[發明專利]燃燒器和氣化爐

有效

• 申請號: 201610590804.0
• 申請日: 2016-07-25
• 公開（公告）號: CN107654998B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 劉兵;劉臻;管清亮;彭寶仔
• 申請（專利權）人: 神華集團有限責任公司;北京低碳清潔能源研究所
• 主分類號: F23D1/00
• 分類號: F23D1/00;F23K3/02
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 鄺圓暉;李雪

本發明公開了一種燃燒器和氣化爐，燃燒器包括作為獨立構件的噴嘴單元和隔熱單元，噴嘴單元設有沿其軸向延伸的供物料通過并向外噴出的流道，隔熱單元套設在噴嘴單元上以阻擋熱量從外部向噴嘴單元的傳遞。隔熱單元內設有阻熱部，隔熱筒腔的內壁面與噴嘴單元的外壁面之間形成有環形的徑向間隔空間(5)。此燃燒器將強化氣?固混合與分散用途的部件與起隔熱作用的部件加以功能分離，隔熱單元用于隔絕燃燒室高溫區對內部噴嘴單元傳熱，噴嘴單元用于強化氣?固混合與分散度效果，冷卻介質不再用于整體降溫，而是僅起阻熱效果，不接觸氣?固噴嘴單元部件。本發明的設備結構簡化，燒嘴制作加工與更換維護費用降低，冷卻系統及其相關成本降低。

技術領域

本發明屬于燃燒器領域。

背景技術

通過固體含碳燃料的部分燃燒(氣化)而生產可燃氣體(例如一氧化碳或氫氣)是煤等固體燃料的主要應用方式之一。工業主流的部分燃燒過程如干煤粉氣化發生在1300℃～1650℃，壓力4MPag～8MPag條件下。燃燒器是部分燃燒或氣化的核心設備，在燃燒過程中起到強化固體燃料與氧化氣體混合并使物料在燃燒室內合理分散的作用。由于操作溫度壓力較高，如何對燃燒器也即工藝燒嘴進行有效冷卻，使其免于過熱損壞成為制約燃燒器使用壽命的關鍵因素。

目前主流的干煤粉氣化所用的工藝燒嘴均為氣-固噴射與冷卻一體式燒嘴。如專利申請公開文獻CN89104265.2公開的煤部分燃燒燒嘴，干煤粉等固體燃料與氧化氣體分別經燒嘴中心通道和環形通道送入燃燒室。氧化氣體在環形通道出口處設置為錐形縮口，對氧化氣體進行加速以促進氣-固物流在燃燒室內的混合與分散。為保護燒嘴免受燃燒室高溫損壞，外壁常設置成中空壁結構，使冷卻水沿中空壁內的螺旋通道迅速通過燃燒器前部，便于對燃燒器前部冷卻。專利申請公開文獻CN200720199730.4在CN89104265.2基礎上進行了改進，尤其改善了燒嘴前臉部的冷卻水螺旋通道的結構，以降低水循環壓降，減小熱應力分布不均的現象。包含有冷卻通道的燒嘴各物料通道通過焊接分別與同軸的固體燃料、氧化氣體、冷卻水管道連接到一起，也稱為一體式燒嘴。專利申請200610030864.3公開了一種類似的氣-固噴射與冷卻一體式干煤粉燒嘴結構。不同之處在于冷卻腔內的螺旋通道由一旋的螺旋狀筋翼構成且設有一向后的螺旋狀筋翼構成的螺旋管道；燒嘴的前端面由厚度1mm～3mm的高溫合金壁構成。

上述公開的專利文獻中均采用氣-固噴射與水冷卻一體式的燒嘴結構，采用對燃燒室內的燒嘴部分整體冷卻的方式來保護燒嘴主體免受高溫損壞。為減小燒嘴在高溫工況的熱應力及腐蝕，需在同樣的耐高溫材質內制作燒嘴的氧化氣體(氣體)通道、固體燃料(輸送氣體+煤等固體顆粒)通道與螺旋狀冷卻水通道，結構復雜，材料成本較高，制作加工費用高。

而且，冷卻通道的螺旋結構較復雜，為避免冷卻水在高溫環境下蒸發而降低冷卻效果，并防止燒嘴損壞時煤粉與氧化氣體氣體反吹入冷卻水管道，通常需要采用較高壓力的冷卻水。同時，由于氧化氣體通常采用100℃～200℃的氧氣或氧氣與過熱蒸汽的混合氣體，為避免氧化氣體在燒嘴內被冷卻水降溫，冷卻水的溫度通常高于氧化氣體溫度。如在典型干煤粉氣化過程中通常采用200℃～250℃，5.5MPag～8MPag的高壓中溫循環水對燒嘴進行冷卻保護，運行成本較高，且增加了循環水緩沖罐及泵的投資成本。

另外，當燒嘴部分有破損時，如冷卻水通道破裂或燒嘴出口處磨損較嚴重時，需整體更換燒嘴部件，造成部件浪費，更換與維護費用較高。

發明內容

為克服現有技術的上述缺陷或不足，本發明提供了一種燃燒器和氣化爐，其結構簡單、成本低、安裝維護方便且能夠降低冷卻運行成本。

為實現上述目的，本發明提供了一種燃燒器，適于安裝至一高溫燃燒室內，所述燃燒器包括分別為獨立部件的噴嘴單元和隔熱單元，所述噴嘴單元設有沿其軸向延伸的供物料通過并向外噴出的流道，所述隔熱單元套設在所述噴嘴單元上以阻擋熱量從所述燃燒器的外部向所述噴嘴單元的傳遞。