[發明專利]一種三通道漿體燃料氣化燒嘴

有效

• 申請號: 201110447606.6
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN102492479A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 倪建軍;李月華;烏曉江;熊杰
• 申請（專利權）人: 上海鍋爐廠有限公司
• 主分類號: C10J3/50
• 分類號: C10J3/50
• 代理公司: 上海大邦律師事務所 31252
• 代理人: 陳宏

技術領域

本發明涉及漿體燃料霧化裝置，尤其是一種三通道漿體燃料氣化燒嘴。

背景技術

煤等含碳燃料的清潔高效利用已逐漸成為當今能源利用的重要課題。燃料氣化制合成氣可為現代化工生產、聯合循環發電(簡稱IGCC發電)、煤間接液化以及煤制氫等系統提供龍頭技術。目前，煤等含碳燃料的氣化制合成氣技術通常分為兩類，一類是漿體氣化技術，另一種是干粉固體氣化技術，現有國內外應用最廣的是漿體氣化技術。作為氣化的關鍵部件之一，燒嘴技術的發展直接決定了漿體氣化技術的運行穩定性和可靠性，燒嘴技術的落后嚴重制約了生產效率的提高。

由于氣化爐內反應溫度高達1400℃，燒嘴結構設計不當，將會燒蝕其頭部，燒蝕氣化爐內壁，產生嚴重后果。當燒嘴對漿體燃料的霧化不夠充分時，將影響燃料的碳轉化率，降低合成氣有效氣體組分含量。當燒嘴頭部設計不合理時可能引起燒嘴頭部壁面材料的磨蝕，影響其使用壽命。已有的專利技術如美國專利4736693、4858538、4443228和中國專利89104265等均采用中心噴管為直管式結構的燒嘴，共同的缺點是物料在噴入反應器之前缺少加速過程，離開燒嘴的速度低，霧化效果欠佳，且易于燒蝕燒嘴。美國專利3743606、3705108、4443230等采用中心管前端縮口的結構來提高物流速度，中心噴管出口物流速度提高，使燒嘴霧化效果增強，但速度提高后將使燒嘴頭部磨蝕加速，影響了噴嘴的使用壽命。且對于單噴嘴頂置式氣化爐，頂部噴嘴出口物料流速過大將直接影響物料在氣化爐內的停留時間，從而影響整體碳轉化率。美國專利6228224采用四通道燒嘴結構，以提高燒嘴的霧化效果，但如此將使燒嘴結構更加復雜，加工維護難度增加。另外，以上提及的專利在燒嘴斷面大都未采用耐高溫防磨涂層保護燒嘴端面材料，由于燒嘴噴孔附近溫度高達1400℃及以上，雖然采用了端面冷卻水冷卻，但難以避免噴嘴頭部的燒蝕和磨損等惡劣工況的出現。

綜上所述，解決漿體燃料的高效霧化、燒嘴頭部防磨損和燒嘴頭部冷卻等問題，是提高目前燒嘴使用性能的關鍵所在。因此，開發先進的長壽命高效霧化氣化燒嘴是提高我國漿體燃料氣化技術可靠性的關鍵技術途徑之一。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是提供一種不以增加燒嘴中心通道和外環通道氣化劑流速為代價，就可達到氣化劑與燃料著火前預混的效果的三通道漿體燃料氣化燒嘴。

本發明的構思是采用三通道結構設計，對中心通道噴管頭部進行結構設計，其燃料霧化性能的提高建立在噴管結構設計優化的基礎上，而不是純粹的提高噴管內或噴管出口物料流速。如此可避免物料流速的提高而對燒嘴管壁材料的磨蝕增加。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種三通道漿體燃料氣化燒嘴，包括同軸的外環通道噴管，中環通道噴管、中心通道噴管、外環噴頭、中環噴頭和中心噴頭，外環噴頭、中環噴頭和中心噴頭分別為一個截頭的錐管，中環噴頭套在中心噴頭外面，外環噴頭又套在中環噴頭外面；外環噴頭的大端與噴嘴外環通道噴管相連，中環噴頭的大端與噴嘴的中環通道噴管相連接，中心噴頭的大端與噴嘴的中心通道噴管相連接；中環噴頭與外環噴頭之間設有間隙，構成燒嘴的外環通道，中環噴頭與中心噴頭之間設有間隙，構成燒嘴的中環通道，中心噴頭和中心通道噴管構成中心通道；漿體燃料從中環通道進入氣化爐，氣化劑分兩部分從中心通道和外環通道進入氣化爐；中心噴頭側面上布置有側面氣化劑噴孔，氣化劑可沿側面氣化劑噴孔從中心通道進入中環通道，中心噴頭的端面上布置有端面氣化劑噴孔。

本發明的三通道漿體燃料氣化燒嘴，可使氣化劑分兩部分進入燒嘴，一部分從中心通道進入，另一部分通過外環通道進入。燃料從中環通道進入燒嘴。中心通道的氣化劑在中心噴頭處被分成多股物流，分別從中心噴頭的側面氣化劑噴孔和端面氣化劑噴孔噴出，中心噴頭的側面氣化劑噴孔噴出的氣化劑在燒嘴頭部內側即與中環通道的漿體燃料充分接觸，預混的漿體燃料然后在燒嘴頭部出口區域繼續與中心通道端面的氣化劑、外環通道的氣化劑一起混合，在中心通道多股氣化劑射流預混的作用下，加之外環通道氣化劑流股的剪切作用，結合了預混破碎和預膜霧化兩種機理，漿體燃料達到了尚佳的霧化效果。

在外環噴頭外側設有冷卻水夾套，冷卻水夾套由燒嘴出口端面包圍外環噴頭構成。冷卻水夾套連接有冷卻盤管，冷卻盤管盤繞在外環通道噴管的外壁上。在外環噴頭外部設置的冷卻水夾套用于冷卻外環噴頭，冷卻盤管用于冷卻外環通道噴管，冷卻水夾套和冷卻盤管構成燒嘴的冷卻系統。