本发明公开了一种能够提高点火成功率且可在线开/停车的开工烧嘴控制方法，属于粉煤气化领域。该方法根据入气化炉氧气流量、氧燃比与气化炉压力关系对氧气流量调节阀、燃料气流量调节阀进行标定，控制开工烧嘴开车投用时氧气与燃料气出烧嘴混合后其气体与点火枪的距离为1～2cm，同时控制初期投用时氧气过量系数为2.0～3.0；控制开工烧嘴高压在线投入时的氧气过量系数为0.8～0.9，以实现提高点火成功率及可在线开/停车。与现有技术相比，本发明的控制方法避免了气化炉粉煤烧嘴停车后气化装置所进行的长时间置换性吹扫，极大地节省了气化炉开停车周期。
1.一种能够提高点火成功率且可在线开/停车的开工烧嘴控制方法，其特征在于：开工烧嘴开车投入时，根据入气化炉氧气流量与气化炉压力曲线对氧气流量调节阀进行标定，根据入气化炉氧气流量、氧燃比与气化炉压力曲线对燃料气流量调节阀进行标定，控制开工烧嘴投用时氧气与燃料气出烧嘴混合后其气体与点火枪的距离为1～2cm，同时控制初期投用时氧气过量系数为2.0～3.0，开工烧嘴开车投入时，入气化炉氧气流量与气化炉压力为线性关系：y＝ax+b，
其中：y为入气化炉氧气流量；x为气化炉压力；a＝13～15；b＝100～120；
其中：y’为氧燃比，x为气化炉压力，a’＝-0.3～-0.2，b’＝3.0～3.3；
开工烧嘴高压在线投入时，根据入气化炉氧气流量与气化炉压力曲线对氧气流量调节阀进行标定，根据入气化炉氧气流量、氧燃比与气化炉压力曲线对燃料气流量调节阀进行标定，控制投入时氧气过量系数为0.8～0.9，开工烧嘴高压在线投入时，入气化炉氧气流量与气化炉压力为线性关系：y＝ax+b，
其中：y为入气化炉氧气流量；x为气化炉压力；a＝13～15；b＝100～120；
其中：y’为氧燃比，x为气化炉压力，a’＝-0.3～-0.2，b’＝3.0～3.3。
2.根据权利要求1所述的能够提高点火成功率且可在线开/停车的开工烧嘴控制方法，其特征在于：开工烧嘴开车投入完成燃料气流量调节阀标定和氧气流量调节阀标定后，对燃料气管路和氧气管路进行吹扫，然后将燃料气流量调节阀和氧气流量调节阀设定至标定阀位，进入点火阶段；
在点火阶段，点火枪在燃料气和氧气入炉前放电，且待燃料气投入后再关闭燃料气吹扫，待氧气投入后再关闭氧气吹扫。
3.根据权利要求1所述的能够提高点火成功率且可在线开/停车的开工烧嘴控制方法，其特征在于：开工烧嘴高压在线投入完成燃料气流量调节阀标定和氧气流量调节阀标定后，进入点火阶段；
在点火阶段，待燃料气投入后再关闭燃料气吹扫，待氧气投入后再关闭氧气吹扫。
4.根据权利要求1或3所述的能够提高点火成功率且可在线开/停车的开工烧嘴控制方法，其特征在于：开工烧嘴高压在线投入时气化炉运行压力为3.8～4.0MPa。
5.根据权利要求1、2或3所述的能够提高点火成功率且可在线开/停车的开工烧嘴控制方法，其特征在于，开工烧嘴高压在线停车包括：S1.打开燃料气吹扫和氧气吹扫，关闭氧气切断阀及燃料气切断阀；
S3.放空氧气管线中的氧气和燃料气管线中的燃料气；
6.根据权利要求5所述的能够提高点火成功率且可在线开/停车的开工烧嘴控制方法，其特征在于：开工烧嘴高压在线停车的步骤S2中，氧气流量调节阀及氮气流量调节阀开启
7.根据权利要求5所述的能够提高点火成功率且可在线开/停车的开工烧嘴控制方法，其特征在于：在开工烧嘴的氧气管线上依次设置氧气第一切断阀、氧气流量调节阀、氧气第二切断阀及氧气第三切断阀，氧气流量调节阀与氧气第二切断阀之间设置有第一氧气放空点，氧气第二切断阀与氧气第三切断阀之间设置有第二氧气放空点，氧气第三切断阀与开工烧嘴之间设置有高压氮气吹扫点；
在开工烧嘴的燃料气管线上依次设置燃料气第一切断阀、燃料气流量调节阀及燃料气第二切断阀，燃料气流量调节阀与燃料气第二切断阀之间设置燃料气放空点，燃料气第二切断阀与开工烧嘴之间设置有高压二氧化碳吹扫点。
8.根据权利要求7所述的能够提高点火成功率且可在线开/停车的开工烧嘴控制方法，其特征在于：氧气管线氧气流量调节阀的前端设置有氧气标定用流量计，氧气第三切断阀后端设置有实际入炉量流量计；
燃料气管线燃料气流量调节阀的前端设置有燃料气流量计。
一种能够提高点火成功率且可在线开/停车的开工烧嘴控制
方法
技术领域
[0001] 本发明涉及粉煤气化领域，具体地说是一种能够提高点火成功率且可在线开/停车的开工烧嘴控制方法。
背景技术
[0002] 煤的气化过程是煤或煤焦与气化剂(空气、氧气、水蒸气等)反应生成碳的氧化物、氢、甲烷等清洁气体燃料的过程，是公认的现代煤化工工艺的核心技术和龙头技术，而气化炉则是煤气化工艺技术中的核心。气流床气化技术虽然是目前普遍大规模采用的煤气化工艺技术，但仍然存在以下有待改进或突破的技术问题：一、对于粉煤加压气化技术而言，如何使开工烧嘴安全顺利点燃并投用、在气化炉升温升压过程中保持较好的燃烧状态，是整个气化装置开车过程需要完善的关键技术；二、无法实现开工烧嘴在气化炉运行状态下安全顺利的停车或开车，导致气化炉粉煤烧嘴全部停车后，气化装置需要进入长时间置换性吹扫，在吹扫合格后方可进入气化炉开车程序，存在人力、物力消耗大，停车周期长等不足。
发明内容
[0003] 本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足，提供一种能够提高点火成功率且可在线开/停车的开工烧嘴控制方法。该方法能够提高开工烧嘴点火成功率，保证开工烧嘴安全顺利投用，有效避免开工烧嘴在投用初期因氧燃比过高或过低而引起的点火失败。
[0004] 本发明的技术任务是按以下方式实现的：能够提高点火成功率且可在线开/停车的开工烧嘴控制方法，其特点是：
[0005] 开工烧嘴开车投入时，根据入气化炉氧气流量与气化炉压力曲线对氧气流量调节阀进行标定，根据入气化炉氧气流量、氧燃比与气化炉压力曲线对燃料气流量调节阀进行标定，控制开工烧嘴投用时氧气与燃料气出烧嘴混合后其气体与点火枪的距离为1～2cm，同时控制初期投用时氧气过量系数为2.0～3.0；
[0006] 开工烧嘴高压在线投入时，根据入气化炉氧气流量与气化炉压力曲线对氧气流量调节阀进行标定，根据入气化炉氧气流量、氧燃比与气化炉压力曲线对燃料气流量调节阀进行标定，控制投入时氧气过量系数为0.8～0.9。
[0007] 开工烧嘴开车投入完成燃料气流量调节阀标定和氧气流量调节阀标定后，对燃料气管路和氧气管路进行吹扫，然后将燃料气流量调节阀和氧气流量调节阀设定至标定阀位，进入点火阶段。在点火阶段，点火枪在燃料气和氧气入炉前放电，且待燃料气投入后再关闭燃料气吹扫，待氧气投入后再关闭氧气吹扫。
[0008] 开工烧嘴高压在线投入完成燃料气流量调节阀标定和氧气流量调节阀标定后，进入点火阶段。在点火阶段，待燃料气投入后再关闭燃料气吹扫，待氧气投入后再关闭氧气吹扫。高压在线投入进入点火阶段时，点火枪不动作。
[0009] 开工烧嘴高压在线投入时气化炉运行压力优选为3.8～4.0MPa，以更好的适应粉煤气化工艺，避免对生产运行造成影响。
[0010] 开工烧嘴开车投入时，入气化炉氧气流量与气化炉压力为线性关系：y＝ax+b，其中：y为入气化炉氧气流量；x为气化炉压力；a＝13～15；b＝100～120；
[0011] 氧燃比与气化炉压力为线性关系：
[0012] x＝0～10bar时，y’＝a’x+b’
[0013] x＞10bar时，y’＝0.8～1.3，
[0014] 其中：y’为氧燃比，x为气化炉压力，a’＝-0.3～-0.2，b’＝3.0～3.3。
[0015] 开工烧嘴高压在线投入时，入气化炉氧气流量与气化炉压力为线性关系：y＝ax+b，其中：y为入气化炉氧气流量；x为气化炉压力；a＝13～15；b＝100～120；
[0016] 氧燃比与气化炉压力为线性关系：
[0017] x＝0～10bar时，y’＝a’x+b’
[0018] x＞10bar时，y’＝0.8～1.1，
[0019] 其中：y’为氧燃比，x为气化炉压力，a’＝-0.3～-0.2，b’＝3.0～3.3。
[0020] 进一步说，开工烧嘴高压在线停车过程包括：
[0021] S1.打开燃料气吹扫和氧气吹扫，关闭氧气切断阀及燃料气切断阀；
[0022] S2.氧气流量调节阀及氮气流量调节阀部分开启；
[0023] S3.放空氧气管线中的氧气和燃料气管线中的燃料气；
[0024] S4.关闭氧气流量调节阀及氮气流量调节阀。
[0025] 步骤S2中氧气流量调节阀及氮气流量调节阀开启40～60％。
[0026] 为了更好的实现本发明控制方法，可以在开工烧嘴的氧气管线上依次设置氧气第一切断阀、氧气流量调节阀、氧气第二切断阀及氧气第三切断阀，氧气流量调节阀与氧气第二切断阀之间设置有第一氧气放空点，氧气第二切断阀与氧气第三切断阀之间设置有第二氧气放空点，氧气第三切断阀与开工烧嘴之间设置有高压氮气吹扫点；
[0027] 在开工烧嘴的燃料气管线上依次设置燃料气第一切断阀、燃料气流量调节阀及燃料气第二切断阀，燃料气流量调节阀与燃料气第二切断阀之间设置燃料气放空点，燃料气第二切断阀与开工烧嘴之间设置有高压二氧化碳吹扫点。
[0028] 作为优选，可以在氧气管线氧气流量调节阀的前端设置氧气标定用流量计，氧气第三切断阀后端设置实际入炉量流量计；燃料气管线燃料气流量调节阀的前端设置有燃料气流量计。
[0029] 可监控上述各阀门开关时间，若任一阀门在2S内不能开关到位，程序将直接执行停车步骤，确保开工烧嘴点火过程安全。
[0030] 与现有技术相比，本发明的一种能够提高点火成功率且可在线开/停车的开工烧嘴控制方法具有以下突出的有益效果：
[0031] (一)烧嘴高压投入前，对氧气流量及燃料气流量进行标定，根据烧嘴氧气通道及燃料气通道计算出在当前压力下出烧嘴的流速，从而控制火焰到烧嘴的距离在合适范围之内，确保工艺烧嘴停车后，开工烧嘴能够处于燃烧状态，避免炉内产生爆炸性混合气体，引起炉内爆燃。
[0032] (二)点火阶段，点火枪应在燃料气及氧气入炉前放电，可以防止氧气或燃料气进入气化炉后产生“爆燃”；待燃料气投入后再关闭燃料气吹扫，待氧气投入后再关闭氧气吹扫，可进一步提升车投入和升高压在线投入的安全性。
[0033] (三)停车时，可保证燃料气管线及氧气管线无任何残留气体，实现燃料气、氧气与开工烧嘴的彻底切断，保证运行的安全性、稳定性。
[0034] (四)氧气管线上设置有实际入炉量流量计，可及时发现和修正两个氧气放空点可能造成的实际入炉氧气流量低的问题。
附图说明
[0035] 附图1是实施例开工烧嘴控制方法管路结构示意图；
[0036] 附图2是氧气流量与气化炉压力关系曲线；
[0037] 附图3是氧燃比与气化炉压力关系曲线。
具体实施方式
[0038] 参照说明书附图以具体实施例对本发明的一种能够提高点火成功率且可在线开/停车的开工烧嘴控制方法作以下详细地说明。
[0039] 实施例：
[0040] 【管路结构】
[0041] 如附图1所示，在开工烧嘴19的氧气管线上依次设置氧气第一切断阀1、氧气流量调节阀12、氧气第二切断阀2、氧气第三切断阀3。氧气流量调节阀与12氧气第二切断阀2之间设有第一氧气放空点(装配有氧气放空阀8)。氧气第二切断阀2与氧气第三切断阀3之间设有第二氧气放空点(装配有氧气放空阀9)。氧气第三切断阀3与开工烧嘴19之间设有高压氮气吹扫点(其管线上装配有高压氮气吹扫切断阀6)。
[0042] 在开工烧嘴19的燃料气管线上依次设置燃料气第一切断阀4、燃料气流量调节阀13及燃料气第二切断阀5。燃料气流量调节阀13与燃料气第二切断阀5之间设燃料气放空点(装配有燃料气放空阀10、燃料气放空阀11)。燃料气第二切断阀5与开工烧嘴19之间设有高压二氧化碳吹扫点(其管线上装配有高压二氧化碳吹扫切断阀7)。
[0043] 在氧气管线、燃料气管线、氮气管线及二氧化碳管线上分别装配有氧气标定用流量计14、实际入炉量流量计15、燃料气流量计16、氮气流量计17及CO2流量计18。
[0044] 【控制方法】
[0045] (一)开工烧嘴开车方案
[0046] 1、关闭氧气第一切断阀1、氧气第二切断阀2、氧气第三切断阀3、燃料气第一切断阀4、燃料气第二切断阀5、高压氮气吹扫切断阀6、高压二氧化碳吹扫切断阀7、氧气流量调节阀12及燃料气流量调节阀13；打开氧气放空阀8、氧气放空阀9、燃料气放空阀10、燃料气放空阀11。开工烧嘴开车程序进入“标定”阶段
[0047] 2、打开氧气第一切断阀1，根据入气化炉氧气流量与气化炉压力曲线(如附图2所示)，得出氧气流量调节阀12的目标流量，并将氧气流量控制器投入自动，调整氧气流量，待氧气流量与目标流量偏差在±1％内，记录当前氧气流量调节阀12开度，作为开工烧嘴投用时目标阀位。
[0048] 3、打开燃料气第一切断阀4，根据入气化炉氧气流量、氧燃比与气化炉压力曲线(如附图3所示)，得出燃料气流量调节阀13的目标流量，并将燃料气流量控制器投入串级，调整燃料气流量，待燃料气流量与目标流量偏差在±1％内，记录当前燃料气流量调节阀13开度，作为开工烧嘴投用时目标阀位。
[0049] 步骤2、3流量标定要求：控制开工烧嘴投用时氧气与燃料气出烧嘴混合后其气体与点火枪的距离为1～2cm，同时控制初期投用时氧气过量系数在3.0。
[0050] 入气化炉氧气流量与气化炉压力为线性关系(如附图2所示)：
[0051] y＝13.4x+116
[0052] y为入气化炉氧气流量(单位：Nm3/h)；
[0053] x为气化炉压力(单位：bar)。
[0054] 氧燃比与气化炉压力为线性关系(如附图3所示)：
[0055] x＝0～10bar时，y’＝-0.25x+3.3；
[0056] x＞10bar时，y’＝0.8，
[0057] y’为氧燃比；
[0058] x为气化炉压力(单位：bar)。
[0059] 4、关闭燃料气第一切断阀4、氧气流量调节阀12、燃料气流量调节阀13、氧气放空阀8、燃料气放空阀10、燃料气放空阀11；打开燃料气管线高压二氧化碳吹扫切断阀7、打开3
氧气管线高压氮气吹扫切断阀6，吹扫时间为120S，二氧化碳流量为300～350Nm/h，清洁氮气流量为90～120Nm3/h。开工烧嘴开车程序进入“吹扫”阶段。
[0060] 5、“吹扫”时间完成后，关闭氧气放空阀9，程序将氧气流量调节阀12设定至标定阀位、将燃料气流量调节阀13设定至标定阀位，点火枪开始放电。开工烧嘴进入“点火”阶段。
[0061] 6、程序监测到点火枪放电后，打开氧气第二切断阀2、燃料气第二切断阀5。
[0062] 7、程序监测到氧气第二切断阀2、燃料气第二切断阀5打开后，关闭高压二氧化碳吹扫切断阀7。
[0063] 8、程序监测到高压二氧化碳吹扫切断阀7关闭后，氧气第三切断阀3打开。
[0064] 9、程序监测到氧气第三切断阀3打开后，高压氮气吹扫切断阀6关闭，开工烧嘴点燃。
[0065] 10、程序监测到装配在开工烧嘴上的火焰监测器监测到的火焰信号后，氧气流量控制器及燃料气流量控制器投入串级，氧气流量控制器将跟踪气化炉压力，按照氧气流量与气化炉压力曲线(如附图2所示)调整氧气流量，燃料气流量控制器根据氧燃比及氧燃比与气化炉压力曲线(如附图3所示)调整燃料气流量，开工烧嘴进入“升负荷”阶段和“运行”阶段。
[0066] 步骤6-10中，程序监控各阀门开关时间，若阀门在2S内不能开关到位，程序将直接执行停车步骤，确保开工烧嘴点火过程安全。
[0067] (二)气化炉运行时，高压在线投入开工烧嘴
[0068] 1、在气化炉运行时(压力为3.8～4.0MPa)，程序确定高压氮气吹扫切断阀6、高压二氧化碳吹扫切断阀7处于打开状态，开工烧嘴火焰检测器监测到火焰信号。
[0069] 2、打开氧气第一切断阀1，根据入气化炉氧气流量与气化炉压力曲线(如附图2所示)，得出氧气流量调节阀12的目标流量，并将氧气流量控制器投入自动，调整氧气流量，待氧气流量与目标流量偏差在±1％内，记录当前氧气流量调节阀12开度，作为开工烧嘴投用时目标阀位。
[0070] 3、打开燃料气第一切断阀4，根据入气化炉氧气流量、氧燃比与气化炉压力曲线，得出燃料气流量调节阀13的目标流量，并将燃料气流量控制器投入串级，调整燃料气流量，待燃料气流量与目标流量偏差在±1％内，记录当前燃料气流量调节阀13开度，作为开工烧嘴投用时目标阀位。
[0071] 步骤2、3流量标定要求：因炉内有粉煤烧嘴运行，存在高温及火焰，只需引入氧气及燃料气，保证投入时氧气过量系数为0.8。
[0072] 入气化炉氧气流量、氧燃比与气化炉压力的关系曲线与开工烧嘴开车方案相同。
[0073] 4、燃料气第一切断阀4、氧气流量调节阀与12、燃料气流量调节阀13、氧气放空阀8、燃料气放空阀10、燃料气放空阀11。
[0074] 5、程序监测到火焰信号，打开氧气第二切断阀2、燃料气第二切断阀5。
[0075] 6、程序监测到氧气第二切断阀2、燃料气第二切断阀5打开后，关闭高压二氧化碳吹扫切断阀7。
[0076] 8、程序监测到高压二氧化碳吹扫切断阀7关闭后，氧气第三切断阀3打开。
[0077] 9、程序监测到氧气第三切断阀3打开后，高压氮气吹扫切断阀6关闭，开工烧嘴在线点燃。
[0078] (三)开工烧嘴高压在线安全停车方法
[0079] 1、当确定开工烧嘴停车时，程序触发停车联锁，打开高压氮气吹扫切断阀6、高压二氧化碳吹扫切断阀7，关闭氧气第一切断阀1、氧气第二切断阀2、氧气第三切断阀3，关闭燃料气第一切断阀4、燃料气第二切断阀5。
[0080] 2、程序监测到高压氮气吹扫切断阀6、高压二氧化碳吹扫切断阀7打开，氧气第一切断阀1、氧气第二切断阀2、氧气第三切断阀3关闭，燃料气第一切断阀4、燃料气第二切断阀5关闭后，氧气流量调节阀12及燃料气流量调节阀13程序给定至50％。
[0081] 3、程序打开氧气放空阀8、9，燃料气放空阀10、11。
[0082] 4、程序监测到氧气放空阀8、9，燃料气放空阀10、11打开一分钟后，关闭氧气流量调节阀12及燃料气流量调节阀。开工烧嘴停车。
