СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ПИТАНИЯ ФОРСУНОК ГАЗОГЕНЕРАТОРА Российский патент 2012 года по МПК F23K1/00 C10J3/50 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способам непрерывного питания форсунок газогенератора с газификацией в потоке при газификации угля. В частности, настоящее изобретение относится к способу непрерывного питания форсунок для газогенератора с газификацией в потоке с водно-угольной взвесью в качестве сырья, в котором при нормальных эксплуатационных условиях нефункционирующие форсунки могут осуществлять, непрерывное питание под давлением без остановки газогенератора.

Уровень техники

Известное техническое решение, раскрытое в китайском патенте №ZL98110616.1 «Многофорсуночный газогенератор с оппозитными форсунками для переработки водно-угольной суспензии или сухой угольный пыли и его применение» и китайском патенте №ZL01210097.8 «Многофорсуночный газогенератор для переработки водно-угольной взвеси или сухой угольный пыли с расположенными в его верхней части оппозитными форсунками», заключается в том, что, в процессе газификации угля в многофорсуночном газогенераторе с газификацией в потоке с оппозитными форсунками с углеводородными компонентами в качестве сырья, кислород и водно-угольная суспензия поступают в газогенератор через множество форсунок, для формирования сталкивающихся потоков, что улучшает перемешивание и теплоотдачу. Практика показывает, что многофорсуночный газогенератор с газификацией в потоке и с оппозитно расположенными форсунками устойчив в работе, имеет хорошие технические показатели и низкий расход кислорода и угля, в связи с чем он применим для крупномасштабного производства. Газогенератор снабжен множеством форсунок, которые являются взаимно резервирующими. Поэтому, даже когда некоторые из форсунок не функционируют, газогенератор может работать, предотвращая, таким образом, аварии на связанном с ним последующем оборудовании.

Если некоторые форсунки перестают функционировать в процессе работы газогенератора, и установлено, что собственно данные форсунки не являются причиной отказа, очень важно сделать так, чтобы упомянутые форсунки осуществляли непрерывное питание под давлением, и газогенератор возобновил бы нормальную работу, с тем чтобы эксплуатация газогенератора не нанесла ущерб работе последующего оборудования. Таким образом, вероятность аварийной остановки газогенератора будет сильно понижена, и надежность долгосрочной службы многофорсуночного газогенератора с оппозитными форсунками будет повышена, что также имеет большое значение для дальнейшего улучшения стабильности и непрерывности работы всей производственной системы.

Поэтому крайне важно для предприятий углехимии быть оборудованными газогенераторами с многофорсуночным питанием, которые при нормальной работе могут обеспечить форсункам непрерывное питание под давлением, проявляя тем самым преимущества газогенераторов с многофорсуночным питанием.

Раскрытие изобретения

Для некоторых форсунок газогенератора, которые не функционируют по причинам, не связанным с их собственным состоянием, они не могут реализовать непрерывное питание под давлением во время работы газогенератора даже после того, как они будут подключены. С целью преодоления вышеупомянутого дефекта, настоящее изобретение предлагает непрерывный способ питания форсунок. Если во время работы газогенератора некоторые форсунки не функционируют, и было установлено, что отказ вызван не ими самими, то настоящий способ может позволить непрерывно питать нефункционирующие форсунки и газогенератор, для поддержания его нормальной работы, причем эксплуатация газогенератора не нанесет ущерб работе последующего оборудования. Поэтому вероятность аварийной остановки газогенераторов будет уменьшена, а надежность долгосрочной работы газогенераторов будет повышена.

Техническое решение по настоящему изобретению заключается в следующем:

в соответствии со способом непрерывного питания форсунки клапан регулировки давления или/и дроссель установлены в линии циркуляции водно-угольной суспензии газогенератора, средство контроля давления соединено с выходом насоса водно-угольной суспензии, причем управляющая линия средства контроля давления соединена с клапаном регулировки; линия водно-угольной суспензии между вентилем питающей линии и форсункой соединена с линией экранирующего газа через вентиль; клапан регулировки давления и/или дроссель установлены в дренажной линии окислителя газогенератора, а отображающее давление средство контроля давления соединено с выходом вентиля регулятора потока, причем управляющая линия средства соединена с клапаном регулировки давления, а линия окислителя между вентилем и горелкой соединена с линией экранирующего газа через вентиль.

Способ функционирования заключается в следующем:

вентиль циркуляции водно-угольной суспензии открывают, а два вентиля питающей линии закрывают, чтобы установить питающий поток водно-угольной суспензии по линии циркуляции водно-угольной суспензии соответствующей форсунки газификации;

вентиль линии экранирующего газа открывают, чтобы обеспечить поступление экранирующего газа в форсунки;

вентиль дренажа окислителя открывают, а два вентиля питающей линии закрывают, и питающий поток окислителя устанавливают по линии дренажа окислителя соответствующей форсунки газификации;

вентиль линии экранирующего газа открывают, чтобы позволить экранирующему газу поступление в горелку газификации. Экранирующим газом является или азот, или пар, или диоксид углерода;

клапан регулировки давления и/или дроссель в линии циркуляции водно-угольной суспензии настраивают на давление водно-угольной суспензии, превышающее рабочее давление газогенератора на 0,05-2,5 МПа;

вентиль регулировки давления и/или дроссель на линии дренажа окислителя регулируют таким образом, чтобы сделать давление окислителя на 0,05-4 МПа выше, чем рабочее давление газогенератора.

После определения, что параметры давления и потока водно-угольной суспензии и окислителя являются нормальными и газогенератор работает бесперебойно, начинают непрерывное питание форсунок под давлением:

вентиль циркуляции водно-угольной суспензии закрывают, два вентиля линии подачи водно-угольной суспензии открывают, вентиль линии экранирующего газа закрывают, и водно-угольная взвесь поступает через форсунку в газогенератор;

вентиль дренажа окислителя закрывают, два вентиля линии подачи окислителя открывают, вентиль линии экранирующего газа закрывают, и окислитель поступает через форсунку в газогенератор;

скорость вращения насоса водно-угольной суспензии и степень открытия регулирующего поток окислителя вентиля устанавливают таким образом, чтобы обеспечить нормальную рабочую загрузку форсунки.

Преимущество настоящего изобретения состоит в том, что оно позволяет реализовать непрерывное питание форсунки под давлением во время работы газогенератора, после того как некоторые форсунки, которые перестали функционировать не из-за их внутренних причин, т.е. позволяет значительно уменьшить вероятность аварийной поломки газогенератора, повышает надежность длительной работы многофорсуночного газогенератора и имеет большое значение для улучшения стабильности и непрерывности работы всей производственной системы.

Краткое описание чертежей

Эти и другие особенности и преимущества настоящего изобретения могут быть лучше поняты при чтении следующего детального описания, совместно с рисунками, на которых:

фиг.1 - блок-схема подачи водно-угольной суспензии во время процесса газификации водно-угольной суспензии;

фиг.2 - блок-схема подачи окислителя во время процесса газификации водно-угольной суспензии.

На фиг.1: 101 - резервуар водно-угольной суспензии, 102 - насос водно-угольной суспензии, 103 - вентиль, 104 - вентиль, 105 - форсунка, 106 - газогенератор, 107 - вентиль циркуляции, 108 - клапан регулировки давления, 109 - дроссель, 110 - вентиль, РТ₁ - средство контроля давления.

На фиг.2: 201 - вентиль, 202 - вентиль регулировки потока, 203 - вентиль, 204 - вентиль, 205 - дренажный вентиль, 206 - клапан регулировки давления, 207 - дроссель, 208 - вентиль, РТ₂ - средство контроля давления, PIC - отображающее давление средство контроля давления.

Осуществление изобретения

Настоящее изобретение будет далее описано в соответствии с представленными чертежами.

Как показано на фиг.1, перед осуществлением непрерывного питания форсунки под давлением посредством подачи водно-угольной суспензии и циркуляции ее должно быть выполнено следующее.

1) Линию подачи водно-угольной суспензии соединить с входом насоса 102 через отверстие в основании резервуара 101 водно-угольной суспензии, а выход насоса 102 водно-угольной суспензии соединить с форсункой 105 через вентили 103 и 104. Линию водно-угольной суспензии между вентилем 104 и форсункой 105 соединить с линией защитного газа через вентиль 110.

2) Линию циркуляции водно-угольной суспензии провести к верхнему отверстию резервуара 101 водно-угольной суспензии от выхода насоса 102 водно-угольной суспензии через вентиль 107 циркуляции, клапан 108 регулировки давления и дроссель 109. Средство контроля давления РТ₁ соединить с выходом насоса 102 водно-угольной суспензии, причем управляющую линию средства контроля давления РТ₁ соединить с клапаном регулировки давления 108.

Вентили 103 и 104, связанные с нефункционирующей форсункой 105 и установленные в линии питания газогенератора 106, перекрыты, насос 102 водно-угольной суспензии включен, вентиль 107 циркуляции открыт, водно-угольная суспензия протекает через вентиль 107 циркуляции, клапан 108 регулировки давления и дроссель 109 в резервуар 101, вследствие чего формируется поток водно-угольной суспензии. Расход водно-угольной суспензии регулируется путем изменения скорости вращения насоса 102 водно-угольной суспензии. Давление водно-угольной суспензии может быть увеличено с помощью независимой регулировки клапана 108 регулировки давления или дросселя 109, или совместным регулированием вентиля 108 регулировки давления и дросселя 109 так, чтобы сделать давление водно-угольной суспензии на 0,05-2,5 МПа выше рабочего давления газогенератора, предпочтительно выше на 0,4-1,0 МПа. Линия водно-угольной суспензии между вентилем 104 и форсункой 105 защищена с помощью экранирующего газа, а именно, когда вентиль 110 открыт, экранирующий газ впущен. Таким образом, гарантируется, что в процессе питания только водно-угольная суспензия поступает в газогенератор 106, а обратный поток продуктов из газогенератора 106 предотвращается.

Как показано на фиг.2, следующие операции должны быть выполнены посредством подачи окислителя в дренажную линию перед осуществлением непрерывного питания форсунки под давлением.

1) Линию подачи окислителя соединяют с форсункой 105 через вентиль 201, вентиль 202 регулировки потока, вентиль 203 и вентиль 204; средство контроля давления РТ₂ соединяют с линией между вентилем 201 и вентилем 202 регулировки потока. Линию окислителя между запирающим вентилем 204 и форсункой 105 соединяют с линией экранирующего газа через вентиль 208.

2) Линия дренажа окислителя проходит от вентиля 202 регулировки потока в атмосферу через дренажный вентиль 205, клапан 206 регулировки давления и дроссель 207. Отображающее давление средство контроля давления PIC устанавлено после вентиля 202 регулировки потока окислителя, причем управляющая линия средства PIC соединена с клапаном 206 регулировки давления.

Вентили 203 и 204, связанные с нефункционирующей форсункой 105 и установленные в линии питания газогенератора 106 окислителем, перекрыты, вентиль 201 поступления окислителя в горелку, вентиль 202 регулировки потока и дренажный вентиль 205 открывают, окислитель проходит в атмосферу через вентиль 201, вентиль 202 регулировки потока, дренажный вентиль 205, вентиль регулировки давления 206 и дроссель 207, и, таким образом, формируется питающий поток окислителя. Поток окислителя регулируют вентилем 202 регулировки потока. Давление окислителя может быть повышено с помощью независимой регулировки клапана 206 регулировки давления или дросселя 207, или совместным регулированием клапана 206 регулировки давления и дросселя 207 так, чтобы сделать давление окислителя на 0,05-4 МПа выше рабочего давления газогенератора, предпочтительно выше на 0,5-1,5 МПа. Линию окислителя между вентилем 204 и форсункой 105 защищают с помощью экранирующего газа, а именно, когда вентиль 208 открыт, экранирующий газ впущен. Таким образом, гарантируется, что в процессе питания только окислитель поступает в газогенератор 106, а обратный поток продуктов из газогенератора 106 предотвращается.

Как линия водно-угольной суспензии между вентилем 104 водно-угольной суспензии и форсункой, так и линия окислителя между вентилем 204 окислителя и форсункой, обе защищены экранирующим газом. Поэтому, при непрерывном питании форсунки 105, высокотемпературная среда из газогенератора не будет проникать в линию водно-угольной суспензии и в линию окислителя, и, следовательно, водно-угольная взвесь и окислитель не будут контактировать с высокотемпературной средой непосредственно в линиях, гарантируя таким образом, что водно-угольная взвесь и окислитель могут достигнуть газогенератора 106 в процессе горения одновременно, что исключает потенциальные риски.

После того как определено, что все технические параметры нормальны и газогенератор 106 работает безотказно, форсунка 105 начинает непрерывную работу: вентиль 107 циркуляции водно-угольной суспензии закрывают, вентили 103 и 104 открывают, вентиль 110 закрывают, после чего водно-угольная суспензия поступает в газогенератор; дренажный вентиль 205 окислителя закрывают, вентили 203 и 204 открывают, вентиль 208 закрывают, после чего окислитель поступает в газогенератор. После того как и водно-угольная суспензия, и окислитель начинают поступать в газогенератор 106 через форсунку 105, рабочую нагрузку форсунки 105 доводят до нормального режима, регулируя насос 102 водно-угольной суспензии и вентиль 202 регулировки потока так, чтобы загрузка форсунки 105 была равна приблизительно половине нормальной загрузки.

Возможны различные изменения, не выходящие за рамки изобретения, определенные в нижеследующей формуле изобретения и ее эквивалентах.

Нижеследующий вариант осуществления является только иллюстрацией частного исполнения настоящего изобретения, которое не следует ограничивать данным вариантом.

Для четырехфорсуночного (две пары) газогенератора на водно-угольной суспензии с оппозитными форсунками с рабочей производительностью 1000 тонн угля в день, используют только кислород. Давление впрыска составляет 4,0 МПа, а температура - 1300°С. Из-за поломки насоса водно-угольной суспензии отключают две противоположных форсунки А и В, тогда как другая пара горелок С и D все еще работает, и, следовательно, система газогенерации и последующая производственное оборудование работает с половиной нагрузки. Поток водно-угольной суспензии форсунок С и D составляет 15 м³/ч (для каждой форсунки), а поток кислорода составляет 6200 м³/ч (для каждой форсунки). После устранения отказа насоса водно-угольной суспензии форсунки А и В осуществляют непрерывное питание.

Вентиль 103 и вентиль 104, соответствующие форсункам А и В и расположенные на линии снабжения газогенератора водно-угольной суспензией, оставляют закрытыми, а вентиль 107 циркуляции открывают, после чего устанавливают питающий поток водно-угольной суспензии. Поток водно-угольной суспензии регулируют изменением скорости вращения насоса 102 водно-угольной суспензии так, что поток в каждой форсунке составляет 8 м³/ч. Давление угольной суспензии поднимают до 4,8 МПа с помощью клапана 108 регулировки давления и дросселя 109. Линию водно-угольной суспензии между запирающим вентилем 104 линии водно-угольной суспензии и форсункой 105 защищают с помощью азота.

Вентиль 203 и вентиль 204, соответствующие форсункам А и В и расположенные на линии снабжения газогенератора кислородом, оставляют закрытыми, дренажный вентиль 205 на линии дренажа открывают, вентиль 201 кислорода, поступающего в систему пары форсунок, открывают, после чего устанавливают питающий поток кислорода. С помощью вентиля 202 регулировки потока поток кислорода в каждую форсунку устанавливают до уровня 3800 м³/ч. Давление кислорода поднимают до 5,0 МПа с помощью клапана 206 регулировки давления и дросселя 207. Линию кислорода между вентилем 204 линии кислорода и форсункой защищают с помощью азота.

После того как определено, что все технические параметры нормальны и газогенератор работает безотказно, форсунки А и В начинают непрерывную работу: вентиль 107 циркуляции водно-угольной суспензии закрывают, запирающие вентили 103 и 104 открывают, вентиль 110 экранирующего азота закрывают, после чего водно-угольная суспензия поступает в газогенератор; дренажный вентиль 205 кислорода закрывают, вентили 203 и 204 открывают, вентиль 208 экранирующего азота закрывают, после чего кислород поступает в газогенератор. После того как и кислород, и водно-угольная суспензия поступили в газогенератор 106 через пару форсунок А и В, рабочую нагрузку этой пары форсунок регулируют до нормального уровня.

Изобретение относится к способам непрерывного питания форсунок газогенератора. Способ непрерывного питания форсунок газогенератора, в котором клапан регулировки давления (108) или/и дроссель (109) установлены в линии циркуляции водно-угольной суспензии газогенератора, средство контроля давления (PT₁) соединено с выходом насоса (102) водно-угольной суспензии, причем управляющая линия средства (PT₁) соединена с клапаном регулировки давления (108); линия водно-угольной суспензии между вентилем (104) и форсункой (105) соединена с линией экранирующего газа через вентиль (110); клапан регулировки давления (206) и/или дроссель (207) установлены в дренажной линии окислителя газогенератора, а отображающее давление средство контроля давления (PIC) соединено с выходом вентиля (202) регулятора потока, причем управляющая линия средства (PIC) соединена с клапаном регулировки давления (206), а линия окислителя между вентилем (204) и форсункой (105) соединена с линией экранирующего газа через вентиль (208), включающий следующие операции:

1) открытие вентиля (107) циркуляции водно-угольной суспензии и закрытие двух вентилей (103, 104), настройка питающего потока водно-угольной суспензии по линии циркуляции водно-угольной суспензии для соответствующей форсунки (105);

2) открытие вентиля (110), для обеспечения поступления экранирующего газа в форсунку (105);

3) открытие дренажного вентиля (205) окислителя и закрытие двух вентилей (203, 204), настройка питающего потока окислителя в дренажной линии окислителя, для соответствующей форсунки (105);

4) открытие вентиля (208), для обеспечения поступления экранирующего газа в форсунку (105);

5) настройка клапана регулировки давления (108) и/или дросселя отверстия (109) в линии циркуляции водно-угольной суспензии на давление водно-угольной суспензии, превышающее рабочее давление газогенератора (106) на 0,05-2,5 МПа;

6) настройка клапана регулировки давления (206) и/или дросселя отверстия (207) в дренажной линии окислителя на давление окислителя, превышающее рабочее давление газогенератора (106) на 0,05-4 МПа;

7) после определения, что параметры давления и потока водно-угольной суспензии и окислителя являются нормальными и газогенератор (106) работает безотказно, осуществляют непрерывное питание форсунки (105), для чего:

- закрывают вентиль (107) циркуляции водно-угольной суспензии, открывают два вентиля (103, 104), закрывают вентиль (110), после чего водно-угольная суспензия поступает в газогенератор (106) через форсунку (105);

- закрывают дренажный вентиль (205) окислителя, открывают два вентиля (203, 204), закрывают вентиль (208), после чего окислитель поступает в газогенератор (106) через форсунку (105);

8) регулируют скорость вращения насоса (102) водно-угольной суспензии и степень открытия вентиля (202) регулировки потока, для обеспечения нормальной рабочей нагрузки на форсунку (105).

Изобретение позволяет снизить вероятность аварийной остановки газогенераторов и увеличить надежность долгосрочной службы многофорсуночного газогенератора с оппозитными форсунками. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ непрерывного питания форсунки газогенератора, в котором клапан регулировки давления (108) или/и дроссель (109) установлены в линии циркуляции водно-угольной суспензии газогенератора, средство контроля давления (PT₁) соединено с выходом насоса (102) водно-угольной суспензии, причем управляющая линия средства (PT₁) соединена с клапаном регулировки давления (108); линия водно-угольной суспензии между вентилем (104) и форсункой (105) соединена с линией экранирующего газа через вентиль (110); клапан регулировки давления (206) и/или дроссель (207) установлены в дренажной линии окислителя газогенератора, а отображающее давление средство контроля давления (PIC) соединено с выходом вентиля (202) регулятора потока, причем управляющая линия средства (PIC), соединена с клапаном регулировки давления (206), а линия окислителя между вентилем (204) и форсункой (105) соединена с линией экранирующего газа через вентиль (208),
включающий следующие операции:
1) открытие вентиля (107) циркуляции водно-угольной суспензии, и закрытие двух вентилей (103, 104), настройка питающего потока водно-угольной суспензии по линии циркуляции водно-угольной суспензии для соответствующей форсунки (105);
2) открытие вентиля (110), для обеспечения поступления экранирующего газа в форсунку (105);
3) открытие дренажного вентиля (205) окислителя и закрытие двух вентилей (203, 204), настройка питающего потока окислителя в дренажной линии окислителя, для соответствующей форсунки (105);
4) открытие вентиля (208), для обеспечения поступления экранирующего газа в форсунку (105);
5) настройка клапана регулировки давления (108) и/или дросселя отверстия (109) в линии циркуляции водно-угольной суспензии на давление водно-угольной суспензии, превышающее рабочее давление газогенератора (106) на 0,05-2,5 МПа;
6) настройка клапана регулировки давления (206) и/или дросселя отверстия (207) в дренажной линии окислителя на давление окислителя, превышающее рабочее давление газогенератора (106) на 0,05-4 МПа;
7) после определения, что параметры давления и потока водно-угольной суспензии и окислителя являются нормальными, и газогенератор (106) работает безотказно, осуществляют непрерывное питание форсунки (105), для чего:
- закрывают вентиль (107) циркуляции водно-угольной суспензии, открывают два вентиля (103, 104), закрывают вентиль (110), после чего водно-угольная суспензия поступает в газогенератор (106) через форсунку (105);
- закрывают дренажный вентиль (205) окислителя, открывают два вентиля (203, 204), закрывают вентиль (208), после чего окислитель поступает в газогенератор (106) через форсунку (105);
8) регулируют скорость вращения насоса (102) водно-угольной суспензии и степень открытия вентиля (202) регулировки потока, для обеспечения нормальной рабочей нагрузки на форсунку (105).

2. Способ непрерывного питания форсунки по п.1, в котором давление упомянутой водно-угольной суспензии на 0,4-1,0 МПа выше, чем рабочее давление газогенератора (106).

3. Способ непрерывного питания форсунки по п.1, в котором давление упомянутого окислителя на 0,5-1,5 МПа выше, чем рабочее давление газогенератора (106).

4. Способ непрерывного питания форсунки по п.1, в котором упомянутый экранирующий газ является или азотом, или паром, или диоксидом углерода.