CN103411216B - 柴油低温预热烧嘴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油低温预热烧嘴，包括气管及套设于气管内的油管，油管的下端套接有油气混合内喷头，气管的下部设有油气混合外喷头，油气混合外喷头上设有油气混合喷孔；气管的旁侧设有液化气管，液化气管的下端连接有环绕于油气混合外喷头外侧的绕式预热管，绕式预热管下端延伸有螺旋状多点式环绕长明灯，多点式环绕长明灯的内侧设有若干液化气喷孔。本发明所述的柴油低温预热烧嘴，其合理的烧嘴结构，解决了柴油雾化问题，增加螺旋状液化气长明灯，解决了柴油引燃温度环境问题，使得煤气化炉可以采用柴油在低温环境下直接引燃进行烘炉，填补了采用柴油直接烘炉的行业空白，还可根据需求实现煤气化炉冷态开车，节省能耗及燃料成本。

Description

柴油低温预热烧嘴

技术领域

本发明涉及烘炉烧嘴技术领域，尤其是涉及一种用于气化炉烘炉的柴油低温预热烧嘴。

背景技术

煤气化行业中，开工烧嘴是煤气化炉开车过程中的核心部件，开工烧嘴能否顺利点燃，是能否顺利实现煤气化炉成功开车的关键。烘炉常规采用气体燃料和液体燃料搭配使用的方式，例如液化气烘炉+柴油烘炉、工厂燃料气烘炉+柴油烘炉、直接工厂燃料气烘炉等。

气化炉烘炉过程中需严格按照升温曲线将气化炉温度逐步升高，而柴油的熔点-18℃，相对密度0.87-0.9，沸点282-338℃，闪点38℃，引燃温度257℃。由于柴油本身的物理性质，以及烘炉烧嘴采用的是倒置式，柴油雾化颗粒较大，因此煤气化炉中柴油的引燃温度在500℃以上，而在烘炉初期低温环境下无法引燃，即使点燃也不能稳定燃烧，故煤气化行业采用柴油在低温区作为燃料直接烘炉目前还是空白。

1、有些公司气化炉烘炉流程不设置天然气和柴油管道，而直接用该公司生产的尾气作为燃料，所以气化炉生产设备需要定时检修，为了使气化炉检修后能正常开车，在检修期间需要利用柴油使烘炉温度保持在500℃以上。假设检修期为26天，柴油耗量为250Kg/h，柴油按照9000元/吨计价，则检修期间单柴油消耗成本高达117万元，浪费能源和燃料成本。

2、现有的气化炉采用液化气+柴油烘炉流程，液化气用量较大，需设置液化气槽车作为储罐，但是液化气储罐需要在具有安全距离范围的特定场所布置，风险较高，不利于应用实施。因此气化炉烘炉成为了气化炉原始开车和意外停车开车的瓶颈。

3、对于本公司CO烘炉节省增产MDI的经济效益,净化冷箱CO设计负荷17500Nm³/h，光化工序满负荷时没有余量的CO供我们烘炉，正常气化炉需要热备，烘炉CO用量约200--400Nm³/h，生产1吨MDI需要195Nm³的CO气体，以15天计算，折算出少生产400吨左右的MDI，每月一次，年减产MDI：4800t/y，按照MDI毛利率4000元/(吨MDI),可以增加MDI年收益：1920万元（营业额收入）。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的要提供一种用于煤气化炉烘炉的柴油低温预热烧嘴，其合理的烧嘴结构，解决了柴油雾化问题，增加螺旋状液化气长明灯，解决了柴油引燃温度环境问题，使得煤气化炉可以采用柴油在低温环境下直接引燃进行烘炉，还可根据需求实现煤气化炉冷态开车，节省能耗及燃料成本。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种柴油低温预热烧嘴，包括气管及套设于气管内的油管，油管内为柴油流道，气管与油管之间形成有空气流道，油管的下端套接有油气混合内喷头，油气混合内喷头的下部设有雾化腔，油气混合内喷头设有将柴油流道与雾化腔导通的柴油喷孔及将空气流道与雾化腔导通的空气喷孔，气管的下部设有油气混合外喷头，油气混合外喷头内部形成有与雾化腔连通的梯形喇叭口状的油气混合腔，油气混合外喷头上设有油气混合喷孔；气管的旁侧设有液化气管，液化气管的下端连接有环绕于油气混合外喷头外侧的绕式预热管，绕式预热管下端延伸有螺旋状多点式环绕长明灯，多点式环绕长明灯的内侧设有若干液化气喷孔。

其中，气管上套设有调节风门座，调节风门座上设有调节风门板，调节风门板上设有可相对转动的调节风门拨盘。调节风门座上设有绕式加热组件调节套，液化气管通过绕式加热组件调节套与调节风门座可上下调节式地固定连接。

其中，油气混合内喷头与气管内壁之间通过迷宫式密封圈密封连接。

其中，油气混合内喷头的上端呈圆锥形，柴油喷孔设于油气混合内喷头的锥形顶角上，空气喷孔为多个且以柴油喷孔为圆心均匀地布设于油气混合内喷头的锥形斜面上。

采用上述技术方案后，本发明和现有技术相比所具有的优点是：

本发明所述的柴油低温预热烧嘴，利用气管和油管的套管式结构，分别在油管的下端焊接油气混合内喷头和在气管的下端焊接油气混合外喷头，油气混合内喷头内形成有雾化腔，油气外喷头内形成有油气混合腔，柴油从油气混合内喷头上的柴油喷孔进入到雾化腔内，助燃空气从油气混合内喷头上的空气喷孔进入到雾化腔内，雾化腔内的柴油在助燃空气的冲压作用下雾化，雾化形成的柴油颗粒和助燃空气在压力作用下进入到油气混合腔进行充分混合，最后从油气混合外喷头上的油气混合喷孔喷出，形成柴油颗粒和助燃空气的混合喷雾。本发明的柴油雾化结构与现有柴油烧嘴的雾化结构相比，柴油雾化形成的柴油颗粒更小，更有利于与助燃空气均匀混合，以降低柴油的引燃温度，使柴油在低温环境下更容易引燃。本发明所述的柴油低温预热烧嘴，利用液化气管设有绕式预热管和多点式环绕长明灯，绕式预热管环绕设置于油气混合外喷头的外侧，可对油气混合腔内的雾化柴油和助燃空气进行预热升温，绕式预热管的下部延伸有螺旋状的多点式环绕长明灯，多点式环绕长明灯位于油气混合喷孔下部的雾化柴油和助燃空气的喷出区域，当多点式环绕长明灯点燃时，将雾化柴油和助燃空气的喷出区域的环境温度提升达到柴油的引燃温度，多点式环绕长明灯的内侧设有若干液化气喷孔，若干液化气喷孔形成多个点火位置，更利于柴油引燃。本发明与现有柴油烧嘴500℃的柴油引燃温度相比，可实现柴油在低温环境下开始燃烧，并且由于本发明的柴油雾化效果更好，当气化炉温度升高至400℃左右时，即可关闭伴烧的多点式环绕长明灯。本发明解决了柴油雾化问题和柴油引燃温度环境问题，使得煤气化炉可以采用柴油在低温环境下直接引燃进行烘炉，从而填补了气化炉采用柴油直接烘炉的行业空白，还可根据需求实现煤气化炉冷态开车，节省能耗及燃料成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1：本发明的结构示意图。

图2：图1中A处局部放大结构示意图。

图中，1：气管；2：油管；3：液化气管；4：油气混合内喷头；5：油气混合外喷头；6：迷宫式密封圈；7：调节风门板；8：调节风门座；9：绕式加热组件调节套；10：调节风门拨盘；11：绕式预热管；12：多点式环绕长明灯；13：液化气喷孔；14：柴油喷孔；15：空气喷孔；16：油气混合喷孔；17：雾化腔；18：油气混合腔。

具体实施方式

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。

实施例，见图1至图2所示：一种柴油低温预热烧嘴，包括气管1及套设于气管1内的油管2，油管2内为柴油流道，气管1与油管2之间形成有空气流道，油管2的上端竖向设有柴油进口，气管1的上端横向设有空气进口。

油管2的下端套接有油气混合内喷头4，油气混合内喷头4的下部设有雾化腔17，油气混合内喷头4设有将柴油流道与雾化腔17导通的柴油喷孔14及将空气流道与雾化腔17导通的空气喷孔15。

油气混合内喷头4的上端呈圆锥形，锥角为90°，柴油喷孔14设于油气混合内喷头4的锥形顶角上，柴油从油气混合内喷头4上的柴油喷孔14进入到雾化腔17内。空气喷孔15为四个且以柴油喷孔14为圆心均匀地布设于油气混合内喷头4的锥形斜面上，空气喷孔15与锥形斜面垂直，助燃空气从油气混合内喷头4上的空气喷孔15进入到雾化腔17内，雾化腔17内的柴油在助燃空气的冲压作用下雾化。

气管1的下部设有油气混合外喷头5，油气混合外喷头5内部形成有与雾化腔17连通的梯形喇叭口状的油气混合腔18，油气混合外喷头5上设有油气混合喷孔16。雾化柴油与助燃空气在油气混合腔18内均匀混合，最后从油气混合喷孔16喷出，形成柴油颗粒和助燃空气的混合喷雾。油气混合内喷头4与气管1内壁之间通过迷宫式密封圈6密封连接，增强油气混合内喷头4与气管1的密封性，防止柴油和助燃空气在油气喷头阻力作用下进入到气管1内。

气管1的旁侧设有液化气管3，液化气管3与气管1平行设置，液化气管3的下端连接有环绕于油气混合外喷头5外侧的绕式预热管11，绕式预热管11下端延伸有螺旋状多点式环绕长明灯12，多点式环绕长明灯12的内侧设有若干液化气喷孔13。绕式预热管11环绕设置于油气混合外喷头5的外侧，可对油气混合腔18内的雾化柴油和助燃空气进行预热升温，绕式预热管11的下部延伸有螺旋状的多点式环绕长明灯12，多点式环绕长明灯12位于油气混合喷孔16下部的雾化柴油和助燃空气的喷出区域，当多点式环绕长明灯12点燃时，将雾化柴油和助燃空气的喷出区域的环境温度提升达到柴油的引燃温度，多点式环绕长明灯12的内侧设有若干液化气喷孔13，若干液化气喷孔13形成多个点火位置，更利于柴油引燃。

气管1上套设有调节风门座8，调节风门座8上设有调节风门板7，调节风门板7上设有可相对转动的调节风门拨盘10。调节风门座8上设有绕式加热组件调节套9，液化气管3通过绕式加热组件调节套9与调节风门座8可上下调节式地固定连接。通过绕式加热组件调节套9可方便地调节多点式环绕长明灯12相对油气混合外喷头5的高度。

本发明要解决现有柴油烧嘴的雾化、低温点燃等问题，现有的柴油烧嘴应用于500℃以上，雾化颗粒太大，而且喷头结构不合理，不可能在低温区点燃。因此本发明重新设计烧嘴结构，增加雾化效果即雾化成微小颗粒，增加柴油水浴预热，增加液化气长明灯。

最初设计的柴油低温烧嘴的雾化喷头数据：外径42mm；8个直径1.5mm喷孔均匀分布；通道长度5mm；雾化喷头腔室长度30mm；雾化夹角40度。经雾化试验观看雾化效果和雾化角度，雾化效果有所改善但离理想效果还有差距，雾化初期压缩空气和柴油比例调整有点难度。该柴油低温烧嘴存在以下问题：A、空气和柴油没有充分混合，雾化效果不好，油气在喷头腔室内达不到充分配比；油气混合后喷升力不够，只有0.3MP；B、难以正常点燃；C、燃烧不充分；D、燃烧时间不到一分钟就熄灭回火。

第一次点火试验失败，具体改进措施：减小喷头孔径和增加喷头数量；改善喷结构增加喷头面积。

第一次改进后的柴油低温烧嘴的雾化喷头数据：外径52mm；18个直径0.5mm喷孔均匀分布；通道长度5mm；雾化喷头腔室长度50mm；雾化夹角40度。该柴油低温烧嘴存在以下问题：A、柴油回压工厂空气管1线，无法混合雾化；B、介质含较多杂质，无法正常喷射；C、点火器点火不稳定；D、炉内抽引加大后，燃烧不稳定。

第二次点火试验失败，具体改进措施：增大喷孔直径，增大通量；改进工厂空气调节控制精度；改进雾化孔结构，降低喷头材料厚度，由6mm降到3mm，并将雾化孔采用喇叭口型设计；修改液化气长明灯，并把直通式设计改为环管盘绕是设计。

第二次改进后的柴油低温烧嘴的雾化喷头数据：外径52mm；24个直径0.8mm喷孔均匀分布，并增加外侧1.5mm喇叭口梯形通道设计；通道长度30mm；雾化喷头腔室长度50mm；雾化夹角40度；混合油气预加热，采用绕式加热；采用绕式45度多点点火；改进油气混合内喷头4结构。

第三次点火试验点火成功，火焰比较稳定，持续燃烧10分钟。在短暂点火成功后熄火停车，再次点火过程中在烧嘴头部有结焦现象，导致烧嘴头部堵塞，基于本次点火试验，进一步完善点火操作标准作业程序。

第四次点火试验点火成功，烘炉热偶指示200℃，该热偶与火焰比较近，指示偏高，气化炉出口温度26℃，能够稳定运行，可以缓慢升温，满足气化烘炉升温速率，能够达到气化炉烘炉预期效果。

通过多次测试，柴油低温预热烧嘴研发成功，解决了阻碍气化开车的瓶颈。基于本发明，还可对本柴油低温预热烧嘴进一步优化和完善：A、绕式液化气伴烧管孔径均匀，在温度升到400℃以上后可以熄灭长明灯；B、完善喷头喇叭口通道设计0.8mm变1.5mm的阶梯型喷孔加工精度；C、柴油有堵塞喷头的问题，柴油较脏，在柴油管2道上加过滤器以解决该问题；D、液化气管3上设置符合现场液化气使用的阻火器，配备固定液化气管3线的配置；E、烧嘴增设自动电子点火装置。

Claims (5)

1.一种柴油低温预热烧嘴，包括气管（1）及套设于气管（1）内的油管（2），油管（2）内为柴油流道，气管（1）与油管（2）之间形成有空气流道，其特征在于：

油管（2）的下端套接有油气混合内喷头（4），油气混合内喷头（4）的下部设有雾化腔（17），油气混合内喷头（4）设有将柴油流道与雾化腔（17）导通的柴油喷孔（14）及将空气流道与雾化腔（17）导通的空气喷孔（15），气管（1）的下部设有油气混合外喷头（5），油气混合外喷头（5）内部形成有与雾化腔（17）连通的梯形喇叭口状的油气混合腔（18），油气混合外喷头（5）上设有油气混合喷孔（16）；

气管（1）的旁侧设有液化气管（3），液化气管（3）的下端连接有环绕于油气混合外喷头（5）外侧的绕式预热管（11），绕式预热管（11）下端延伸有螺旋状多点式环绕长明灯（12），多点式环绕长明灯（12）的内侧设有若干液化气喷孔（13）。

2.根据权利要求1所述的柴油低温预热烧嘴，其特征在于：气管（1）上套设有调节风门座（8），调节风门座（8）上设有调节风门板（7），调节风门板（7）上设有可相对转动的调节风门拨盘（10）。

3.根据权利要求2所述的柴油低温预热烧嘴，其特征在于：调节风门座（8）上设有绕式加热组件调节套（9），液化气管（3）通过绕式加热组件调节套（9）与调节风门座（8）可上下调节式地固定连接。

4.根据权利要求1所述的柴油低温预热烧嘴，其特征在于：油气混合内喷头（4）与气管（1）内壁之间通过迷宫式密封圈（6）密封连接。

5.根据权利要求1所述的柴油低温预热烧嘴，其特征在于：油气混合内喷头（4）的上端呈圆锥形，柴油喷孔（14）设于油气混合内喷头（4）的锥形顶角上，空气喷孔（15）为多个且以柴油喷孔（14）为圆心均匀地布设于油气混合内喷头（4）的锥形斜面上。