CN101760247A - 带有直冷的直喷式水煤浆气化喷嘴 - Google Patents

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带有直冷的直喷式水煤浆气化喷嘴，包括带有扩张段的中心管、辅助气化剂喷管、进气孔、内套管、内环管、外套管、气化剂进口、水煤浆进口、辅助气化剂进口、冷却剂进口、冷却剂出口；带有扩张段的中心管的前半部分设置有两排或多排的进气孔，后端设置水煤浆进口；中心管的后半部分中心设置有辅助气化剂喷管；内套管的前端与中心管的扩张段头部相连，后端设置气化剂进口；内环管前端与中心管的扩张段中部留有空隙，后端与冷却剂出口相连；外套管的前端与中心管的扩张段头部相连，后端与冷却剂进口相连；进气孔与中心管轴线夹角为30～90°，倾斜角0～70°；带有扩张段的中心管的前半部分材质为耐磨耐蚀耐高温的金属材料或内衬高温陶瓷材料。

Description

带有直冷的直喷式水煤浆气化喷嘴
一、技术领域
本发明涉及带有直冷的直喷式水煤浆气化喷嘴，属于煤化工领域，特别地，涉及水煤浆气化的喷嘴。
二、背景技术
煤气化是现代煤化工的龙头和关键技术。在众多的气化方法中，以水煤浆为原料，以含氧气体为气化剂的射流携带床(或称气流床)技术由于碳转化率、设备结构简单、操作方便、气化压力高、可满足后续工艺的等压合成等而为人们普遍看好。该技术的核心是水煤浆的气化喷嘴。
美国专利S.U.Pat.3705108，3743606和中国专利CN1125163A分别公开了一种水煤浆气化喷嘴。这些喷嘴均为三通道(中心和外环通道为气化剂通道，内环通道为水煤浆通道)水煤浆气化喷嘴，现已在水煤浆气化过程应用。由于在喷嘴流道内的煤浆处于室温，但从喷嘴喷出的煤浆在燃烧时能产生1500～1600K的高温，因此，喷嘴的端部不仅在高温强热震条件下工作，而目还要承受煤浆的压力、煤浆对流道的磨损和腐蚀。尽管在喷嘴端部采用耐磨耐高温材质和外加冷却蛇管等措施，但由于结构原因，水煤浆的内环收缩喷口位置不能得到冷却，一直处于高温辐射状态，加之水煤浆的冲击磨损，喷嘴的使用寿命一般在45天左右，最长使用纪录未超过半年，致使水煤浆气化炉的生产成本极高。中国专利ZL200720306001.4提出的一种带有扩张段的直冷式水煤浆气化喷嘴，很好的解决了喷嘴口的冷却和磨损问题，但雾化效果还有提高的余地。
三.发明内容
本发明的目的就是提供带有直冷的直喷式水煤浆气化喷嘴。该喷嘴使用寿命长、雾化效果好、碳的转化率高等优点，可满足产业部门对气化喷嘴的要求。
本发明的技术方案：
带有直冷的直喷式水煤浆气化喷嘴，包括带有扩张段的中心管、辅助气化剂喷管、进气孔、内套管、内环管、外套管、气化剂进口、水煤浆进口、辅助气化剂进口、冷却剂进口、冷却剂出口；带有扩张段的中心管的前半部分设置有两排或多排的进气孔，后端设置水煤浆进口；中心管的后半部分中心设置有辅助气化剂喷管；内套管的前端与中心管的扩张段头部相连，后端设置气化剂进口；内环管前端与中心管的扩张段中部留有空隙，后端与冷却剂出口相连；外套管的前端与中心管的扩张段头部相连，后端与冷却剂进口相连；进气孔与中心管轴线夹角为30～90°，倾斜角0～70°；带有扩张段的中心管的前半部分材质为耐磨耐蚀耐高温的金属材料或内衬高温陶瓷材料。
四、附图说明
附图是发明的设备结构图。
其中：1-扩张段2-内环管3-进气孔4-混合段5-中心管6-外套管7-气化剂进口8-水煤浆进口、9-辅助气化剂喷管、10-辅助气化剂进口、11-冷却剂进口、12-冷却剂出口、13-内套管
五.具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的介绍：带有直冷的直喷式水煤浆气化喷嘴，包括带有扩张段(1)的中心管(5)、内套管(13)、内环管(2)、进气孔(3)、混合段(4)、外套管(6)、气化剂进口(7)、水煤浆进口(8)、辅助气化剂喷管(9)、辅助气化剂进口(10)、冷却剂进口(11)、冷却剂出口(12)；带有扩张段(1)的中心管(5)的前半部分设置有两排或多排的进气孔(3)，后端设置水煤浆进口(8)；中心管(5)的后半部分中心设置有辅助气化剂喷管(9)；内套管(13)的前端与中心管(5)的扩张段(1)头部相连，后端设置气化剂进口(7)；内环管(13)前端与中心管(5)的扩张段(1)中部留有空隙，后端与冷却剂出口(12)相连；外套管(6)的前端与中心管(5)的扩张段(1)头部相连，后端与冷却剂进口(11)相连；进气孔(3)与中心管(5)轴线夹角为30～90°，倾斜角0～70°；带有扩张段(1)的中心管(5)的前半部分材质为耐磨耐蚀耐高温的金属材料或内衬高温陶瓷材料。
带有直冷的直喷式水煤浆气化喷嘴工作时，大部分气化剂从气化剂进口(7)进入内套管(13)内，通过中心管(5)的混合段(4)的两排或多排进气孔(3)射流进入中心管(5)；少部分气化剂从辅助气化剂进口(10)进入辅助气化剂喷管(9)内，高速射流到中心管(5)；射流进入的气化剂与中心管(5)的水煤浆多方位强烈冲击混合，形成良好的气液雾状流，通过中心管(5)单孔直管喷射出扩张段(1)，形成水煤浆雾化锥；冷却水从冷却剂进口(11)进入外套管(6)，高速流到扩张段(1)，经内环管(2)与扩张段(1)的空隙转弯流向内环管(2)，然后通过冷却剂出口(12)流出，喷嘴的扩张段(1)壁温降低，提高了扩张段(1)的耐磨耐蚀性，从而大大延长了气化喷嘴的寿命。
本发明所提供的带有直冷的直喷式水煤浆气化喷嘴，利用单孔直通和扩张段，减少了水煤浆对喷嘴喷口表面的冲蚀；加之冷却水直接冷却扩张段，大大降低了扩张段的壁温，提高了喷嘴材料的强度和寿命；另外气化剂与水煤浆多方位射流混合从而保证了带有扩张段的预热式水煤浆气化喷嘴具有雾化效果好、使用寿命长、碳的转化率高等优点，可满足产业部门对其雾化喷嘴的要求。

Claims (3)

1.带有直冷的直喷式水煤浆气化喷嘴，包括带有扩张段的中心管、辅助气化剂喷管、进气孔、内套管、内环管、外套管、气化剂进口、水煤浆进口、辅助气化剂进口、冷却剂进口、冷却剂出口，其技术特征是带有扩张段的中心管的前半部分设置有两排或多排的进气孔，后端设置水煤浆进口；中心管的后半部分中心设置有辅助气化剂喷管；内套管的前端与中心管的扩张段头部相连，后端设置气化剂进口；内环管前端与中心管的扩张段中部留有空隙，后端与冷却剂出口相连；外套管的前端与中心管的扩张段头部相连，后端与冷却剂进口相连。
2.根据权利要求1所提供的带有直冷的直喷式水煤浆气化喷嘴，其特征在于进气孔与中心管轴线夹角为30～90°，倾斜角0～70°。
3.根据权利要求1所提供的带有直冷的直喷式水煤浆气化喷嘴，其特征在于带有扩张段的中心管的前半部分材质为耐磨耐蚀耐高温的金属材料或内衬高温陶瓷材料。
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