CN101936527A - 油氧燃烧非预混式开工烧嘴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种油氧燃烧非预混式开工烧嘴，头部喷注件设置有氧喷嘴和油喷嘴，氧喷嘴与氧通道相连，油喷嘴和油通道相连，油喷嘴和油通道之间设置有油雾化器；本发明利用油独立雾化方式实现了有氧或无氧情况下油均可以雾化方式喷出，一旦有氧喷出，两种介质即可混合并实现燃烧。这样大大简化了系统控制的方面对油氧压力及时序控制要求，大大拓宽了氧油混合比的调节范围，不会断火，避免了由于系统原因介质供应波动而重复开车的成本，根本解决了原先预混烧嘴开车和关车时容易回火的问题，避免了高温火焰对头部喷注件的破坏。

Description

油氧燃烧非预混式开工烧嘴
技术领域
本发明涉及一种开工烧嘴，尤其涉及一种油氧燃烧非预混式开工烧嘴。
背景技术
我国是个缺油少气、煤炭资源相对丰富的国家，煤制甲醇、煤制油、煤制天然气、煤制烯烃等在我国能源可持续利用中占重要地位。发展煤化工离不开合成气的制备。煤的加压气化是制作合成气的必要手段。而气化炉的点火开工系统正是设备中核心部件。
现有的开工烧嘴的设计原理对系统控制要求很高，存在开工不容易成功，费时费力的缺陷。主要是因为现有产品采用了烧嘴结构体内的油氧预混方式，也就是说油氧两种介质在未流出烧嘴结构体之前便混合，二者以混合物方式一起高速喷出烧嘴结构体进行燃烧。油的雾化需要借助氧气的高速冲击，这样对油和氧的压力配比控制提出了较高的要求。在使用过程均不同程度地遇到因两种介质压力控制不当或进入时序控制不好导致的开工失利甚至开工烧嘴不断被回火烧坏的问题。
发明内容
为了解决现有的开工烧嘴存在的技术要求苛刻、容易被烧坏的技术问题，本发明提供一种油氧燃烧非预混式开工烧嘴。
本发明的技术解决方案为：
一种油氧燃烧非预混式开工烧嘴，所述烧嘴头部设置有头部喷注件，所述头部喷注件端面设置有火焰喷嘴，所述头部喷注件内设置有氧通道以及油通道，其特殊之处是，所述火焰喷嘴包括氧喷嘴和油喷嘴，所述油喷嘴的数量至少为一个；所述氧喷嘴的数量为多个；所述氧喷嘴与氧通道相连，所述油喷嘴和油通道相连，所述油喷嘴和油通道之间设置有油雾化器；所述多个氧喷嘴均匀设置在油喷嘴周围且氧喷嘴轴线与头部喷注件端面之间的夹角的范围为10度至75度。
上述氧喷嘴轴线与氧喷嘴出口处端面之间的夹角的范围为0度至60度。
上述氧喷嘴轴线与氧喷嘴出口处端面之间的夹角的较佳范围为30度至45度。
上述烧嘴内设置有液体冷却夹层，所述液体冷却夹层与外部循环液体相通。
上述头部喷注件为一体式结构。
另一种油氧燃烧非预混式开工烧嘴，所述烧嘴头部设置有头部喷注件，所述头部喷注件端面设置有火焰喷嘴，所述头部喷注件内设置有氧通道以及油通道，其特殊之处是，所述火焰喷嘴包括氧喷嘴和油喷嘴，所述氧喷嘴的数量至少为一个；所述油喷嘴的数量为多个；所述氧喷嘴与氧通道相连，所述油喷嘴和油通道相连，所述油喷嘴和油通道之间设置有油雾化器；所述多个油喷嘴均匀设置在氧喷嘴周围且油喷嘴轴线与头部喷注件端面之间的夹角的范围为10度至75度。
上述氧喷嘴轴线与氧喷嘴出口处端面之间的夹角的范围为0度至60度。
上述氧喷嘴轴线与氧喷嘴出口处端面之间的夹角的较佳范围为30度至45度。
上述烧嘴内设置有液体冷却夹层，所述液体冷却夹层与外部循环液体相通。
上述头部喷注件为一体式结构。
本发明所具有的优点：
1、利用油独立雾化方式实现了有氧或无氧情况下油均可以雾化方式喷出，一旦有氧喷出，两种介质即可混合并实现燃烧。这样大大简化了系统控制的方面对油氧压力及时序控制要求，大大拓宽了氧油混合比的调节范围，不会断火，避免了由于系统原因介质供应波动而重复开车的成本。
2、本发明通过先雾化油之后再油氧混合，根本解决了原先预混烧嘴开车和关车时容易回火的问题。
3、本发明所述头部喷注件为一体式结构，即氧油喷嘴设置在同一个零件上，火焰的质量通过加工便可保证，这样避免了原先产品反复装卸引起火焰质量下降的问题。
4、本发明油氧各自通过自身喷嘴喷出，然后经过一定的距离掺混，经过一定掺混距离后才开始产生火焰。这样通过冷流体及混合物将高温的火焰与头部喷注件头部充分隔离，避免了高温火焰对头部喷注件的破坏。而冷的流体高速喷出头部喷注件后的膨胀过程，其实又是个降温的过程，这样就实现了介质本身对头部喷注件头部的自身冷却。所以本发明克服了原先烧嘴高温火焰直接贴在头部喷注件壁面燃烧导致头部喷注件容易破坏的缺陷。
5、头部喷注件内设置有液体冷却夹层，通过冷却液体的进出对烧嘴外壁加以冷却。同时，本发明液体冷却夹层仅仅需要抵抗来自气化炉的辐射热，而不必考虑高温火焰对头部的破坏，所以结构简单。
附图说明
图1为本发明第一种结构的结构示意图：
图2和图3为图1的右视图；
图4为本发明第一种结构的结构示意图：
图5和图6为图4的右视图；
图7为本发明的燃烧示意图；
其中：2-头部喷注件，3-液体冷却夹层，4-氧通道，5-油通道，6-油喷嘴，7-氧喷嘴，8-冷却夹套，9-油雾化器，10-冷却液体入口，11-冷却液体出口，12-头部喷注件端面，13-氧喷嘴出口处端面，14-油喷嘴出口处端面，21-火焰区，22-油氧混合区，23-雾化油区，24-氧区。
具体实施方式
如图1、2、3所示为本发明第一种油氧燃烧非预混式开工烧嘴，烧嘴头部设置有头部喷注件，头部喷注件端面设置有火焰喷嘴，头部喷注件内设置有氧通道以及油通道，火焰喷嘴包括氧喷嘴和油喷嘴，油喷嘴的数量为四个；氧喷嘴的数量为八个；氧喷嘴与氧通道相连，油喷嘴和油通道相连，每个油喷嘴和油通道之间均设置有雾化器；八个氧喷嘴均匀设置在四个油喷嘴周围且氧喷嘴轴线与头部喷注件端面之间的夹角的范围为45度。油喷嘴的数量、氧喷嘴的数量、氧喷嘴轴线与头部喷注件端面之间的夹角的范围均可根据实际情况设计。
为了提高油氧混合效果，氧喷嘴轴线与氧喷嘴出口处端面之间的夹角的范围可在0度至60度之间调节，以30至45度较佳。这样氧喷嘴出口便以倾斜的角度喷出气氧，多个氧喷嘴喷出的气氧可整体构成旋流。
为了防止来自气化炉的辐射热对氧通道或油通道内介质的影响，头部喷注件内还可设置液体冷却夹层，冷却夹层内设置有冷却夹套用于增加液体循环效果，液体冷却夹层与外部循环液体相通。
如图4、5、6所示为本发明第二种油氧燃烧非预混式开工烧嘴，该结构与第一种烧嘴的不同主要是氧喷嘴和油喷嘴的位置互换，即八个油喷嘴均匀设置在四个氧喷嘴周围。相应，油喷嘴轴线与油喷嘴出口处端面之间的夹角的范围可在0度至60度之间调节，以30至45度较佳。
如图1、4所示，氧喷嘴与油喷嘴均设置在一体式的头部喷注件上，另一端逐级分别与三层管件焊接，分别将油、氧与冷却液体隔离在三个独立的管道空间；油雾化器通过钎焊或其他方式对应连接在头部喷注件的油喷嘴位置，实现油的独立雾化；氧喷嘴加工在头部喷注件上油喷嘴的外围，实现喷出的氧一旦与雾化油接触，便可被外火源点燃燃烧；外层设置的冷却液体通过夹套出入，实现烧嘴外层抵抗气化炉的高温辐射热。
本发明原理：
本发明包括位于中心环的油喷嘴、位于外环的氧喷嘴以及外部循环冷却液体系统。燃料油通过机械方式的独立雾化后通过中心环的油喷嘴喷出形成雾化油区23，油喷嘴的数目根据实际工况的要求，可以是单喷嘴或多喷嘴，助燃气氧则通过外环的氧喷嘴高速喷出，形成氧区24。这样保证了只要上游提供足够的油压(＜2MPa)，则喷出烧嘴的油已经处于雾化状态。而氧则通过独立的通道流过烧嘴，并经过氧喷嘴以高速喷出。氧喷嘴数目和喷嘴大小也根据实际工况要求相应变化。这样油氧分别各自走自己独立的流道，直到烧嘴结构体外，雾化的油与氧才相遇并混合形成油雾混合区22，并被外火源点燃，进行燃烧，形成火焰区21。这样不仅点火容易，又不容易灭火。而火焰起燃点远离烧嘴本体，实现了流体对烧嘴的自身冷却，避免了火焰对烧嘴的高温破坏。烧嘴外壁设置冷却通道夹层，通过冷却液体对烧嘴壁加以冷却保护。外冷却通道冷却剂可以是冷却水或其它安全液体。
本发明可应用在化工行业加压气化炉如粉煤加压气化炉中，也适用于其它以燃料油为燃料，以氧为助燃剂的其他加压或非加压的炉型使用。

Claims (10)

1.一种油氧燃烧非预混式开工烧嘴，所述烧嘴头部设置有头部喷注件(2)，所述头部喷注件的端面(12)设置有火焰喷嘴，所述头部喷注件(2)内设置有氧通道(4)以及油通道(5)，其特征在于：所述火焰喷嘴包括氧喷嘴(7)和油喷嘴(6)，所述油喷嘴(6)的数量至少为一个；所述氧喷嘴(7)的数量为多个；所述氧喷嘴(7)与氧通道(4)相连，所述油喷嘴(6)和油通道(5)相连，所述油喷嘴(6)和油通道(5)之间设置有油雾化器(9)；所述多个氧喷嘴(7)均匀设置在油喷嘴(6)周围且氧喷嘴(7)轴线与头部喷注件端面(12)之间的夹角的范围为10度至75度。
2.根据权利要求1所述的油氧燃烧非预混式开工烧嘴，其特征在于：所述氧喷嘴(7)轴线与氧喷嘴出口处端面(13)之间的夹角的范围为0度至60度。
3.根据权利要求1所述的油氧燃烧非预混式开工烧嘴，其特征在于：所述氧喷嘴(7)轴线与氧喷嘴出口处端面(13)之间的夹角的范围为30度至45度。
4.根据权利要求1或2或3所述的油氧燃烧非预混式开工烧嘴，其特征在于：所述烧嘴内设置有液体冷却夹层(3)，所述液体冷却夹层(3)与外部循环液体相通。
5.根据权利要求4所述的油氧燃烧非预混式开工烧嘴，其特征在于：所述头部喷注件(2)为一体式结构。
6.一种油氧燃烧非预混式开工烧嘴，所述烧嘴头部设置有头部喷注件(2)，所述头部喷注件的端面(12)设置有火焰喷嘴，所述头部喷注件(2)内设置有氧通道(4)以及油通道(5)，其特征在于：所述火焰喷嘴包括氧喷嘴(7)和油喷嘴(6)，所述氧喷嘴(7)的数量至少为一个；所述油喷嘴(6)的数量为多个；所述氧喷嘴(7)与氧通道(4)相连，所述油喷嘴(6)和油通道(5)相连，所述油喷嘴(6)和油通道(5)之间设置有油雾化器(9)；所述多个油喷嘴(6)均匀设置在氧喷嘴(7)周围且油喷嘴(6)轴线与头部喷注件端面(12)之间的夹角的范围为10度至75度。
7.根据权利要求6所述的油氧燃烧非预混式开工烧嘴，其特征在于：所述氧喷嘴(7)轴线与氧喷嘴出口处端面(13)之间的夹角的范围为0度至60度。
8.根据权利要求6所述的油氧燃烧非预混式开工烧嘴，其特征在于：所述氧喷嘴(7)轴线与氧喷嘴出口处端面(13)之间的夹角的范围为30度至45度。
9.根据权利要求6或7或8所述的油氧燃烧非预混式开工烧嘴，其特征在于：所述烧嘴内设置有液体冷却夹层(3)，所述液体冷却夹层(3)与外部循环液体相通。
10.根据权利要求9所述的油氧燃烧非预混式开工烧嘴，其特征在于：所述头部喷注件(2)为一体式结构。
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