[發(fā)明專利]一種全預(yù)混噴嘴裝置、氣化爐、氣化方法及噴嘴加工方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110373223.2
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113512447A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐強(qiáng);馬利錦;李鈺陽;楊海軍;辛爭秋;趙頂;郭瑩;劉悅
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航化節(jié)能環(huán)保技術(shù)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

本發(fā)明提供了一種全預(yù)混噴嘴裝置、氣化爐、氣化方法及噴嘴加工方法，包括第一氣體管、燃料管、第二氣體管、冷卻水管、第一氣體噴頭、燃料噴頭、第二氣體噴頭、外噴頭、預(yù)混腔以及耐火材料；預(yù)混腔設(shè)置在第一氣體噴頭、燃料噴頭及第二氣體噴頭出口下端、外噴頭內(nèi)部，實施燃料管引入的燃料介質(zhì)與第一氣體管和/或第二氣體管引入的預(yù)混氣體介質(zhì)的混合。本發(fā)明將水煤漿等燃料介質(zhì)和氧氣等預(yù)混氣體介質(zhì)的混合過程提前至燒嘴內(nèi)部，避免燃料介質(zhì)還未充分參與燃燒氣化反應(yīng)就被帶出爐膛導(dǎo)致的碳轉(zhuǎn)化率及氣化效率低、以及目前預(yù)混型燒嘴存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、燃料介質(zhì)易堵塞、易熱損傷等問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于能源化工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種全預(yù)混噴嘴裝置、具有噴嘴裝置的氣化爐、氣化方法及噴嘴加工方法。

背景技術(shù)

工藝燒嘴(噴嘴)是水煤(焦)漿/多元料漿加壓氣化工藝的核心設(shè)備，其性能直接影響氣化工藝的運(yùn)行效果。目前普遍使用的德士古(GE)氣化工藝燒嘴為三流式部分預(yù)混合霧化形式，其工作原理為5％～20％的中心氧首先與水煤漿發(fā)生預(yù)混，高黏度水煤漿被初步霧化，已經(jīng)初步霧化的水煤漿從燒嘴噴出時，又受到高速外環(huán)氧的沖擊、剪切和摩擦等作用，實現(xiàn)進(jìn)一步霧化。

水煤漿氣化爐內(nèi)溫度為1300～1450℃左右，在此高溫下氣化反應(yīng)是受擴(kuò)散控制的，因此混合過程是影響氣化效果的關(guān)鍵。現(xiàn)有的工藝燒嘴水煤漿的霧化及煤粉顆粒與氧氣的混合大部分均在燒嘴外的氣化爐內(nèi)進(jìn)行，由于外環(huán)氧氣流與水煤漿氣流相互獨立，霧化過程不充分且不均勻，混合過程持續(xù)時間較長；并且氧氣需由外向內(nèi)逐漸滲透，所以實際過程往往是燃燒反應(yīng)由外向內(nèi)進(jìn)行，而在射流中心形成一個黑區(qū)，即火焰黑芯現(xiàn)象。而射流中心區(qū)通常是射流速度最快的區(qū)域，該區(qū)域煤粉顆粒在爐膛內(nèi)停留時間最短，就會造成部分粉煤顆粒還未充分參與燃燒氣化反應(yīng)就被帶出爐膛，最終導(dǎo)致碳轉(zhuǎn)化率及氣化效率較低。

申請?zhí)枮?00510061444.7的發(fā)明專利公開了一種中心圓臺撞擊式多噴孔水煤漿氣化噴嘴，該型噴嘴雖然可以有較好的霧化效果，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不僅增加了流動的阻力，還容易出現(xiàn)水煤漿的堵塞及磨損，并且在高溫等惡劣環(huán)境下霧化頭容易產(chǎn)生熱損傷及龜裂。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，提供了一種全預(yù)混噴嘴裝置、具有噴嘴裝置的氣化爐、氣化方法及噴嘴加工方法，將水煤漿等燃料介質(zhì)和氧氣等預(yù)混氣體介質(zhì)的混合過程提前至燒嘴內(nèi)部，避免燃料介質(zhì)還未充分參與燃燒氣化反應(yīng)就被帶出爐膛導(dǎo)致的碳轉(zhuǎn)化率及氣化效率低、以及目前預(yù)混型燒嘴存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、燃料介質(zhì)易堵塞、易熱損傷等問題，從而完成本發(fā)明。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

第一方面，一種全預(yù)混噴嘴裝置，包括第一氣體管、燃料管、第二氣體管、冷卻水管、第一氣體噴頭、燃料噴頭、第二氣體噴頭、外噴頭、預(yù)混腔以及耐火材料；

所述第一氣體管的下端與第一氣體噴頭相連，側(cè)壁設(shè)有第一氣體入口，頂端設(shè)有第一氣體端部法蘭，將第一氣體管頂端封閉；

所述燃料管下端與燃料噴頭相連，側(cè)壁設(shè)有燃料入口，頂端設(shè)有燃料端部法蘭，將燃料管頂端封閉；燃料管裝設(shè)在第一氣體管外，互相通過燃料端部法蘭連接；

所述第二氣體管下端與第二氣體噴頭相連，側(cè)壁設(shè)有第二氣體入口，頂端設(shè)有第二氣體端部法蘭，將第二氣體管頂端封閉；第二氣體管裝設(shè)在燃料管外，互相通過第二氣體端部法蘭連接；

冷卻水管下端通過外噴頭與第二氣體噴頭相連，側(cè)壁設(shè)有冷卻水入口及冷卻水出口，頂端設(shè)有冷卻水端部法蘭，將冷卻水管頂端封閉；外噴頭將冷卻水管下端封閉；冷卻水管裝設(shè)在第二氣體管外，互相通過冷卻水端部法蘭連接；

預(yù)混腔設(shè)置在第一氣體噴頭、燃料噴頭及第二氣體噴頭出口下端、外噴頭內(nèi)部，實施燃料管引入的燃料介質(zhì)與第一氣體管和/或第二氣體管引入的預(yù)混氣體介質(zhì)的混合；耐火材料設(shè)置在預(yù)混腔下端、外噴頭內(nèi)部，沿流動方向呈中空擴(kuò)張結(jié)構(gòu)。