专利名称：将粉煤送进鼓风炉中的方法
技术领域：
本发明涉及一种将粉煤送进鼓风炉中的方法，具体地，涉及通过具有用于输送粉 煤的内管和与内管同心的用于输送燃烧气体的外管的粉煤喷枪向鼓风炉中送进粉煤的方法。
背景技术：
粉煤喷枪通常用于将替代焦炭的粉煤喷射到鼓风炉中。粉煤是通过喷枪被气动地 输送且被送进鼓风口的氧化环境中，热鼓风空气经上述鼓风口吹入炉内。为了完全燃烧粉 煤，燃烧反应应尽可能靠近喷枪末端开始。所谓的氧煤枪(oxycoal lance)由用于输送粉 煤的内管和与内管同心的用于输送燃烧气体的外管组成，燃烧气体通常为纯氧气。在喷枪 末端存在的纯氧气改善了燃烧条件，使得燃烧反应在喷枪末端部开始。
然而，人们发现喷枪末端处的火焰不稳定且零星地熄灭。在某些情形中，火焰能无 需干预自动再点燃。但这不能被保证。如果因为火焰已经熄灭而使粉煤的燃烧不在喷枪末 端处发生，则粉煤和氧气就被送进到鼓风炉中，从而不能保证粉煤的完全燃烧。
已经提出了大量解决方案来提高喷枪末端处的燃烧效率，通常通过改善粉煤和氧 气的混合来实现。例如，EP 1060272描述了可通过在同轴管之间提供流动涡旋喷嘴(flow swirler)，以便将漩涡运动传输给送进到喷枪末端的氧气，来改善粉煤的燃烧并维持火焰。 然而，流动涡旋喷嘴的效果非常依赖于喷枪的结构。如果螺旋角太深，则氧气被引导远离粉 煤进而燃烧效率降低。如果螺旋角太浅，则燃烧效率的改进可忽略。
EP 1060272中已经建议在内管的外表面壁靠近喷枪末端处提供多个凹部 (dimple)，以便减小流体流动阻力并改善粉煤与氧气在喷枪末端处的混合。
虽然在某些条件中，上面的系统适于提高燃烧效率，但其效果不能保证且还具有 不能维持火焰的风险。发明内容
因此，本发明的目的是提供一种将粉煤送进鼓风炉中的改进的方法。该目的是通 过权利要求1所述的方法解决的。
为了实现该目的，本发明提出了一种将粉煤送进鼓风炉中的方法，其中该方法包 括以下步骤
提供风口弯头(tuyere stock)，用于通过炉壁的开口中的鼓风口(tuyere)将来 自环管(bustle pipe)的热鼓风空气吹入鼓风炉的炉膛；
提供粉煤喷枪，用于将粉煤送进鼓风口中，粉煤喷枪包括用于输送粉煤的内管和 围绕内管同轴地布置并用于输送燃烧气体的外管，内管形成用于将粉煤与燃烧气体分隔开 的分隔壁，粉煤喷射枪具有布置在鼓风口内的喷枪末端；
允许粉煤和燃烧气体在喷枪末端处形成粉煤和燃烧气体的混合物；以及
使粉煤和燃烧气体的混合物在鼓风口中燃烧。
根据本发明的一个重要方面，该方法还包括以下步骤
监视喷枪末端处的火焰是否在燃烧；以及
在确定喷枪末端的火焰没有燃烧时，通过临时减小通过粉煤喷射枪的燃烧气体的 流量来重新点燃火焰。
监视火焰的燃烧，并且一旦火焰熄灭就减小向着喷枪末端的燃烧气体的流量。本 发明人发现短时间减少或中断燃烧气体的供应可重新点燃喷枪尖端处的火焰，因此，可快 速恢复在鼓风口中粉煤的改善的燃烧。
优选地，虽然临时减小了通过粉煤喷射枪的燃烧气体的流量，但通过粉煤喷射枪 的粉煤流量得以保持。
优选地，监视喷枪末端处的火焰燃烧是连续执行的。因此火焰能尽快地重新点燃， 以便使喷射到鼓风炉中未燃烧的粉煤的量最少。
有利地，监视喷枪末端处的火焰燃烧通过鼓风口堵塞检测装置(tuyere blockage detection means)执行。使用这样的鼓风口堵塞检测装置允许通过已经安装在鼓风炉上的 装置来执行火焰的监视。因为不需要额外的探测器，所以无需预算额外的安装和维护成本。
根据本发明的第一实施例，该方法包括
提供具有压力传感器的鼓风口堵塞检测装置，用于测量穿过喷枪末端上游的风口 弯头区段的热鼓风空气的压降；以及
监视穿过该风口弯头的区段的压降，并基于此来确定在喷枪末端处的火焰是否在燃烧。
目前，使用用于测量风口弯头内的压降的装置来检测鼓风口的堵塞。实际上，进入 鼓风炉中的鼓风口的出口可能被堵塞。如果发生这种情况且更多的粉煤被喷射到鼓风口 中，则风口弯头就会被粉煤填塞。一旦检测到风口堵塞(这表现为压降的突然减小)，就因 此停止粉煤和燃烧气体的喷射，从而防止风口弯头和环管被粉煤填塞。
本发明人已经指出压降也受喷枪末端处的燃烧反应的影响。当火焰在喷枪末端处 燃烧时，在鼓风口中产生热，因此使得热鼓风由于温度增加而膨胀，从而导致鼓风口处更高 的压降。这稍微减小了热鼓风的流动速率，并因此减小了风口弯头的降气管(downcomer，下 导管)中的压降。
压降的突然增加可因此解释为喷枪末端处的火焰不再燃烧的指示。
用于测量压降的装置(通常用于检测鼓风口堵塞)可用来监视喷枪末端处的火焰燃烧。
可在环管与风口弯头在喷枪末端上游的区段之间测量压降。压降测量装置可(例 如)包括布置在风口弯头在喷枪末端上游的该区段中的压力探测器。此外，可在风口弯头 在喷枪末端上游的该区段内布置文丘里管，并使该文丘里管与压力探测器配合。
基于所测量的压降的信号可用于信号处理算法中，以确定喷枪末端处的火焰是否 在燃烧。
例如，如果压降增加了预定的量，则可以得出喷枪末端处的火焰没有在燃烧的结 论。并且，如果压降增加了预定的量且持续了预定的时间，则也可以得出喷枪末端处的火焰 没有在燃烧的结论。由于压降受许多参数影响，因此压降信号有许多变化，即使是在正常工 作条件下。因此，优选地，只要压降仅是已经增加了一定量或仅在一定的时间段期间增加，或是这两者同时发生，则就得出火焰没有在燃烧的结论。
根据本发明第二实施例，该方法包括
提供具有基本水平的吹管的风口弯头，用于将热鼓风空气吹入鼓风炉的炉膛内；
提供具有光强度探测器的鼓风口堵塞检测装置，该光强度探测器与吹管轴向对准 布置；以及
监视鼓风口中的光强度，并基于此确定喷枪末端处的火焰是否在燃烧。
目前，用于测量鼓风口中光强度的装置用来检测鼓风口的堵塞。在检测到来鼓风 口的光强度显著减小的情形中，鼓风口可能被堵塞，因此停止粉煤和燃烧气体的喷射，以防 止风口弯头和环管被粉煤填塞。
光强度的减小也可解释为喷枪末端处的火焰不再燃烧的指示。实际上，鼓风口中 存在火焰会在鼓风口中生成光。因此无火焰将导致鼓风口中的光强度减小。
用于测量光强度的装置(通常用于检测鼓风口堵塞)可用来监视喷枪末端处的火 焰燃烧。
如果鼓风口中的光强度减小了预定量，则可以得出喷枪末端处的火焰没有在燃烧 的结论。
如果鼓风口中的光强度减小了预定量且持续预定的时间，则可以得出喷枪末端处 的火焰没有在燃烧的结论。
根据本发明第三实施例，该方法包括
提供具有基本水平的吹管的鼓风套管，用于将热鼓风空气吹入鼓风炉的炉膛内；
提供具有摄像机的鼓风堵塞检测装置，该摄像机与吹管轴向对准布置；以及
监视鼓风口中的图像，并基于此确定粉煤喷枪的末端处的火焰是否在燃烧。
目前，使用用于监视来自鼓风口的图像的装置来检测鼓风口的堵塞。在鼓风口被 堵塞的情形中，来自鼓风口的图像的特征改变，且根据改变的特征，由此停止粉煤和燃烧气 体的喷射，以防止风口弯头和环管被粉煤填塞。
来自鼓风口的图像的特征的变化也可解释为喷枪末端处的火焰不再燃烧的指示。
用于监视来自鼓风口的图像的装置(通常用于检测鼓风口阻断)可用来监视喷枪 末端处的火焰燃烧。如果来自鼓风口的图像根据预定方案改变，则可以得出喷枪末端处的 火焰不再燃烧的结论。如果来自鼓风口的图像与预定的典型图像具有足够的相似性，则可 以得出喷枪末端处的火焰不再燃烧的结论。
优选地，利用图像处理算法分析来自鼓风口的图像。
根据本发明第四实施例，该方法包括
提供具有基本水平的吹管的风口弯头，用于将热鼓风空气吹入鼓风炉的炉膛内；
提供与吹管轴向对准布置的诸如高温计的温度测量装置；以及
监视鼓风口内或鼓风口附近的温度，基于此确定粉煤喷枪的末端处的火焰是否在燃烧。
高温计例如可与每个鼓风口相配合并测量鼓风口前方的炉子中的火焰温度。温度 信号允许监视喷枪末端处火焰的燃烧。如果温度下降了预定量或如果温度保持在预定阈值 以下且持续了预定量的时间，则可以得出喷枪末端处的火焰没有在燃烧的结论。
与这种粉煤喷枪结合使用的燃烧气体优选地为氧气。
从下面参考附图对一个非限制性实施例的描述中，本发明将变得更明显，附图 中
图1示出了用于执行根据本发明的方法的设备的剖视图。
具体实施方式
图1示出具有环绕鼓风炉的环管12和多个风口弯头14的热鼓风系统10，风口弯 头14用于通过鼓风炉壁体16中的开口将热鼓风空气送进鼓风炉的炉膛内。风口弯头14是 耐火材料内衬的钢管，其用于将来自环管12的热鼓风空气供应到鼓风炉。这些风口弯头的 每个通常包括成角度的第一部分14'(也称为降气管)和基本水平的第二部分14"(也 称为吹管)。第二部分14"具有外凸球形前端(convex spherical nose)，该外凸球形前端 被设计和布置成与安装在炉壁16中的开口内的鼓风口 15的内凹端实现气密性接合。第一 部分14'布置成相对于水平部分14"成一角度，并连接到环管12，以便将来自环管12的热 鼓风空气引导到第二部分14〃。
提供粉煤喷枪18以将粉煤喷射到鼓风炉中。喷枪18为氧煤型，并包括用于输送 粉煤的内管20和围绕内管20同轴地布置并用于传输燃烧气体的外管22。内管20在通过 喷枪18的整个路途上形成用于将粉煤与燃烧气体分隔的分隔壁，直到粉煤和燃烧气体被 允许在粉煤喷枪18的喷枪末端M处混合。
粉煤喷枪18是以这样的方式设置的，其喷枪末端M位于鼓风口 15的出口区域 洸，且靠近炉壁16的开口。
在操作中，热鼓风是从环管12通过风口弯头14被吹入鼓风炉的炉膛。此外，粉煤 和燃烧气体(通常为氧气)通过粉煤喷枪18被送进风口弯头14的第二部分14〃中。在喷 枪末端M处，粉煤与氧气接触并形成混合物。燃烧条件是这样的，混合物点燃且火焰在鼓 风口 15内侧的喷枪末端M处燃烧。优选地，粉煤在鼓风口 15内侧完全燃烧。
由于喷枪末端M处的火焰不稳定且零星熄灭，因此需要重新点燃火焰。火焰的点 燃通过临时减少通过喷枪18送进的氧气的量来实现。这改变燃烧条件，并且当氧气供应恢 复时，火焰将重新点燃。燃烧气体的流量的临时减小可以引起喷枪末端M的处加热和/或 湍流，这有助于火焰的重新燃烧。
根据本发明，基于当前用于确定鼓风口 15的堵塞的系统来确定喷枪末端M处的 火焰是否在燃烧。这样的系统已经安装在鼓风炉设备上且因此确实不会导致任何额外的成 本。
这样的堵塞检测系统例如可以包括用于测量穿过风口弯头14的第一部分 14'的热鼓风空气的压降，为此，第一部分14'可以包括文丘里型的横截面减小部 (cross-section reduction)280
可替换地或额外地，这样的堵塞检测系统可以包括与风口弯头14的第二部分 14〃轴向对准布置的检测装置30。在连接风口弯头14的第一部分14'和第二部分14〃的 弯曲部32中，风口弯头可包括轴向延伸管34，检测装置30可以布置在该轴向延伸管的端 部。
检测装置30可以是用于测量鼓风口 15中的光强度的光强度探测器。光强度的减 少可解释为喷枪末端M处的火焰不再燃烧的指示。
检测装置30可以是用于监视来自鼓风口 15的图像的摄像机。捕获的图像可由图 像处理器分析。来自鼓风口 15的图像的某些特征的改变也可解释为喷枪末端M处的火焰 不再燃烧的指示。
参考标号
权利要求
1.一种将粉煤送进鼓风炉中的方法，包括提供风口弯头，用于将来自环管的热鼓风空气通过安装在炉壁的开口中的鼓风口吹入 鼓风炉的炉膛；提供粉煤喷枪，用于将粉煤送进所述鼓风口中，所述粉煤喷枪包括用于输送粉煤的内 管和围绕所述内管同轴布置的用于输送燃烧气体的外管，所述内管形成分隔粉煤与燃烧气 体的分隔壁，所述粉煤喷枪具有布置在所述鼓风口中的喷枪末端；允许所述粉煤和所述燃烧气体在所述喷枪末端处形成粉煤和燃烧气体的混合物；以及 使所述粉煤和燃烧气体的混合物在所述鼓风口中燃烧， 其特征在于，监视在所述喷枪末端处的火焰是否在燃烧；以及在确定所述喷枪末端处的火焰没有在燃烧时，通过临时降低通过所述粉煤喷枪的燃烧 气体的流量来重新点燃火焰。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在临时降低通过所述粉煤喷枪的燃烧气体的流量的同时，保持通过所述粉煤喷枪的粉煤的流量。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，对所述喷枪末端处火焰的燃烧的监视是连续 执行的。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其中，对所述喷枪末端处火焰的燃烧的监 视通过鼓风口堵塞检测装置执行。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的方法，包括提供具有压力传感器的风口堵塞检测装置，所述压力传感器用于测量所述热鼓风空气 穿过所述喷枪末端上游的风口弯头区段的压降；以及监视穿过所述风口弯头区段的压降，以及基于此来确定所述喷枪末端处的所述火焰是 否在燃烧。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述环管与所述喷枪末端上游的风口弯头区 段之间测量所述压降。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，如果所述压降增加了预定的量，则可以得出 所述喷枪末端处的所述火焰没有在燃烧的结论。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，如果压降增加了预定的量且持续了预定时间，则 可以得出所述喷枪末端处的火焰没有在燃烧的结论。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，包括提供具有基本水平的吹管的风口弯头，用于将热鼓风空气吹入所述鼓风炉的所述炉膛；提供具有光强度探测器的鼓风口堵塞检测装置，所述光强度探测器与所述吹管轴向对 准布置；以及监视所述鼓风口中的所述光强度，并基于此来确定所述喷枪末端处的火焰是否在燃；BsJyCi。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，如果所述鼓风口中的所述光强度减少了预定 量，则可得出所述喷枪末端处的火焰没有在燃烧的结论。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，如果所述鼓风口中的所述光强度减少了预定 量且持续了预定时间，则可得出所述喷枪末端处的火焰没有在燃烧的结论。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，包括提供具有基本水平的吹管的风口弯头，用于将热鼓风空气吹入所述鼓风炉的所述炉膛；提供具有摄像机的鼓风口堵塞检测装置，所述摄像机与所述吹管轴向对准布置；以及 监视所述鼓风口中的图像，并基于此来确定所述粉煤喷枪的所述末端处的火焰是否在燃烧。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，如果根据预定方案来自所述鼓风口的所述图 像改变，则可以得出所述喷枪末端处的所述火焰没有在燃烧的结论。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，如果来自所述鼓风口的所述图像与预定 的典型图像足够相似，则可以得出所述喷枪末端处的所述火焰没有在燃烧的结论。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中，利用图像处理算法来分析来自 所述鼓风口的所述图像。
16.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，包括提供具有基本水平的吹管的风口弯头，用于将热鼓风空气吹入所述鼓风炉的所述炉膛；提供温度测量装置，所述温度测量装置与所述吹管轴向对准布置；以及 监视所述鼓风口内或所述鼓风口附近的温度，并基于此来确定所述粉煤喷枪的所述末 端处的火焰是否在燃烧。
全文摘要
本发明提供了一种将粉煤送进鼓风炉中的方法，其中所述方法包括如下步骤提供风口弯头(14)，用于将来自环管(12)的热鼓风空气通过炉壁(16)的开口中的鼓风口(15)吹入鼓风炉的炉膛；提供粉煤喷枪(18)，用于将粉煤送进鼓风口(15)中，粉煤喷枪(18)包括用于输送粉煤的内管(20)和围绕内管(20)同轴布置的用于输送燃烧气体的外管(22)，内管(20)形成分隔粉煤与燃烧气体的分隔壁，粉煤喷枪(18)具有布置在鼓风口(15)内的喷枪末端(24)；允许粉煤和燃烧气体在喷枪末端(24)处形成粉煤和燃烧气体的混合物；使粉煤和燃烧气体的混合物在鼓风口(15)中燃烧；监视喷枪末端(24)处的火焰是否在燃烧；以及在确定喷枪末端(24)处的火焰没有燃烧时，通过临时降低通过粉煤喷枪(18)的燃烧气体的流量来重新点燃火焰。
文档编号C21B7/16GK102037304SQ200980117846
公开日2011年4月27日 申请日期2009年5月22日 优先权日2008年5月23日
发明者保罗·格德特, 克里斯蒂安·伦克斯, 波尔·莱默 申请人:保尔伍斯股份有限公司