一种复合式煤粉气化燃烧器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于煤粉气化用燃烧设备技术领域，具体涉及一种复合式煤粉气化燃烧器。
【背景技术】
[0002]目前用于煤粉气化技术上的燃烧设备主要有以下5种:
[0003](I)壳牌煤气化技术，其特点是点火、开工、工艺运行三个功能分别由三种燃烧设备独立完成，其中工艺运行燃烧设备(通常称为工艺烧嘴)水平安装于炉子周围，均匀分布4支或6支(目前国内已有装置布置方式)。点火燃烧设备(通常称为点火烧嘴或辅助烧嘴)水平安装于炉子侧面，垂直位置与工艺烧嘴相同，具有自动点火和火焰检测功能，并配有独立的执行装置，用于将点火烧嘴推进炉膛和拉出炉膛。其炉膛入口处安装有阀门和密封装置，用于密封此入口。开工燃烧设备(通常称为开工烧嘴或升温烧嘴)在点火烧嘴上方布置，并以一定角度向下伸入炉膛，其中心线与点火烧嘴中心线相交于炉膛内部，开工烧嘴也配有与点火烧嘴相同的执行装置、阀门和密封装置，功能相同。使用时，工艺烧嘴已安装到位，点火烧嘴和开工烧嘴伸入炉膛，两个阀门处于打开位置，点火烧嘴开始工作，点燃开工烧嘴，待炉膛压力提高至规定压力后启动工艺烧嘴，随后点火烧嘴和工艺烧嘴先后退出炉膛，阀门关闭。壳牌技术原理先进，操作方便，但是过程过于繁琐，实际使用问题较多，维护成本相对较大。点火烧嘴才用气体燃料(液化气LPG)，开工烧嘴才用液体燃料(柴油)，带有两套水冷却系统。工艺烧嘴带有一套水冷却系统。
[0004](2)科林煤气化技术，其特点是点火、开工和火焰检测功能集成到一直烧嘴上(通常称为点火开工一体化烧嘴，一下简称点火烧嘴)，置于炉子顶部中心垂直向下安装，其周围布置三台工艺烧嘴垂直向下安装。其点火烧嘴结构复杂，采用紫外火检，点火燃料气和开工燃料气从同一喷嘴喷出，氧气分别通过两个喷嘴喷出，并带有两套水冷却系统。工艺烧嘴结构复杂，为两通道水冷却型，中心通道为氧气通道并带有旋流叶片，环隙通道为煤粉通道，煤粉通道为旋流通道，通过几根金属棒盘旋而成，形状类似弹簧，加工复杂，其外部和内部分别布置一套水冷却系统。使用时，首先点燃点火烧嘴，由于点火烧嘴的燃料气喷嘴同时具备点火和升温功能，而两个功能所系的燃料气量不是一个数量级，所以在点火和升温功能切换时存在操作困难的问题，需要实时根据火焰检测器的信号调整，如果操作不好，容易出现熄火等故障，造成安全隐患，此种结构烧嘴的使用寿命与操作水平密切相关，如果点火状态和升温状态不能够快速顺利切换，容易造成烧嘴头的迅速损坏。工艺烧嘴由于是三台烧嘴置于炉顶，加上点火烧嘴一共四台烧嘴，对于炉顶的狭小空间而言，这四台烧嘴的安装和拆卸是比较困难的。其优点在于其操作过程没有了壳牌技术的密封装置、阀门和执行机构，简化了系统，但对操作者提出了更高的要求。
[0005](3)西门子GSP煤气化技术，其特点是将点火、开工和工艺运行功能集中于一台烧嘴上(通常称为一体化烧嘴)，并且具备类似于科林煤气化技术的火焰检测功能，相比科林技术，其进一步简化了设备的结构，但是对于操作者的要求进一步提高。其中心通道为点火通道(包括燃料气通道和氧气通道)，其外配有冷却水系统，再往外分别是工艺氧气通道、冷却水系统、煤粉通道、冷却水系统。其工艺氧气通道出口处配有旋流叶片，煤粉通道有多跟对称分布的煤粉管道旋转盘绕至烧嘴出口，结构相对科林烧嘴简单。使用时，先点火，此时点火通道工作，火焰检测器监控火焰，然后煤通道通入升温燃料气，工艺氧气入口通入氧气，然后煤通道切入煤粉氧气量根据煤粉的通入量调整，随着煤粉量的增加减小煤通道中燃料气的量。西门子GSP煤气化技术在使用过程中没有明显的点火、开工、工艺运行的三个过程，操作起来相当复杂和困难，所以在该装置首次运行时费尽周折。
[0006](4)航天炉HT-L煤气化技术，其结构是在西门子GSP煤气化技术上加以改进而来，其结构比较复杂，与西门子GSP相比较，其缺少火焰检测功能，但是增加了开工通道，使其在操作上大大简化，但是结构复杂，体积较大，成本较高。
[0007](5)西安热工院两段式煤气化技术，其特点相对于壳牌煤气化技术，煤粉通过炉子两个高度位置进入炉膛，两个位置的工艺烧嘴均为水平安装，点火烧嘴和工艺烧嘴的结构和工作方法与壳牌相同。
[0008]综上所述现有的煤粉气化烧嘴中，以单一功能为主，点火烧嘴、升温烧嘴、工艺烧嘴三个烧嘴共同使用才能完成工作任务；大多结构过于复杂并设置多层冷却水系统，通道层数繁多烧嘴体积大；加之采用单个煤粉进通道稳定性差；无保护蒸汽烧嘴头部易磨损设计；管道之间无空气夹层，热应力朝烧嘴头部释放，影响烧嘴喷口尺寸。
[0009]另外现有的燃烧设备是盲目的一站式操作经常造成非正常开工，在关键性的每一步都没有设置调节或和检测步骤，不能保证操作的正确性，会出现因超压或超温造成生产事故以及人身财产损失以及超压、超温对燃烧器本身造成的损害。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是克服现有技术中用于煤粉气化用燃烧设备结构复杂、操作繁琐、体积大、对操作员要求高进而维修频繁以致生产效率低下以及盲目式一站操作没有调节或检测步骤带来的非正常操作问题。
[0011]为此，本发明提供了一种复合式煤粉气化燃烧器，包括集成化通道单元和与集成化通道单元密封并匹配连接的加料单元，所述集成化通道单元包括点火中心通道和至少三个围绕所述点火中心通道并且依次同轴设置的煤粉通道、开工氧气通道、保护气体通道、冷却水循环通道；所述冷却水循环通道包括冷却水流入通道和与冷却水流入通道连通冷却水流出通道；
[0012]所述加料单元包括与所述点火中心通道、煤粉通道、开工氧气通道、保护气体通道、分别匹配的第一点火中心通道、第一煤粉通道、第一氧气通道、第一保护气体通道、第一开工氧气通道。
[0013]进一步的，所述集成化通道单元具有连接端，该连接端端口处制有连接法兰；所述集成化通道单元与连接端对应的另一端具有工作端；所述连接法兰向工作端端口方向延伸的管壁上依次设置冷却水入口和与冷却水入口对称设置的冷却水出口、安装法兰；所述冷却水入口和冷却水出口分别对应连通冷却水流入通道和冷却水流出通道。
[0014]进一步的，所述加料单元还包括与连接法兰通过螺栓连接的第一连接法兰；所述加料单元与第一连接法兰对应的另一端具有点火端；所述第一连接法兰与点火端之间的外壁上依次设置有与第一点火中心通道、第一煤粉通道、第一氧气通道、第一保护气体通道分别匹配连通的保护气体入口、开工氧气入口、粉煤入口、点火气体入口单元；
[0015]所述点火气体入口单元具有与第一点火中心通道连通的点火空气入口、点火燃气入口以及点火单元；所述点火单元具有点火口和火焰检测接线柱。
[0016]进一步的，所述工作端中心具有工作口 ；所述工作口向集成化通道单元内呈喇叭口设置；所述点火中心通道、煤粉通道、氧气通道、保护气体通道分别制有向工作口无线延伸的点火锥形口、粉煤锥形口、氧气锥形口、保护气体锥形口，其中点火锥形口沿点火中心通道管壁向点火中心通道中心轴方向倾斜；所述粉煤锥形口、氧气锥形口、保护气体锥形口沿其各自的管壁渐缩至工作口；
[0017]所述冷却水流入通道在工作口的管段通过过度管与冷却水流出通道贯通。
[0018]进一步的，所述保护气体入口、开工氧气入口分别垂直于加料单元外壁设置；所述粉煤入口至少有两个并与加料单元外壁呈30° -60°夹角对称设置；所述点火空气入口、点火燃气入口分别位于加料单元下方并与加料单元外壁垂直设置。
[0019]进一步的，所述粉煤锥形口、氧气锥形口、保护气体锥形口分别通过流变管一与煤粉通道、开工氧气通道、保护气体通道；所述冷却水循环通道在工作端处设置有呈迷宫式的蓄水缓冲区；所述冷却水流入通道位于冷却水流出通道的内侧，该冷却水流入通道和冷却水流出通道分别通过流变管二与蓄水缓冲区连通。
[0020]进一步的，所述冷却水流入通道与保护气体通道之间设有空气夹层。
[0021 ] 进一步的，所述氧气通道入口处设有组合密封。
[0022]为进一步的使本发明的燃烧器发挥更好的使用效果，采用一种复合式煤粉气化燃烧器的控制方法，