[發明專利]一種全預混噴嘴裝置、氣化爐、氣化方法及噴嘴加工方法

在審

• 申請號: 202110373223.2
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113512447A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 唐強;馬利錦;李鈺陽;楊海軍;辛爭秋;趙頂;郭瑩;劉悅
• 申請（專利權）人: 北京航化節能環保技術有限公司
• 主分類號: C10J3/50
• 分類號: C10J3/50;C10J3/48;C10J3/76
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

1.一種全預混噴嘴裝置，其特征在于，包括第一氣體管(2)、燃料管(5)、第二氣體管(8)、冷卻水管(11)、第一氣體噴頭(16)、燃料噴頭(17)、第二氣體噴頭(18)、外噴頭(21)、預混腔(19)以及耐火材料(22)；

所述第一氣體管(2)的下端與第一氣體噴頭(16)相連，側壁設有第一氣體入口(3)，頂端設有第一氣體端部法蘭(1)，將第一氣體管(2)頂端封閉；

所述燃料管(5)下端與燃料噴頭(17)相連，側壁設有燃料入口(6)，頂端設有燃料端部法蘭(4)，將燃料管(5)頂端封閉；燃料管(5)裝設在第一氣體管(2)外，互相通過燃料端部法蘭(4)連接；

所述第二氣體管(8)下端與第二氣體噴頭(18)相連，側壁設有第二氣體入口(9)，頂端設有第二氣體端部法蘭(7)，將第二氣體管(8)頂端封閉；第二氣體管(8)裝設在燃料管(5)外，互相通過第二氣體端部法蘭(7)連接；

冷卻水管(11)下端通過外噴頭(21)與第二氣體噴頭(18)相連，側壁設有冷卻水入口(12)及冷卻水出口(13)，頂端設有冷卻水端部法蘭(10)，將冷卻水管(11)頂端封閉；外噴頭(21)將冷卻水管(11)下端封閉；冷卻水管(11)裝設在第二氣體管(8)外，互相通過冷卻水端部法蘭(10)連接；

預混腔(19)設置在第一氣體噴頭(16)、燃料噴頭(17)及第二氣體噴頭(18)出口下端、外噴頭(21)內部，實施燃料管(5)引入的燃料介質與第一氣體管(2)和/或第二氣體管(8)引入的預混氣體介質的混合；耐火材料(22)設置在預混腔(19)下端、外噴頭(21)內部，沿流動方向呈中空擴張結構。

2.根據權利要求1所述的全預混噴嘴裝置，其特征在于，所述第一氣體噴頭(16)、燃料噴頭(17)、第二氣體噴頭(18)均為收縮圓錐結構；其中，第一氣體噴頭(16)收縮角度α＝0～60°，使噴頭出口端預混氣體介質流速不低于10m/s；燃料噴頭(17)收縮角度β＝0～60°，使噴頭出口端燃料介質流速不低于3m/s；第二氣體噴頭(18)收縮角度γ＝30～120°，使噴頭出口端預混氣體介質流速不低于40m/s；且收縮角度滿足α≤β≤γ。

3.根據權利要求1所述的全預混噴嘴裝置，其特征在于，所述預混腔(19)沿流動方向包含初混段、收縮段及直線段，各段長度分別為h0、h1和h2，初混段及直線段內徑分別為D、d，其中，初混段長度h0＝(0.5～3)D；直線段長度h2＝(0.5～5)d，且直線段內徑d滿足使混合流體速度不低于100m/s。

4.根據權利要求3所述的全預混噴嘴裝置，其特征在于，所述收縮段的收縮角度為θ＝20～100°。

5.根據權利要求1所述的全預混噴嘴裝置，其特征在于，所述耐火材料(22)沿流動方向的長度h3≥10mm，擴張角度ψ＝5～90°。

6.根據權利要求1所述的全預混噴嘴裝置，其特征在于，所述冷卻水管(11)與第二氣體管(8)之間安裝有冷卻水環形隔板(14)，將冷卻水通道隔為內外兩層，冷卻水入口(12)與冷卻水通道內層連通，冷卻水出口(13)與冷卻水通道外層連通，或者冷卻水入口(12)與冷卻水通道外層連通，冷卻水出口(13)與冷卻水通道內層連通。

7.根據權利要求6所述的全預混噴嘴裝置，其特征在于，所述第一氣體管(2)、燃料管(5)、第二氣體管(8)、冷卻水管(11)、冷卻水環形隔板(14)、第一氣體噴頭(16)、燃料噴頭(17)、第二氣體噴頭(18)、外噴頭(21)、預混腔(19)以及耐火材料(22)同軸。

8.根據權利要求1所述的全預混噴嘴裝置，其特征在于，所述第二氣體管(8)與冷卻水管(11)之間增設有第三氣體管、第四氣體管、第五氣體管或更多；和/或

所述第二氣體管(8)與冷卻水管(11)之間增設第二燃料管或更多。

9.一種氣化爐，其特征在于，其設有與燃燒室對接的權利要求1至8之一所述的全預混噴嘴裝置。

10.一種氣化方法，其特征在于，所述氣化方法采用設有權利要求1至8之一所述的全預混噴嘴裝置的氣化爐，包括如下步驟：

第一氣體入口(3)和/或第二氣體入口(9)供入預混氣體介質，通過收縮結構的第一氣體噴頭(16)和/或第二氣體噴頭(18)加速后形成高速預混氣體介質流；

燃料入口(6)供入燃料介質通過收縮結構的燃料噴頭(17)加速后形成高速燃料介質流，與高速預混氣體介質流共同噴出后在剪切和沖擊破碎作用下初步霧化，并在預混腔(19)內再次霧化；

與預混氣體介質混合后的燃料介質在通過擴張結構的耐火材料(22)段降速升壓后噴入氣化爐燃燒室進行燃燒氣化反應。