，以低负荷状态运行，成为工艺烧嘴永久可用的长明灯点火源，保证工艺烧嘴在跳车后可以快速重新投料。