[發(fā)明專利]一種新型的氣化噴嘴

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310185627.4
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號(hào): CN103265977A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 耿玉俠;馬國棟;張蒙;孫銘緒;林彬彬;楊克儉;陸峰;張春麗;劉俊生;王紹偉;史文濤;王海國;錢震;王軍;胡文佳
• 申請（專利權(quán)）人: 中國天辰工程有限公司;天津天辰綠色能源工程技術(shù)研發(fā)有限公司;天津辰創(chuàng)環(huán)境工程科技有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C10J3/50
• 分類號(hào): C10J3/50;C01B3/34;C01B3/36;B05B7/06
• 代理公司: 天津?yàn)I?？凭曋R(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12211
• 代理人: 韓敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氣化噴嘴，尤其涉及一種用于氣化各種氣態(tài)、液體或固態(tài)的碳?xì)浠衔?，如水煤漿、粉煤、石油、渣油、天然氣、焦?fàn)t氣等及它們的混合物的氣化噴嘴。

背景技術(shù)

煤炭是地球上蘊(yùn)藏量最豐富，分布地域最廣的化石燃料，是十八世紀(jì)以來人類世界使用的主要能源之一。與石油、天然氣相比，煤炭是一種較難于清潔利用的化石原料。煤炭氣化過程可以將難以加工處理的煤中的C、H元素轉(zhuǎn)化為清潔合成氣或燃料氣：CO和氫氣，是煤炭高效清潔利用的重要途徑。

煤炭氣化技術(shù)可以粗略分為固定床氣化工藝、流化床氣化工藝、氣流床氣化工藝。在固定床氣化工藝中，一般以一定大小的塊煤或成型煤為原料，氣化劑與煤料逆流接觸。反應(yīng)灰渣和生成氣的顯熱分別預(yù)熱新鮮的氣化劑和煤料。固定床氣化爐一般熱效率較高。流化床氣化工藝是指煤粒在流態(tài)化情況下與氣化劑反應(yīng)。在流化態(tài)情況下氣-固之間的傳熱和傳質(zhì)都更加充分，床層中氣固兩相的混合接近于理想混合反應(yīng)器，煤粒分布和溫度分布都比較均一。在氣流床氣化工藝中，煤漿或煤粉顆粒與氣化介質(zhì)通過噴嘴高速噴入氣化爐內(nèi)，引起卷吸并高度湍流，氣化爐內(nèi)的充分混合，有利于氣化反應(yīng)的完全進(jìn)行。氣流床氣化技術(shù)是在高溫高壓下反應(yīng)，氣化爐內(nèi)混合較好，這些特點(diǎn)使其在單位時(shí)間和單位體積內(nèi)有很高的生產(chǎn)能力。目前比較成熟的氣流床氣化工藝有Shell、GSP、Texaco和多噴嘴對置氣化爐等。

2004年，華東理工大學(xué)的專利CN2756637Y公開了一種粉煤部分氧化制備合成氣燒嘴。該燒嘴包括外環(huán)噴頭、內(nèi)環(huán)噴頭、燒嘴中心導(dǎo)管和燒嘴外導(dǎo)管。內(nèi)環(huán)噴頭和外環(huán)噴頭分別為一個(gè)截頭的錐管。在煤粉氣化的過程中，煤粉和氣化劑一起向燒嘴中線噴射。2006年，專利CN100441945C公開了一種集束型氣化或燃燒噴嘴及其工業(yè)應(yīng)用。該集束型氣化結(jié)構(gòu)包括殼體和設(shè)置在殼體中的多個(gè)噴嘴。噴嘴結(jié)構(gòu)又包括有外套管和設(shè)置在外套管內(nèi)的內(nèi)套管、下管板、上管板和冷卻室。在燃料的氣化過程中，燃料和氣化劑都垂直于噴嘴向下噴出。該集束型噴嘴具有火焰相對較短，趨于矩形的特點(diǎn)，有利于保護(hù)氣化爐中下部耐火磚，延長耐火磚的使用壽命。1995年，專利CN1054080C公開了一種帶有旋流器的三通道組合式水煤漿氣化噴嘴。該噴嘴主要由中心噴管、內(nèi)環(huán)噴管、外環(huán)噴管、旋流器以及冷卻系統(tǒng)諸零部件組合安裝而成。在氣化過程中，燃料和氣化劑通過環(huán)形通道一起向噴嘴中軸線方向噴射。在旋流器的作用下，氣化劑的霧化角被提高，促進(jìn)了氣化劑與燃料之間的快速混合，有利于提高燃料的轉(zhuǎn)化率及氣相中有效組分的含量。另外火焰的燃燒長度也被縮短，能夠從整體上延長氣化爐的使用壽命。在以上專利中，燃料和氣化劑通過噴嘴的通道或一起向噴嘴的錐頭噴射，或一起垂直于噴頭向下噴射。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題是提供一種新型的氣化噴嘴，該噴嘴結(jié)構(gòu)的氣化劑和燃料可以向不同方向噴射并發(fā)生撞擊，更有利于氣化劑和燃料在整個(gè)氣化爐內(nèi)的均勻分布，合理的利用氣化爐的整個(gè)空間。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種新型的氣化噴嘴，其特征在于：包括外圓環(huán)體1、中圓環(huán)體2、內(nèi)圓環(huán)體3、冷卻室4和噴頭5，所述外圓環(huán)體1、中圓環(huán)體2和內(nèi)圓環(huán)體3組成截面為同心圓的環(huán)管狀結(jié)構(gòu)，所述噴頭5位于所述環(huán)管狀結(jié)構(gòu)的下端；所述外圓環(huán)體1與中圓環(huán)體2之間設(shè)有外環(huán)向內(nèi)噴射環(huán)形通道6，所述中圓環(huán)體2和內(nèi)圓環(huán)體3之間設(shè)有內(nèi)環(huán)向外噴射環(huán)形通道7；所述冷卻室4成環(huán)形，設(shè)置在外圓環(huán)體1靠近噴頭5的一端。

所述外圓環(huán)體1的內(nèi)徑在接近所述噴頭5的位置處呈漸縮式結(jié)構(gòu)。

所述中圓環(huán)體2的內(nèi)徑在接近所述噴頭5的位置處呈漸擴(kuò)式結(jié)構(gòu)，外徑在接近所述噴頭5的位置處呈漸縮式結(jié)構(gòu)。

所述內(nèi)圓環(huán)體3在接近所述噴頭5的位置處呈一個(gè)直徑逐漸擴(kuò)大的圓臺(tái)。

所述外環(huán)向內(nèi)噴射環(huán)形通道6在接近所述噴頭5處逐漸收窄，從而加大物料的噴射速度。

所述內(nèi)環(huán)向外噴射環(huán)形通道7在接近所述噴頭5處逐漸收窄，從而加大物料的噴射速度。

所述冷卻室4有兩個(gè)對稱的接口，一端為進(jìn)水口，一端為出水口。

所述外環(huán)向內(nèi)噴射環(huán)形通道6的外側(cè)傾角α為90°-180°之間，所述外環(huán)向內(nèi)噴射環(huán)形通道6的內(nèi)側(cè)傾角β與外側(cè)傾角α和小于180°；所述內(nèi)環(huán)向外噴射環(huán)形通道7的內(nèi)側(cè)傾角γ為90°-180°之間，所述內(nèi)環(huán)向外噴射環(huán)形通道7的外側(cè)傾角θ與內(nèi)側(cè)傾角γ和小于180°。

優(yōu)選的，所述外環(huán)向內(nèi)噴射環(huán)形通道6的外側(cè)傾角α為115°-165°、內(nèi)側(cè)傾角β為20°-70°；所述內(nèi)環(huán)向外噴射環(huán)形通道7的內(nèi)側(cè)傾角γ為115°-165°、外側(cè)傾角θ為20°-70°。