[實(shí)用新型]一種帶旋流器的三通道內(nèi)外混水煤漿多級氣化噴嘴

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520821311.4
• 申請日: 2015-10-22
• 公開（公告）號: CN205035330U
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱曉麗;仇性啟;宋乃迎;趙英亮;萬娛;王晨;史楨超;董輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: C10J3/50
• 分類號: C10J3/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于霧化燃燒技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種帶旋流器的三通道內(nèi)外混水煤漿多級氣化噴嘴。

背景技術(shù)

煤炭作為我國第一大化石能源，長期以來其利用效率較低，多作為一次性能源直接焚燒，不僅利用效率低，造成大量的能源浪費(fèi)，而且還導(dǎo)致了大氣污染，水污染等一系列環(huán)境問題，因此加強(qiáng)煤炭資源的清潔高效利用是非常重要的課題。將煤炭這種“不清潔”能源加工成清潔的氣體和液體燃料的探索使“潔凈煤技術(shù)”應(yīng)運(yùn)而生。其中，煤氣化便是“潔凈煤技術(shù)”的典型代表。該技術(shù)是指煤炭在一定溫度和壓力下，在氣化劑(氧氣或水蒸氣)作用下，經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)生成煤氣(CO+H₂)的過程。煤氣化技術(shù)能大大提高煤炭資源利用率，減少燃燒污染物的生成。在眾多煤氣化方法中，以水煤漿為原料的氣化技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。

水煤漿在氣化劑的輔助下通過噴嘴得以霧化，其霧化效果能直接影響碳轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)程度，噴霧形狀還能夠影響氣爐內(nèi)溫度場和爐壁耐火磚的使用壽命，因此氣化噴嘴是煤氣化過程一個至關(guān)重要的設(shè)備。目前國內(nèi)外已有各種水煤漿氣化噴嘴中，Texaco公司的噴嘴占據(jù)了大壁江山，其專利產(chǎn)品包括雙通道氣流霧化噴嘴、三通道氣流霧化噴嘴和五通道氣流霧化噴嘴等。其中應(yīng)用最為廣泛的是三通道霧化噴嘴，該種噴嘴由三個同軸心環(huán)形通道組成，從內(nèi)到外依次為中心氧通道、內(nèi)環(huán)水煤漿通道以及外環(huán)氧通道。其工作原理是利用中心氧通道及外環(huán)氧通道氣流流速遠(yuǎn)大于水煤漿流速的特點(diǎn)，通過氣漿之間的混合射流剪切作用實(shí)現(xiàn)水煤漿的氣化。中心氧噴口距內(nèi)環(huán)水煤漿噴口之間存在一定距離，使水煤漿和中心氧形成一個預(yù)混合室，實(shí)現(xiàn)氣漿的第一次混合。從預(yù)混合室出來的氣漿混合物受外環(huán)氧噴口噴出的高速射流氧氣沖擊作用，實(shí)現(xiàn)霧化過程。

此種水煤漿氣化噴嘴結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用范圍廣泛，但其存在以下缺點(diǎn)：

1.霧化性能欠佳。此種噴嘴氣化劑與漿液僅存在兩次接觸，煤氣化不夠充分，碳轉(zhuǎn)化率和有效產(chǎn)物(CO+H₂)產(chǎn)率不高。

2.中心氧與外環(huán)氧比例分配易不均。若中心氧量太小，達(dá)不到對煤漿的稀釋和加速作用。若中心氧量太大，一方面使預(yù)混合室的混合物流速過大，造成預(yù)混合室磨損嚴(yán)重，降低噴嘴壽命，另一方面中心氧量過大造成火焰過長，燃燒不充分，引起氣化效率的降低，并且影響爐底激冷循環(huán)的工作，減小氣化爐壽命。

3.噴嘴壽命短。由于水煤漿是高粘度流體，且含有大量的顆粒懸浮物，因此預(yù)混合室內(nèi)的氣漿混合物會對噴嘴造成非常嚴(yán)重的高速磨蝕和侵蝕，因此造成此種噴嘴使用壽命短，一般只有兩個月。

實(shí)用新型內(nèi)容：

本實(shí)用新型旨在解決上述問題，提供了一種帶旋流器的三通道內(nèi)外混水煤漿多級氣化噴嘴，它傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中預(yù)混合室內(nèi)氣漿混合物對噴嘴的高速磨蝕的缺點(diǎn)，具有霧化效果好，煤炭轉(zhuǎn)化率高，有效氣產(chǎn)率高，霧化錐角及噴射形狀可調(diào)節(jié)，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。其采用的技術(shù)方案如下：

一種帶旋流器的三通道內(nèi)外混水煤漿多級氣化噴嘴，包括外環(huán)氧通道、外環(huán)直管段、“Y”型孔、內(nèi)環(huán)水煤漿通道、“T”型孔、內(nèi)環(huán)直管、中心氧通道、中心直管段、外環(huán)旋流器、外環(huán)噴口、內(nèi)環(huán)噴口、中心噴口、中心旋流器，所述的中心氧通道、內(nèi)環(huán)水煤漿通道、外環(huán)氧通道三通道構(gòu)成同心的環(huán)管狀結(jié)構(gòu)；所述的中心氧通道由中心直管段及中心噴口通過機(jī)械配合后再固接而成，中心噴口內(nèi)安裝中心旋流器；所述的內(nèi)環(huán)水煤漿通道由內(nèi)環(huán)直管段及內(nèi)環(huán)噴口通過機(jī)械配合后再固接而成，內(nèi)環(huán)直管段上沿周向依次均勻開設(shè)8個“Y”型槽和8個“T”型槽；所述的外環(huán)氧通道由外環(huán)直管段及外環(huán)噴口通過機(jī)械配合后再固接而成，外環(huán)噴口內(nèi)安裝外環(huán)旋流器；所述的中心旋流器的外徑等于中心噴口的內(nèi)徑，兩者通過機(jī)械作用緊密配合；所述的外環(huán)旋流器的外徑等于外環(huán)噴口的內(nèi)徑，兩者通過機(jī)械作用緊密配合。

所述的中心噴口、內(nèi)環(huán)噴口以及外環(huán)噴口均呈錐形向內(nèi)收縮成一定角度，中心噴口的收縮半角為與水平方向成15°，內(nèi)環(huán)噴口的收縮半角為與水平方向成30°，外環(huán)噴口的收縮半角為與水平方向成60°。