[发明专利]不完全燃烧过程的点火方法

说明书

本发明涉及利用燃烧器为不完全燃烧或气化过程点火的方法，其中粉状含碳燃料加入反应器或气化器，而含氧气体则与前述燃料分开加入反应器或气化器，两者在反应器或气化器内燃烧器出口附近混合。这种气化过程特别适用于制备合成气。

合成气主要由一氧化碳和氢组成。它是利用粉状燃料和不足化学计量的燃烧介质如纯氧或者含氧气体（如空气）的不完全燃烧来生产的。随燃烧介质的成份不同，合成气也可能含有其它有用的或者被视为污染物的物质。

在气化过程中，燃料一般以细粉状被气体载体通过燃烧器送入反应器区，而燃烧介质则加入燃烧器内的燃料流或单独送至上述反应区。此时，必须特别注意使反应物充分混合。如果反应物相互不能紧密接触，则氧和燃料流在反应器内部将至少有一部分有不相混合的独立流道。由于反应区内充满的主要是高温一氧化碳和氢，因而氧会与这些气体迅速反应而不是和燃料发生反应。这样形成的温度极高的燃烧产物二氧化碳和蒸汽也将沿单独路径流动而与温度较低的燃料流极少接触。氧的这种行为会导致反应器内产生局部热点，因而有可能破坏反应器的耐火衬里并增加了燃烧器的外加热通量。

向燃烧器内的燃料流中加入氧可使燃料与氧做到充分混合。但此法有缺点，尤其是在高压气化过程中对燃烧器的设计和运行要求很高。其原因是必须使氧和燃料混合时刻至氧和燃料的混合物进入反应器时刻间的时间短于混合物的燃烧诱导时间以防止在燃烧器内发生提前燃烧。

此外，燃烧器内混合物的流速应大于火焰传播速度以避免火焰反闪。但随着气化压力增加，燃烧诱导时间会变短，火焰传播速度会加快。因此，如果燃烧器在低燃料负荷下运行，燃烧诱导时间或反闪就会形成使燃烧器不利的操作条件，导致燃烧器过热甚致损坏。

如果燃料和氧气在反应器内部空间内燃烧器外部混合，在燃烧器内提前燃烧或火焰反闪的问题就不会发生。

为了开始气化过程，使用一单独的点火燃烧器来点燃气化过程。通常应用的是燃油或燃气燃烧器。

但是，这类单独的点火燃烧器的操作十分复杂。因而本发明的目的就是提供一种气化过程的点火方法而又无需使用单独的点火燃烧器。

本发明的另一目的是提供一种比使用常规单独点火燃烧器所能获得的气化过程更简便，更快速，操作更安全的气化过程。

因而本发明提供一种使用燃烧器来点燃不完全燃烧过程并使其运行的方法，其中粉状含碳燃料经该燃烧器加入反应器或气化器，而含氧气体则与前述燃料分开经该燃烧器加入反应器或气化器并与前述燃料在反应器或气化器内燃烧器出口附近混合。此方法的特征是在不完全燃烧过程开始之前1秒至10分钟时间内向反应器或气化器内加入褐煤或普通褐煤颗粒。所述褐煤或普通褐煤与含氧气体接触后就与氧发生自发反应，随后即可向燃烧器中加入反应性较弱的粉状含碳燃料。

本发明有利地利用了褐煤或普通褐煤颗粒在氧气中的自发燃烧，尤其是褐煤或普通褐煤与氧的混合物的高反应性。干燥褐煤颗粒，含水量较低的褐煤颗粒或普通褐煤与氧接触时，都会与之发生自发反应。

向反应器或气化器内通入能自发点火的反应物使气化过程点火后，即可向燃烧器内通入反应性较弱的粉状含碳燃料，如硬煤，焦炭，木炭等。

现参照以下实施例详述本发明。

实施例1

将90%的粒子尺寸小于100μm的含水量为18%的干燥褐煤粉按0.12kg/s的量加入反应器。加料时间持续1秒至10分，流速为15m/s、温度为90℃。

反应器内压力大约10巴，加入其中的含氧气体的含氧量高于90%。含氧气体加入流量为0.06kg/s、温度为200℃，流速为110m/s。

实施例2

将一定量的自燃低级煤。如含水量低于20%的褐煤加入反应器。加料时间持续一秒至10分，速度为12m/s，温度为90℃。

反应器内压力约25巴，加入其中的含氧气体的含氧量高于90%，温度为160℃，流速为80m/s。煤和氧加入的量与实施例1相同。

实施例3

将90%的粒子尺寸小于80μm的自燃低级煤如普通褐煤粉按0.12kg/s的量加入反应器。加料时间持续1秒至10分，温度为90℃，速度为12m/s。

反应器内压力约10巴，含氧气体的含氧量高于90%。含氧气体加入流量为0.06kg/s，温度为150℃，流速为80m/s。

下表给出了适宜的工艺条件的有利范围及有关参数：

表A

氧    低级含碳燃料

含水量    -    1.5～20%

温度    150～250℃    90℃