CN101949538A - 具有内外冷却通道的粉状炭质燃料气化用烧嘴 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有内外冷却通道的粉状炭质燃料气化用烧嘴，它是一种粉状炭质燃料与含氧气体在燃烧区进行部分然燃烧(气化)用的一种燃烧喷嘴，包括：一个具有出口的中心通道，在中心通道的外面设置一个环绕中心通道的内冷却通道；在内冷却通道的外面设置一个具有供气口的环形通道，在供气环形通道外面，设置一个外冷却通道。本发明的内外两个冷却通道极大地提高了对烧嘴的冷却效果，冷却充分、可靠，保证了烧嘴的长使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有内外冷却通道的粉状炭质燃料气化用烧嘴。
背景技术
粉状炭质材料(如粉煤、粉状石油焦、植物纤维等生物质、污泥等)的部分燃烧或不完全燃烧也称为气化。燃料的可燃成分主要是碳和氢，这些成分与供入的氧、水蒸汽反应，主要生成一氧化碳和氢气，完成固体炭质材料的气化过程。
气化过程一般在气化炉中进行。目前比较先进的气化方式是加压气化。利用氮气或二氧化碳气体将粉煤等粉状炭质材料通过烧嘴送入气化炉，同时富氧气体和水蒸汽也通过烧嘴送入气化炉。粉状炭质材料和氧气、水蒸汽反应燃烧，生成一氧化碳和氢气。燃烧温度达1400℃以上。由于燃烧火焰温度很高，烧嘴需要解决的难题是高热通量和潜在的富氧腐蚀性环境引起的损坏。中国专利CN1015822B提供了一种可用的结构。其主要结构是沿烧嘴的纵轴设置一具有出口的中心通道，用于输送粉状燃料；与中心通道同轴地设置一环状的氧气-水蒸汽通道，其传送方向与纵轴成锐角，使得通入得氧气-水蒸汽与从中心通道送入得燃料交叉；在烧嘴出料端与氧气-水蒸汽通道同轴地设置一空心壁件，用于流通流体冷却剂，如冷却水，对烧嘴端部进行冷却。该烧嘴的主要缺点是冷却结构简单，冷却效果差。中国专利CN1011617B专利公开的结构是端面的冷却结构可以使冷却液沿特定方式流动，保证烧嘴的前端面均匀冷却，但结构复杂，制造困难。中国专利CN100470127C公开了一种改进的烧嘴结构，其主要特征是在烧嘴的前端设置有带螺旋通道的冷却腔，冷却腔内设置一旋的螺旋状筋翼结构，该结构制作工艺简单，传热效率较高。
上述烧嘴结构只在外部进行冷却，重点放在改进烧嘴端部受热面的冷却效果上，由于炭质燃料的气化温度高，热通量大，冷却效果不充分、不稳定、烧嘴的寿命比较短。粉状炭质燃料烧嘴寿命短的问题一直未得到解决。
发明内容
本发明的目的是针对现有粉状炭质燃料烧嘴易烧损、寿命短的问题，提供一种冷却充分、可靠、寿命长的粉状炭质燃料烧嘴，即一种具有内外冷却通道的粉状炭质燃料气化用烧嘴。
本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是：采用设置内外冷却通道来实现的，它是将粉煤、粉状石油焦、植物纤维等生物质、污泥等粉状炭质燃料与含氧气体在燃烧区进行部分燃烧气化用的燃烧喷嘴，其特征在于包括：一个具有出口的中心通道，在中心通道的外面设置一个环绕中心通道的内冷却通道；在内冷却通道的外面设置一个具有供气口的环形通道，在供气环形通道外面，设置一个外冷却通道。
内冷却通道和外冷却通道分别为连通的间隙空间，无任何导流装置。
内冷却通道和外冷却通道内均设置有螺旋状的导流装置。
内冷却通道内设置有螺旋状的导流装置，而外冷却通道内没有设置。
内冷却通道内没有设置任何导流装置，而外冷却通道内设置有导流装置。
本发明具体为：这种粉状炭质燃料(如粉煤、粉状石油焦、植物纤维等生物质、污泥等)与含氧气体在燃烧区进行部分然燃烧(气化)用的一种燃烧器，俗称燃烧喷嘴，即烧嘴，包括：一个具有出口的中心通道，在中心通道的外面设置一个环绕中心通道的内冷却通道；在内冷却通道的外面设置一个具有供气口的环形通道，在供气环形通道外面，设置一个外冷却通道。内冷却通道和外冷却通道分别为连通的间隙空间，无任何导流装置；或者，内冷却通道和外冷却通道内均设置有螺旋状的导流装置；或者，内冷却通道内设置有螺旋状的导流装置，而外冷却通道内没有设置；或者，冷却通道内没有设置任何导流装置，而外冷却通道内设置有导流装置。
本发明的烧嘴与现有技术相比，其显著优点在于提供了内冷却通道，强化了冷却效果，使得烧嘴的寿命得到了极大延长。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明的特征和优点。
图1为所发明的粉状炭质燃料气化用烧嘴的结构示意图。
图中：中心通道1、中心通道出口2、内冷却流入通道3、内冷却流出通道4、氧气-水蒸气通道出口5、外冷却流入通道6、外冷却流出通道7、氧气-水蒸气通道8。
具体实施方式
内冷却通道3和4及外冷却通道6和7的流入和流出可以交换。即通道3流入通道4流出或者通道4流入通道3流出；通道6流入通道7流出或者通道7流入通道6流出。
中心通道1和中心通道出口2，用于向气化炉输送粉状炭质燃料，输送燃料的运载气体可以是氮气或二氧化碳气体。该中心通道1也可以用来输送氧气和水蒸气。环绕中心通道1设置内冷却通道3和4，冷却通道3或4与中心通道1同轴，也可以不同轴。当中心通道1用于输送粉状炭质燃料时，通道3用作冷却剂的流入，而通道4用于冷却剂的流出。也可以通道4用于冷却剂的流入，而通道3用于冷却剂的流出。冷却剂一般采用高压水，也可以采用其他液体介质。
环绕内冷却通道4设置一个与中心通道1同轴的环形通道8和供气口5，用于往气化炉内输送氧气和水蒸气。该通道8也可以用来输送粉状炭质燃料。环形通道8在出口(供气口)5处与中心通道1成锐角；中心通道的出口2略低于环形通道8的供气口5，其差值与出口2的直径成正比。这种结构使粉状炭质燃料离开出口2后即受到氧气-水蒸气的裹挟进入炉内部分燃烧气化。环绕通道8，设置外冷却通道6和7，通道6用作冷却剂的流入，而通道7用于冷却剂的流出。也可以通道7用于冷却剂的流入，而通道6用于冷却剂的流出。冷却剂一般采用高压水，也可以采用其他液体介质。
在内冷却通道3和4，外冷却通道6和7内可以设置螺旋导流装置，也可以不设置。
为了进一步延长烧嘴的使用寿命，烧嘴的头部用高温合金制造。由于设置了内外冷却通道，强化了冷却效果，降低了金属壁的温度，极大地延长了烧嘴的使用寿命。
以上的实施例说明仅为本发明的实施例说明，本领域人员可依据本发明的上述实施例说明而做出种种等效的替换及修改。然而这些依据本发明实施例所作的种种等效替换及修改，属于本发明的精神及权利要求所界定的专利范围内。
Claims (5)
1.一种具有内外冷却通道的粉状炭质燃料气化用烧嘴，它是将粉煤、粉状石油焦、植物纤维生物质、污泥粉状炭质燃料与含氧气体在燃烧区进行部分燃烧气化用的燃烧喷嘴，其特征在于包括：一个具有出口的中心通道，在中心通道的外面设置一个环绕中心通道的内冷却通道；在内冷却通道的外面设置一个具有供气口的环形通道，在供气环形通道外面，设置一个外冷却通道。
2.如权利要求1所述的具有内外冷却通道的粉状炭质燃料气化用烧嘴，其特征在于：内冷却通道和外冷却通道分别为连通的间隙空间，无任何导流装置。
3.如权利要求1所述的具有内外冷却通道的粉状炭质燃料气化用烧嘴，其特征在于：内冷却通道和外冷却通道内均设置有螺旋状的导流装置。
4.如权利要求1所述的具有内外冷却通道的粉状炭质燃料气化用烧嘴，其特征在于：内冷却通道内设置有螺旋状的导流装置，而外冷却通道内没有设置。
5.如权利要求1所述的具有内外冷却通道的粉状炭质燃料气化用烧嘴，其特征在于：内冷却通道内没有设置任何导流装置，而外冷却通道内设置有导流装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20110119 |