[發(fā)明專利]一種三通道交叉射流氣化燒嘴裝置及其氣化方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510015452.1
• 申請(qǐng)日: 2015-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN104593087A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樸桂林;張百強(qiáng);張居兵;謝浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C10J3/50
• 分類號(hào): C10J3/50;C10J3/48
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 李媛媛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于干煤粉氣化爐燒嘴裝置，具體涉及一種三通道交叉射流氣化燒嘴裝置及其氣化方法，屬于煤化工領(lǐng)域。

背景技術(shù)

煤氣化技術(shù)是現(xiàn)代煤化工的基礎(chǔ)，是指在一定溫度及壓力下，使煤中有機(jī)質(zhì)與氣化劑(如蒸汽/空氣或氧氣等)通過燒嘴進(jìn)入氣化爐中發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，將固體煤轉(zhuǎn)化為含有CO、H₂、CH₄等可燃?xì)怏w和含有CO₂、N₂等非可燃?xì)怏w的過程。煤氣化技術(shù)是清潔利用煤炭資源的重要途徑和手段。

燒嘴作為氣化爐中的重要設(shè)備，直接影響到了氣化爐運(yùn)行的穩(wěn)定性。由于氣化爐膛內(nèi)燃燒火焰溫度較高，高熱通量和潛在的富氧腐蝕性環(huán)境會(huì)引起燒嘴的損壞。氣化爐運(yùn)行過程中需要定期維護(hù)和更換燒嘴，燒嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定著燒嘴的使用壽命，燒嘴對(duì)氣化爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性影響較大。因此，優(yōu)化燒嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以延長燒嘴壽命成為研究重點(diǎn)。

針對(duì)現(xiàn)有專利中設(shè)計(jì)的氣化燒嘴而言，多數(shù)燒嘴前端針對(duì)冷卻效果進(jìn)行改進(jìn)，防止由于燒嘴噴頭散熱不良而導(dǎo)致的高溫?zé)龘p，如公開號(hào)CN201787568U、CN102492479B、CN202022898U等專利。對(duì)于干煤粉燒嘴而言，通過近年來的實(shí)際應(yīng)用分析，干煤粉燒嘴更易由于磨損造成損壞；針對(duì)干煤粉氣化爐的燒嘴霧化效果的提高方面，現(xiàn)有研究并不成熟。

綜上所述，解決干煤粉燒嘴易磨損、冷卻效果弱等的問題，是提高目前燒嘴使用性能的重點(diǎn)。為此，研究一種高效燒嘴是解決我國氣化爐燒嘴技術(shù)可靠性的關(guān)鍵所在。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有燒嘴的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明提供了一種三通道交叉射流氣化燒嘴裝置及其氣化方法，本發(fā)明獨(dú)特的氧化劑入射孔設(shè)計(jì)使氧化劑交叉射流的方式進(jìn)入氣化爐內(nèi)，達(dá)到氧化劑與燃料充分混合的效果；通過外環(huán)冷卻劑雙層通道降低燒嘴前端溫度，冷卻效果顯著。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種三通道交叉射流氣化燒嘴裝置，其特征在于：所述裝置包括中心燃料通道、中環(huán)氧化劑通道和外環(huán)冷卻劑雙層通道，中心燃料通道的外側(cè)同軸設(shè)置中環(huán)氧化劑通道，中環(huán)氧化劑通道外側(cè)同軸設(shè)置外環(huán)冷卻劑雙層通道；所述中環(huán)氧化劑通道前端設(shè)置可拆卸噴頭，可拆卸噴頭上設(shè)置多個(gè)氧化劑入射孔。

所述外環(huán)冷卻劑雙層通道包括相互連通的內(nèi)通道和外通道，其中，內(nèi)通道冷卻劑流入，外通道冷卻劑流出。

所述氧化劑入射孔中心對(duì)稱，與中心軸線成夾角。

進(jìn)一步地，所述夾角為14°～30°。

所述外環(huán)冷卻劑雙層通道前端設(shè)置前端端蓋，外環(huán)冷卻雙通道的外側(cè)安裝有固定法蘭。

所述前端端蓋為環(huán)狀卡扣式，內(nèi)外側(cè)均有焊點(diǎn)，焊接固定在外環(huán)冷卻劑雙層通道前端。

所述可拆卸噴頭與前端端蓋螺紋連接。

所述可拆卸噴頭和所述前端端蓋為耐磨耐高溫材料。

所述可拆卸噴頭與中心燃料通道螺紋連接。

利用一種三通道交叉射流氣化燒嘴裝置的氣化方法：燃料通過中心燃料通道進(jìn)入氣化爐內(nèi)；氧化劑通過氧化劑入口進(jìn)入中環(huán)氧化劑通道，再通過前端的可拆卸噴頭上的氧化劑入射孔交叉射流進(jìn)入氣化爐內(nèi)，使燃料與氧化劑在氣化爐入口處進(jìn)行充分混合；冷卻劑通過冷卻劑入口進(jìn)入冷卻劑管道，冷卻劑從外環(huán)冷卻劑雙層通道的內(nèi)通道流入，然后從外環(huán)冷卻劑雙層通道的外通道流出，最終從冷卻劑出口流出冷卻劑管道。

本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)在于：

1.中環(huán)氧化劑通道前端安裝的可拆卸噴頭上設(shè)置了氧化劑入射孔，氧化劑采用交叉射流的方法進(jìn)入氣化爐內(nèi)，燃料和氧化劑接觸充分，減少損失；

2.中環(huán)氧化劑通道前端安裝的可拆卸噴頭可根據(jù)煤種的不同，選擇不同氧化劑入射孔角度的可拆卸噴頭，以滿足不同煤種的射程需求；

3.外環(huán)冷卻劑雙層通道采用內(nèi)通道冷卻劑流入外通道冷卻劑流出的結(jié)構(gòu)設(shè)置，冷卻效果顯著；

4.外環(huán)冷卻劑雙層通道前端設(shè)置的前端端蓋和可拆卸噴頭均采用耐磨耐高溫材料制成，損壞后可直接更換前端端蓋或可拆卸噴頭，減少由于更換整體燒嘴帶來的高成本；

5.燒嘴適用溫度在20℃～1800℃之間，溫度使用范圍廣，最高可耐40MPa的壓力；

6.單只氣化燒嘴日處理量大，可達(dá)20千克/小時(shí)～42噸/小時(shí)；

7.氣化燒嘴可適用于生物質(zhì)粉體、塑料粉體和干煤粉等燃料的燃燒。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的橫向布置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的左視圖；

圖3是圖1的右視圖；