[實用新型]一種復(fù)合式熱氧噴嘴

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420580846.2
• 申請日: 2014-10-09
• 公開（公告）號: CN204174180U
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭慶華;王濤;于廣鎖;龔欣;王輔臣;劉海峰;王亦飛;馬奕;龔巖;顏卓勇;代正華;周志杰;陳雪莉;王興軍;梁欽鋒;李偉鋒;郭曉鐳;許建良;陸海峰;趙輝;李超;范普興
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué);普萊克斯技術(shù)有限公司
• 主分類號: C10J3/50
• 分類號: C10J3/50;C10J3/48
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 胡紅芳

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于煤氣化領(lǐng)域，涉及一種新型復(fù)合式熱氧噴嘴，尤其涉及用于水煤漿和粉煤等含碳物料氣化制備合成氣(CO+H₂)。

背景技術(shù)

煤氣化是發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)的重要途徑。其中，氣流床氣化技術(shù)因具有煤種適應(yīng)性強、生產(chǎn)能力和氣化效率高等優(yōu)點，在世界范圍內(nèi)得到了迅速推廣和廣泛的應(yīng)用。根據(jù)給料方式的不同，氣流床氣化爐可以分為兩類：一類為干法供料，將煤粉直接氣力輸送至噴嘴，代表爐型為Shell；另一類為濕法供料，將水煤漿泵送至噴嘴，代表爐型為OMB和Texaco。其中，噴嘴是兩種爐型均不可或缺的關(guān)鍵部件，其壽命和功能直接決定了氣流床氣化爐的安全穩(wěn)定長周期運行。

水煤漿氣化爐點火過程首先采用預(yù)熱噴嘴將爐溫升至1000℃以上并恒溫，再更換工藝噴嘴進(jìn)行投料。粉煤氣化爐(以Shell為例)先由點火噴嘴點火，再由開工噴嘴將氣化爐預(yù)熱到高溫高壓狀態(tài)，最后啟動工藝噴嘴進(jìn)行投料。在點火過程中，二者均需要消耗大量的能量來提升爐膛溫度，再者，因為點火過程中需要多次更換噴嘴，因此其工序相對復(fù)雜，開車時間較長，不利于化工生產(chǎn)中裝置的連續(xù)穩(wěn)定運行。

氣化用噴嘴既要保證較好的霧化效果促進(jìn)燃料與氣化劑的混合，又要與爐體匹配形成適宜的流場，進(jìn)而形成適宜的溫度分布，達(dá)到保護(hù)噴嘴、耐火磚的目的。中國專利102977926A和102767827A公開的熱氧噴嘴分別適用于固態(tài)粉體燃料和水煤漿等含碳燃料，兩者均采用環(huán)隙通熱氧，中心通燃料的結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)對燃料的直接點火，雖然高速的熱氧在一定程度上可以強化燃料的霧化效果，但是，因為只有環(huán)隙一路熱氧，所以，氣化劑和燃料流量的可調(diào)節(jié)范圍較窄，不利于氣化爐的長周期穩(wěn)定性運行。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上問題，本實用新型提供一種復(fù)合式熱氧噴嘴，對于以水煤漿或者粉煤等含碳物料為原料的氣流床氣化爐，該噴嘴可以簡化現(xiàn)有氣化工藝的開車及運行；相對于現(xiàn)有噴嘴，該熱氧噴嘴采用環(huán)隙和中心兩路熱氧，通過高溫較低速度的中心熱氧與中環(huán)燃料進(jìn)行預(yù)混合，既強化了燃料與氣化劑的混合，初步提高了燃料溫度，還不會對噴管產(chǎn)生較大的磨損，高溫高速的外環(huán)熱氧對經(jīng)過預(yù)混合的中環(huán)燃料進(jìn)行強烈地剪切霧化，并能夠快速地點燃燃料，通過調(diào)節(jié)外環(huán)、中心燃料流量和氣化劑流量以及熱氧腔室長度，可以對熱氧的溫度和速度以及熱氧火焰22(如圖1所示)的長度進(jìn)行調(diào)節(jié)，外環(huán)管路四和外環(huán)管路五頭部結(jié)構(gòu)的改變可以改變火焰的寬度，因此，環(huán)隙和中心兩路熱氧的設(shè)置既增強了噴嘴的霧化性能，又增大了氣化劑和燃料的可調(diào)節(jié)范圍，從而可以根據(jù)噴嘴的布置，較為方便地與爐體匹配形成適宜的流場。

實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案：

一種復(fù)合式熱氧噴嘴，所述復(fù)合式熱氧噴嘴包括由外而內(nèi)依次同軸設(shè)置的外環(huán)噴管一、外環(huán)噴管二、外環(huán)噴管三、外環(huán)噴管四、外環(huán)噴管五、中心噴管，以及氣化劑通道、燃料通道、熱氧腔室和冷卻系統(tǒng)；

所述氣化劑通道由所述外環(huán)噴管一和所述外環(huán)噴管二構(gòu)成的外環(huán)氣化劑通道、所述外環(huán)噴管三和所述外環(huán)噴管四構(gòu)成的中環(huán)氣化劑通道以及所述外環(huán)噴管五和所述中心噴管構(gòu)成的內(nèi)環(huán)氣化劑通道組成；

所述燃料通道由所述外環(huán)噴管二和外環(huán)噴管三構(gòu)成的外環(huán)燃料通道、所述外環(huán)噴管四和外環(huán)噴管五構(gòu)成的中環(huán)燃料通道以及所述中心噴管構(gòu)成的中心燃料通道組成；所述外環(huán)噴管四內(nèi)縮于所述熱氧噴嘴的端部以保證中環(huán)燃料通道出口處與中心燃料通道的氣體介質(zhì)充分混合；

所述外環(huán)噴管二、外環(huán)噴管三以及中心噴管的頭部均采用直管結(jié)構(gòu)，并沿軸向與噴嘴前端保持同一縮進(jìn)量，以保證熱氧足夠的熱氧腔室空間；

所述冷卻系統(tǒng)包括冷卻盤管和冷卻室，所述冷卻盤管沿所述中心噴管對稱設(shè)置于所述復(fù)合式熱氧噴嘴的頭部，所述冷卻室同軸設(shè)置于所述外環(huán)管路一的頭部外側(cè)。

冷卻室與冷卻盤管相連接，冷卻液流入冷卻室后再經(jīng)盤管流出。

所述熱氧腔室包括外環(huán)熱氧腔室和中心熱氧腔室；所述外環(huán)熱氧腔室由所述外環(huán)噴管一、外環(huán)噴管二、外環(huán)噴管三、外環(huán)噴管四形成于所述復(fù)合式熱氧噴嘴的頭部，所述中心熱氧腔室由所述外環(huán)噴管五和所述中心噴管形成于所述復(fù)合式熱氧噴嘴的頭部。

所述外環(huán)熱氧腔室的長度即外環(huán)噴管二和外環(huán)噴管三的縮進(jìn)量t1為所述外環(huán)燃料通道當(dāng)量直徑的1～5倍，所述中心熱氧腔室的長度即中心噴管的縮進(jìn)量t2為所述中心燃料通道當(dāng)量直徑的1～6倍。

所述外環(huán)噴管四的頭部采用直管結(jié)構(gòu)或者漸縮結(jié)構(gòu)；所述外環(huán)噴管五的頭部采用直管結(jié)構(gòu)或者漸縮結(jié)構(gòu)，向內(nèi)收縮0～20mm；并且，所述外環(huán)噴管四的頭部與所述外環(huán)噴管一的頭部保持平齊。