CN103805289A - 干煤粉流化床气化炉高效型点火烧嘴 - Google Patents
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Abstract
一种干煤粉流化床气化炉高效型点火烧嘴，包括内烧嘴、外烧嘴和外层冷却水套，内烧嘴包括点火电缆、燃料气通道和旋流点火器，外烧嘴的前端为封口端，包括渐扩口结构的氧气通道，细长的双层环状设置在烧嘴前端面的轴向倾斜氧气喷出口，点火氧输出口，以及冷却水均布器，外层冷却水套包括两层环状通道且环状通道的前端有缩口的单旋流道通道，其依靠旋流点火器的旋流作用，能够仅依靠小电流便能够完成点火，且维持点火的稳定可靠；倾斜设置的细长氧气喷口使所生成火焰具有高强度的燃烧值，加快了对气化炉的加热速率。
Description
技术领域
本发明涉及一种流化床气化炉用的点火烧嘴，具体地说是一种干煤粉流化床气化炉高效型点火烧嘴。
背景技术
随着全球性石油资源的紧缺性日趋严重，煤碳资源在化工行业中的实用地位变得越来越重要。随之而来的是，在化工行业中对煤炭的煤气化应用越来越广泛，有逐渐代替石油化工的趋势。而在煤化工行业中，气化炉是煤化工行业中的重点，在气化炉中，点火烧嘴与工艺烧嘴是气化炉的重要部分。点火烧嘴在其中所起的作用是在气化炉投入使用初，升炉温与点燃煤介质。但在点火烧嘴使用过程中出现以下方面问题：点火过程需要采用高电流，且点火困难，常需要多次引燃点火才能够成功；点火烧嘴容易被烧坏，使用寿命短，增加使用成本及更换的劳动成本，降低煤气化的工作效率。使用的冷却水套的端头为折流板式的结构，冷却水在流经端头部位时，无法进入到烧嘴的各个部位，造成冷却不均匀，局部超温现象严重。同时由于冷却水流速低，容易获取足够的热量而被汽化，产生大量蒸汽对烧嘴的寿命造成显著损害。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种点火操作简单、方便，点火电流值小，点火成功率高的干煤粉流化床气化炉通用点火烧嘴。
为实现其目的，本发明采取以下方案：
本发明公开了一种干煤粉流化床气化炉高效型点火烧嘴，其包括烧嘴和冷却水套。所述烧嘴分为内烧嘴和外烧嘴，所述冷却水套分为外层冷却水套和内层冷却水套。自烧嘴的轴心由内层向外层依次同轴套置为内烧嘴、外烧嘴和外层冷却水套。所述内层冷却水套设置在所述外烧嘴的壁体内，且套置在所述内烧嘴外面。所述内烧嘴包括轴向设置的点火电缆和燃料气通道；沿所述内烧嘴的轴向还设有目镜通道，所述目镜通道的轴线与所述内烧嘴的轴线重合；所述点火电缆通过电缆紧定钉设置在所述目镜通道的外壁上；所述目镜通道分为前、后两段，目镜通道的前、后段通过陶瓷绝缘环套绝缘固连为一体，在所述目镜通道的外壁上设有点火电缆，所述点火电缆的放电端部通过金属固定钉固装在所述目镜通道前段部分的外壁上；所述目镜通道的前端套装有能够形成旋转射流的旋流点火器，所述目镜通道与所述旋流点火器的接触面之间设有陶瓷衬层；所述旋流点火器包括一旋流锥形头，在所述旋流锥形头的外壁上设有径向倾斜的旋流导流齿；所述旋流锥形头的前端设有轴向的中心凹槽式锥形沉孔，所述目镜通道的前端面延伸设置到所述中心凹槽式锥形沉孔的后端面；所述外烧嘴上设有与所述旋流点火器的旋流锥形头前端面对应的点火氧出口。
作为对本发明的技术方案的进一步改进，在所述目镜通道前段的端面上设轴向延伸的环状凸缘，所述环状凸缘的轴向高度H3不大于所述环状凸缘的外圈边缘相对所述目镜通道前段端部的外边缘之间的间距L3，所述旋流点火器的旋流锥形头的外壁上的旋流导流齿的径向倾斜方向与所述旋流点火器之间的夹角为α角，所述α角取值范围为55°至75°。
作为对本发明的技术方案的进一步改进，所述外烧嘴的前端为封口端，且所述外烧嘴自外向内依次包括外壁、第一中间层、第二中间层、第三中间层及内壁。所述外壁与第一中间层之间为环状的二次氧进气通道。所述二次氧进气通道的前端处为渐扩口结构，在该渐扩口结构的顶端均布设有多个径向向内侧倾斜并轴向延伸至所述外烧嘴的前端面的二次氧出口，且所述的多个二次氧出口的前端口的圆心位于与烧嘴的前端面同心的圆圈上。所述内层冷却水套包括内层冷却水出水环状通道、内层冷却水进水环状通道及内层冷却水进出水连通部。所述第一中间层与第二中间层之间为所述内层冷却水出水环状通道。所述第二中间层与第三中间层之间为环状的一次氧进气通道。所述一次氧进气通道的前端轴向依次为渐扩口通道结构及恒定腔通道结构，且恒定腔通道的型腔尺寸与渐扩口通道结构最前端的型腔尺寸一致。所述一次氧进气通道的恒定腔通道结构的前端设轴向的分配口。在所述分配口的前端均布设置径向向内侧倾斜并轴向延伸至所述外烧嘴前端面的一次氧出口。在所述分配口的上半部分以轴向垂直面为对称面，设有两个径向向内倾斜，并轴向延伸的点火氧出口，所述点火氧出口的进氧口设在所述分配口腔体的侧壁上，所述点火氧出口的喷氧端口延伸至所述旋流点火器的旋流锥形头的前端面处。所述第三中间层与内壁之间为所述内层冷却水进水环状通道；所述内层冷却水进水环状通道与所述内层冷却水出水环状通道的前端通过内层冷却水进出水连通部连通，所述内层冷却水进出水连通部的连通通道为孔式或狭缝式的环状射流流道。特别是采用孔式结构时，在当量截流一定的情况下，能够有效增大冷却水与流道壁的接触面积，提高冷却水的流速，增强换热效果。
所述外层冷却水套设在所述外烧嘴的外壁周围，所述外层冷却水套的前端为封口结构，所述外层冷却水套的型腔被冷却水隔层分割为的双层环状通道结构，所述双层环状通道分别为外层环状通道和内层环状通道，所述内层环状通道的前端出口为缩口腔。所述冷却水隔层的前端为径向膨大体，对应该径向膨大体所处的轴向段位置，在所述外层冷却水套的前端设有连通所述外层环状通道和内层环状通道的连通腔，所述连通腔的当量截面积不大于所述内层环状通道前端缩口腔处的前端口的当量截面积。
作为对本发明的技术方案的进一步改进，所述二次氧出口为向内倾斜的细长通孔，该细长通孔的轴线与点火烧嘴的轴线之间的夹角为q角，所述q角的取值范围为30°至60°。
作为对本发明的技术方案的进一步改进，所述的前端口圆心位于与烧嘴的前端面同心的圆圈上的多个二次氧出口，沿烧嘴的径向，分为多路，各路二次氧出口的前端口圆心位于与烧嘴的前端面同心的不同圆圈上；同一路中二次氧出口的q角相同，不同路中的q角不同且沿烧嘴的径向自外向内依次变大。这样能够分散氧气，避免氧气在烧嘴的前端某处大量集中，造成局部高温，影响烧嘴的寿命。
作为对本发明的技术方案的进一步改进，所述分配口的型腔小于一次氧进气通道的恒定腔通道结构部分的型腔；一次氧出口的型腔及点火氧出口的型腔均小于分配口的型腔；所述一次氧出口为向内倾斜的细长通孔，该细长通孔的轴线与点火烧嘴的轴线之间的夹角为r角，所述r角的取值范围为30°至55°；所述点火氧出口为向内倾斜的细长通孔，该细长通孔的轴线与点火烧嘴的轴线之间的夹角为e角，所述e角的取值范围是45°至60°；且所述e角的值始终大于所述r角的值；
作为对本发明的技术方案的进一步改进，所述一次氧出口的型腔为1/2倍的分配口的型腔；所述点火氧出口的型腔不大于所述一次氧出口的型腔；由所述一次氧出口喷射出的氧气流在点火烧嘴轴线处的交叉点，轴向相距点火烧嘴前端面的间距L1为30mm至180mm；由所述二次氧出口喷射出的氧气流在点火烧嘴轴线处的交叉点，轴向相距点火烧嘴前端面的间距L2为45mm至200mm；所述L1的取值小于L2的取值且L1与L2之间的差值不超过50mm。
作为对本发明的技术方案的进一步改进，所述一次氧出口、二次氧出口及点火氧出口的型腔均为圆柱状，且一次氧出口及二次氧出口的型腔为Φ2mm至Φ5mm，点火氧出口的型腔为Φ0.5mm至Φ2.5mm；
在点火烧嘴的前端面，所述一次氧出口的端口中心相距点火烧嘴的轴心的径向间距为D1,所述二次氧出口的端口中心相距点火烧嘴的轴心的径向间距为D2，所述D1/D2的范围是2/3至2/5。
作为对本发明的技术方案的进一步改进，所述内层冷却水进出水连通部为平面布置的双旋流道通道，两螺心处分别设冷却水引入口，与内层冷却水进水环状通道连通，两螺旋的尽头分别设冷却水流出口，与内层冷却水出水环状通道连通。
作为对本发明的技术方案的进一步改进，在所述外层冷却水套的前端设置的连通腔为平面螺旋形，螺心处设冷却水引入口，与内层环状通道连通，螺旋的尽头设冷却水流出口，与外层环状通道连通。
本发明的有益效果是：
本发明所涉及的烧嘴为套筒式结构，具有操作简单，要求的点火电流小，点火便利且稳定可靠，能够实现高强度燃烧，加快对气化炉的升温速度，目镜通道的设置，方便了对火焰燃烧状况的检查，冷却水结构的设计使烧嘴各部分散热均匀、快速，避免了冷却水的大量汽化对烧嘴寿命的影响，延长了使用寿命长。
附图说明
图1为本发明的前端面的结构示意图；
图2为图1中A-A向的结构示意图；
图3为本发明的旋流点火器的结构示意图；
图4为图3所示旋流点火器左端面的视图；
图5为图2中I处的局部放大结构示意图；
图中：1内烧嘴，11点火电缆，111电缆紧定钉，12燃料气通道，13目镜通道，131陶瓷绝缘环套，132环状凸缘，14旋流点火器，141旋流导流齿，15陶瓷衬层，2外烧嘴，20内层冷却水进出水连通部，21外壁，22第一中间层，23第二中间层，24第三中间层，25内壁，26二次氧进气通道，261二次氧出口，27内层冷却水出水环状通道，28一次氧进气通道，280分配口，281一次氧出口，282点火氧出口，29内层冷却水进水环状通道，3外层冷却水套，31外层环状通道，32内层环状通道，33冷却水隔层。
具体实施方式
为便于理解本发明的技术内容，下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1至5所示，
一种干煤粉流化床气化炉高效型点火烧嘴，其包括自内向外同轴套置的内烧嘴1、外烧嘴2和外层冷却水套3。还包括设置在所述外烧嘴2壁体内的内层冷却水套。所述内层冷却水套包括内层冷却水出水环状通道27、内层冷却水进水环状通道29及内层冷却水进出水连通部。
所述内烧嘴1轴向设置的点火电缆11、燃料气12和沿所述内烧嘴1的轴向设置的目镜通道13，所述目镜通道13的轴线与所述内烧嘴1的轴线重合。所述点火电缆11通过电缆紧定钉111设置在所述目镜通道13的外壁上（所述目镜通道13的壁体为金属体），所述目镜通道13分为前、后两段，目镜通道13的前、后段通过陶瓷绝缘环套131绝缘固连为一体，所述点火电缆11的放电端部通过金属固定钉111固装在所述目镜通道13前段部分的外壁上，从而点火电缆11与目镜通道13前段壁构成通电导体，电流由电缆传出后，使目镜通道13前段的金属壁形成高压区，最终在目镜通道13的前段端部生成电火花。进一步地，在所述目镜通道13前段的端面上设轴向延伸的环状凸缘132，所述环状凸缘132的轴向高度H3不大于所述环状凸缘132的外圈边缘相对所述目镜通道13前段端部的外边缘之间的间距L3，通常取H3为1mm至3mm。这样电流由电缆传出并使目镜通道13前段的金属壁形成高压区后，高压电流会在目镜通道13前段端部的环状凸缘132端头寻找两个对应的凹点实现对点放电，能够生成连续的电弧，所以进一步提高了点火的成功率。
所述目镜通道13的前端套装有能够形成旋转射流的旋流点火器14，在旋流点火器14后端的圆柱体上设有轴向中心圆柱通孔，所述目镜通道13的前端外壁套置在所述旋流点火器14后端的轴向中心圆柱通孔内，且在目镜通道13的前端外壁与所述轴向中心圆柱通孔的孔壁之间设有陶瓷衬层15，从而将目镜通道13的金属壁与旋流点火器14绝缘；所述旋流点火器14的前端包括一旋流锥形头，在所述旋流锥形头的外壁上设有径向倾斜的旋流导流齿141（如图2所示，旋流点火器14的旋流锥形头上的旋流导流齿141的部分外缘与燃料气通道12的内壁紧密接触）；所述旋流导流齿141的径向倾斜方向与所述旋流点火器14前端面（所述旋流点火器14前端面与其后端面平行）之间的夹角为α角，所述α角取值范围为55°至75°，优选60°。所述旋流锥形头的前端设有轴向的中心凹槽式锥形沉孔，设置在所述旋流点火器14后端的中心圆柱通孔与该中心凹槽式锥形沉孔相通，所述目镜通道13的前端面延伸设置到所述中心凹槽式锥形沉孔的后端面（即旋流点火器14后端的中心圆柱通孔的前端面），此时所述环状凸缘132位于所述中心凹槽式锥形沉孔内部。
燃料气通过燃料气通道12输送到所述旋流点火器14后端处，经过所述旋流点火器14上的旋流导流141的导流，不仅使燃料气的流速提升，而且燃料气气流不再是直线式的扩散性流动，而是以烧嘴的轴心为中心以旋转射流的方式喷出，这样有利于燃料气与来自外烧嘴的氧气充分混合，增加混合后的燃料气的可燃性，即使燃料气的燃烧点降低，降低了点火所需的电流值。
此外，因为设置在旋流点火器14旋流锥形头的前端的中心凹槽式锥形沉孔的存在，所以会在旋流点火器14的前端头部形成一低压回流区，燃烧产生的烟气被吸引回流到该低压回流区，对处于该区域的燃料气与氧气的混合气体进行一定程度的余热，从而进一步增加混合气体的燃烧性，所以该低压回流区具有稳定火焰的作用，即所采用的旋流点火器14起到了低电流引燃及防止熄火、稳定燃烧的作用。
外烧嘴2的具体结构是：所述外烧嘴2的前端为封口端，且所述外烧嘴自外向内依次包括外壁21、第一中间层22、第二中间层23、第三中间层24及内壁25。所述外壁21与第一中间层22之间为环状的二次氧进气通道26；所述二次氧进气通道26的前端处为渐扩口结构，在该渐扩口结构的顶端均布设有径向向内侧倾斜并轴向延伸至所述外烧嘴的前端面的二次氧出口261；所述二次氧出口261为向内倾斜的细长通孔，该细长通孔的轴线与点火烧嘴的轴线之间的夹角为q角，所述q角的取值范围为30°至60°；进一步，优选所述q角为45°。如图1所示，在烧嘴的前端面上，所述二次氧出口261的出氧端口均匀分布并且中心相互连接为一圆圈，即且所述的多个二次氧出口261的前端口的圆心位于与烧嘴的前端面同心的圆圈上。需要说明的是：所述的前端口圆心位于与烧嘴的前端面同心的圆圈上的多个二次氧出口261，沿烧嘴的径向，分为多路，各路二次氧出口261的前端口圆心位于与烧嘴的前端面同心的不同圆圈上（位于同一圆环上的二次氧出口261为同一路）。同一路中二次氧出口261的q角相同，不同路中的q角不同且沿烧嘴的径向自外向内依次变大。相邻两路之间的q角最好以10°或15°为变化梯度。这样，由不同路的二次氧出口261喷出的二次氧会在烧嘴的前端（轴向）的不同位置分散交叉，形成锥状的层次状结构，避免了氧气在烧嘴前端的某一处大量集中，被引燃后产生局部高温，使烧嘴被提前烧毁。
氧气进入二次氧进气通道26后经过一个渐扩口通道，最终由设置在该扩口通道前端的多个二次氧出口261喷出，因为所述二次氧出口261属于细长孔，该细长孔的孔腔相对于二次氧进气通道26前端的扩口式腔道来说属于骤缩腔道，所以氧气从该细长孔式的二次氧出口261喷出时的速度明显提高。于是在烧嘴的前端面，成圆周式均布的所述二次氧出口261的各喷口端共同以一定角度向烧嘴的中心轴线方向喷出氧气流，喷出的氧气流与经过旋流点火器14前端喷出的燃料气在烧嘴的前端交叉混合。
所述第二中间层23与第三中间层24之间为环状的一次氧进气通道28；所述一次氧进气通道28的前端轴向依次为渐扩口通道结构及恒定腔通道结构，且恒定腔通道的型腔尺寸与渐扩口通道结构最前端的型腔尺寸一致；氧气进入一次氧进气通道28后首先经过一扩口通道减速，然后进入恒定腔通道内进行稳流。在所述一次氧进气通道28的恒定腔通道结构的前端设轴向的分配口280；所述分配口280也是一环状通道；所述分配口280的型腔小于一次氧进气通道28的恒定腔通道结构部分的型腔。
在所述分配口280的前端均布设置径向向内侧倾斜并轴向延伸至所述外烧嘴2前端面的一次氧出口281；如图1所示，在烧嘴的前端面上，所述一次氧出口281的出氧端口均匀分布并且中心相互连接为一圆圈。同理，所述一次氧出口281也能够如上述的二次氧出口261一样，分为多路。
在所述分配口280的上半部分以轴向垂直面为对称面，设有两个径向向内倾斜，并轴向延伸的点火氧出口282，所述点火氧出口282的进氧口设在所述分配口280腔体的侧壁上，所述点火氧出口282的喷氧端口延伸至所述旋流点火器14的旋流锥形头的前端面处。
所述一次氧出口281的型腔及点火氧出口282的型腔均小于分配口280的型腔；可以取所述一次氧出口281的型腔为1/2倍的分配口280的型腔；所述点火氧出口282的型腔不大于所述一次氧出口281的型腔。
所述一次氧出口281为向内倾斜的细长通孔，该细长通孔的轴线与点火烧嘴的轴线之间的夹角为r角，所述r角的取值范围为30°至55°。所述点火氧出口282为向内倾斜的细长通孔，该细长通孔的轴线与点火烧嘴的轴线之间的夹角为e角，所述e角的取值范围是45°至60°；所述e角的值始终大于所述r角的值。优选地，所述r角为30°，所述e角为60°。
氧气由所述一次氧进气通道28前端的恒定腔进入所述分配口280的腔体内属于由扩口进入缩口的过程，所以氧气沿轴向的流速提高。又由于一次氧出口281的进氧口设在分配口280腔体的前端，且其轴线与烧嘴的轴线（所述分配口280的轴线平行于烧嘴的轴线）成r角；所述点火氧出口282的进氧口设在分配口280的侧壁上，且其轴线与烧嘴的轴线成e角，所以进入分配口280腔体内的氧气大部分都由所述一次氧出口281喷出；而且在使所述e角的值始终大于所述r角的值后，进入所述一次氧出口281的氧气量比，会进一步增加。
同样，因为所述一次氧出口281属于细长孔，该细长孔的孔腔相对于分配口280的腔道来说属于骤缩腔道，所以氧气从该细长孔式的一次氧出口281喷出时的速度会明显提高，于是在烧嘴的前端面，成圆周式均布的所述一次氧出口281的各喷口端共同以一定角度向烧嘴的中心轴线方向喷出氧气流，喷出的氧气流与经过旋流点火器14前端喷出的燃料气在烧嘴的前端交叉混合。很少的一部分氧气会由所述点火氧出口282流出，聚集在烧嘴中心处的凹口处，与来自所述旋流点火器14的燃料气混合，最终被点燃，氧气由点火氧出口282流出流出时的流速很慢（有利于氧气与燃料气的引燃混合）。随着来自点火氧出口282的氧气量的不断聚集增加以及燃烧产生的烟气的倒吸回流，所生成的火焰焰长会有所增加，最终火焰的外焰引燃由所述一次氧出口281喷出的氧气与燃料气的混合气体，进一步，又引燃由所述二次氧出口261喷出的氧气与燃料气的混合气体，从而在烧嘴的前端面前的一定轴向距离处形成前后两层火焰。
可以设定：如图5，由所述一次氧出口喷射出的氧气流在点火烧嘴轴线处的交叉点，轴向相距点火烧嘴前端面的间距L1为30mm至180mm；由所述二次氧出口喷射出的氧气流在点火烧嘴轴线处的交叉点，轴向相距点火烧嘴前端面的间距L2为45mm至200mm；所述L1的取值小于L2的取值且L1与L2之间的差值不超过50mm。对L1及L2的取值进行限定，原因是：一方面防止氧气流因喷射的轴向距离过长而过于分散，使生成的火焰失去刚烈性，变得过于柔和，同时又确保喷射出的一次氧射流能够有足够长的发散空间，增加其与燃料气的接触面积，保证充分、稳定的燃烧，使初级引燃火焰呈锥形并保持有一定的长度，另一方面使L1取值小于L2取值，靠二次氧射流来进一步拉长引燃火焰，使引燃火焰的外焰远离点火烧嘴端头部，增加点火烧嘴的使用寿命
进一步设定：如图1，所述一次氧出口、二次氧出口及点火氧出口的型腔均为圆柱状，且一次氧出口及二次氧出口的型腔为Φ2mm至Φ5mm，点火氧出口的型腔为Φ0.5mm至Φ2.5mm；在点火烧嘴的前端面，所述一次氧出口的端口中心相距点火烧嘴的轴心的径向间距为D1,所述二次氧出口的端口中心相距点火烧嘴的轴心的径向间距为D2，所述D1/D2的范围是2/3至2/5。
因为所述旋流点火器14的旋流作用，由其喷出的燃料气的轴向距离不会太长，所以就控制了生成的火焰的总体长度，从而形成稳定的点火源，使更加适应于大流量燃烧的情况。通过氧气流对燃料气的强烈剪切、拉伸及搅拌作用，使得氧气与燃料气的混合更加均匀，因此是燃烧更加快速、充分，进而提高对气化炉炉体的升温速度。
因为所述二次氧出口261及所述一次氧出口281均为细长孔结构，且氧气通过它们呈喷射流动，所以就杜绝了燃气回流的可能性，避免了纯氧爆炸事故的发生，提高安全可靠性。
所述第一中间层22与第二中间层23之间为内层冷却水出水环状通道27；所述第三中间层24与内壁25之间为内层冷却水进水环状通道29；所述内层冷却水进水环状通道29与所述内层冷却水出水环状通道27通过内层冷却水进出水连通部连通20。所述内层冷却水进出水连通部20的连通通道为孔式或狭缝式的环状射流流道。所述内层冷却水进出水连通部20为平面布置的双旋流道通道，两螺心处分别设冷却水引入口，与内层冷却水进水环状通道29连通，两螺旋的尽头分别设冷却水流出口，与内层冷却水出水环状通道27连通。
内层冷却水进出水连通部20有双旋流通道，双旋转流动同通过减薄湍流流动的层流底层，而极大提高对流换热系数，强化对烧嘴头部的冷却降温效果。内层冷却水通过内层冷却水进出水连通部20均匀而高速的流过烧嘴头部，均匀带走烧嘴头部的热量，降低温度，延长使用寿命。当然，对于本发明所涉及的内层冷却水进出水连通部20来说，也可以仅采用现有的冷却水套，如折流板式结构的冷却水套。
所述外层冷却水套3设在所述外烧嘴2的外壁周围，所述外层冷却水套3的前端为封口结构，所述外层冷却水套3的型腔被冷却水隔层33分割为的双层环状通道结构。所述双层环状通道分别为外层环状通道31和内层环状通道32。所述内层环状通道32的前端出口为缩口腔，这样能够提高冷却水流经此处时的流速。
所述冷却水隔层33的前端为径向膨大体，对应该径向膨大体所处的轴向段位置，在所述外层冷却水套3的前端设连通所述外层环状通道31和内层环状通道32的连通腔，所述连通腔的当量截面积不大于所述内层环状通道32前端缩口腔处的前端口（缩口腔的小口）的当量截面积。这样，冷却水由所述内层环状通道32的前端出口缩口腔加速进入后，会在连通腔内任然保持高速流动的状态，从而减短了冷却水在烧嘴端头（高温区）各单点的单点停留时间，进而减少了水的汽化量。相对目前此处采用的折流板式结构（由于水流在冷却套头部内部分布不均匀，局部高温严重，而且水流流速低，为水的汽化提供了条件，会产生大量的蒸汽，对烧嘴的使用寿命造成显著影响），采用孔式结构形式，能够把冷却水均匀地送到烧嘴头部的各个位置，提高冷却水分布的均匀性，增强散热效果，延长了烧嘴的使用寿命。同时，其还能够使冷却水保持高流速，减少冷却水的汽化。
所述连通腔为平面螺旋形，螺心处设冷却水引入口，与内层环状通道32连通，螺旋的尽头设冷却水流出口，与外层环状通道31连通。冷却水通过冷却水引入口进入连通腔，旋转流动一周后从冷却水流出口流出，旋转流动通过减薄湍流流动的层流底层，从而极大提高对流换热系数，强化对烧嘴头部的冷却降温效果。
因为冷却水隔层33的前端部为径向膨大体，所以对应的所述连通腔的流道腔相对于所述外层环状通道31的流道腔和内层环状通道32的流道腔均有一定程度的减小，从而使得冷却水由内层环状通道32流入该连通腔再进入外层环状通道31的整个过程，呈流道先缩小后扩大的过程，所以水流在连通腔内的流速会增加，带走烧嘴头部的高温热量的同时冷却水的蒸发量减少；此外冷却水隔层33前端的径向膨大体的设置还是得烧嘴端头的壁厚趋于均匀一致，所以各部分的温度分布均匀，避免了局部高温时存在的热裂纹的出现，提高烧嘴的使用寿命。
本发明所述的烧嘴通过对烧嘴的输氧通道的设计和冷却水系统的结构调整，使烧嘴实现稳定点火的同时使氧气以相烧嘴轴线中心处以不同的角度喷射，形成前后两层混合气交叉层，增加了氧气与燃料气的混合均匀性，使燃烧更加快速、充分，实现高强度燃烧，提高气化炉的升温速度，避免了燃气回流引起的爆炸事故，此外，还提高了烧嘴的散热性能。
上述仅是对本发明的技术方案做出的一种实施方式，对于本领域的技术人员来所，在不经过创造性劳动而仅是经过简单的替换或者等同变换的技术方案均应落入本发明的权利要求书的限定范围。
Claims (10)
1.一种干煤粉流化床气化炉高效型点火烧嘴，包括烧嘴和冷却水套，其特征是：
所述烧嘴分为内烧嘴和外烧嘴；所述冷却水套分为外层冷却水套和内层冷却水套；
自烧嘴的轴心由内层向外层依次同轴套置为内烧嘴、外烧嘴和外层冷却水套；
所述内层冷却水套设置在所述外烧嘴的壁体内，且套置在所述内烧嘴外面；
所述内烧嘴包括轴向设置的点火电缆和燃料气通道；
沿所述内烧嘴的轴向还设有目镜通道，所述目镜通道的轴线与所述内烧嘴的轴线重合；
所述点火电缆通过电缆紧定钉设置在所述目镜通道的外壁上；
所述目镜通道分为前、后两段，目镜通道的前、后段通过陶瓷绝缘环套绝缘固连为一体，在所述目镜通道的外壁上设有点火电缆，所述点火电缆的放电端部通过金属固定钉固装在所述目镜通道前段部分的外壁上；
所述目镜通道的前端套装有能够形成旋转射流的旋流点火器，所述目镜通道与所述旋流点火器的接触面之间设有陶瓷衬层；
所述旋流点火器包括一旋流锥形头，在所述旋流锥形头的外壁上设有径向倾斜的旋流导流齿；
所述旋流锥形头的前端设有轴向的中心凹槽式锥形沉孔，所述目镜通道的前端面延伸设置到所述中心凹槽式锥形沉孔的后端面；
所述外烧嘴上设有与所述旋流点火器的旋流锥形头前端面对应的点火氧出口。
2.根据权利要求1所述的干煤粉流化床气化炉高效型点火烧嘴，其特征是：在所述目镜通道前段的端面上设轴向延伸的环状凸缘，所述环状凸缘的轴向高度H3不大于所述环状凸缘的外圈边缘相对所述目镜通道前段端部的外边缘之间的间距L3，所述旋流点火器的旋流锥形头的外壁上的旋流导流齿的径向倾斜方向与所述旋流点火器前端面之间的夹角为α角，所述α角取值范围为55°至75°。
3.根据权利要求1所述的干煤粉流化床气化炉高效型点火烧嘴，其特征是：
所述外烧嘴的前端为封口端，且所述外烧嘴自外向内依次包括外壁、第一中间层、第二中间层、第三中间层及内壁；
所述外壁与第一中间层之间为环状的二次氧进气通道；
所述二次氧进气通道的前端处为渐扩口结构，在该渐扩口结构的顶端均布设有多个径向向内侧倾斜并轴向延伸至所述外烧嘴的前端面的二次氧出口；且所述的多个二次氧出口的前端口的圆心位于与烧嘴的前端面同心的圆圈上；
所述内层冷却水套包括内层冷却水出水环状通道、内层冷却水进水环状通道及内层冷却水进出水连通部；
所述第一中间层与第二中间层之间为所述的内层冷却水出水环状通道；
所述第二中间层与第三中间层之间为环状的一次氧进气通道；
所述一次氧进气通道的前端轴向依次为渐扩口通道结构及恒定腔通道结构，且恒定腔通道的型腔尺寸与渐扩口通道结构最前端的型腔尺寸一致；
所述一次氧进气通道的恒定腔通道结构的前端设轴向的分配口；
在所述分配口的前端均布设置径向向内侧倾斜并轴向延伸至所述外烧嘴前端面的一次氧出口；
在所述分配口的上半部分以轴向垂直面为对称面，设有两个径向向内倾斜，并轴向延伸的点火氧出口，所述点火氧出口的进氧口设在所述分配口腔体的侧壁上，所述点火氧出口的喷氧端口延伸至所述旋流点火器的旋流锥形头的前端面处；
所述第三中间层与内壁之间为所述的内层冷却水进水环状通道；
所述内层冷却水进水环状通道与所述内层冷却水出水环状通道的前端通过内层冷却水进出水连通部连通；
所述内层冷却水进出水连通部的连通通道为孔式或狭缝式的环状射流流道；
所述外层冷却水套设在所述外烧嘴的外壁周围，所述外层冷却水套的前端为封口结构，所述外层冷却水套的型腔被冷却水隔层分割为的双层环状通道结构，所述双层环状通道分别为外层环状通道和内层环状通道，所述内层环状通道的前端出口为缩口腔；所述冷却水隔层的前端为径向膨大体，对应该径向膨大体所处的轴向段位置，在所述外层冷却水套的前端设连通所述外层环状通道和内层环状通道的连通腔，所述连通腔的当量截面积不大于所述内层环状通道前端缩口腔处的前端口的当量截面积。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的干煤粉流化床气化炉高效型点火烧嘴，其特征是：所述二次氧出口为向内倾斜的细长通孔，该细长通孔的轴线与点火烧嘴的轴线之间的夹角为q角，所述q角的取值范围为30°至60°。
5.根据权利要求4所述的干煤粉流化床气化炉高效型点火烧嘴，其特征是：所述的前端口圆心位于与烧嘴的前端面同心的圆圈上的多个二次氧出口，沿烧嘴的径向，分为多路，各路二次氧出口的前端口圆心位于与烧嘴的前端面同心的不同圆圈上；同一路中二次氧出口的q角相同，不同路中的q角不同且沿烧嘴的径向自外向内依次变大。
6.根据权利要求4所述的干煤粉流化床气化炉高效型点火烧嘴，其特征是：
所述分配口的型腔小于一次氧进气通道的恒定腔通道结构部分的型腔；
一次氧出口的型腔及点火氧出口的型腔均小于分配口的型腔；
所述一次氧出口为向内倾斜的细长通孔，该细长通孔的轴线与点火烧嘴的轴线之间的夹角为r角，所述r角的取值范围为30°至55°；
所述点火氧出口为向内倾斜的细长通孔，该细长通孔的轴线与点火烧嘴的轴线之间的夹角为e角，所述e角的取值范围是45°至60°；且
所述e角的值始终大于所述r角的值。
7.根据权利要求6所述的干煤粉流化床气化炉高效型点火烧嘴，其特征是：所述一次氧出口的型腔为1/2倍的分配口的型腔；所述点火氧出口的型腔不大于所述一次氧出口的型腔；
由所述一次氧出口喷射出的氧气流在点火烧嘴轴线处的交叉点，轴向相距点火烧嘴前端面的间距L1为30mm至180mm；
由所述二次氧出口喷射出的氧气流在点火烧嘴轴线处的交叉点，轴向相距点火烧嘴前端面的间距L2为45mm至200mm；
所述L1的取值小于L2的取值且L1与L2之间的差值不超过50mm。
8.根据权利要求,7所述的干煤粉流化床气化炉高效型点火烧嘴，其特征是：所述一次氧出口、二次氧出口及点火氧出口的型腔均为圆柱状，且一次氧出口及二次氧出口的型腔为Φ2mm至Φ5mm，点火氧出口的型腔为Φ0.5mm至Φ2.5mm；
在点火烧嘴的前端面，所述一次氧出口的端口中心相距点火烧嘴的轴心的径向间距为D1,所述二次氧出口的端口中心相距点火烧嘴的轴心的径向间距为D2，所述D1/D2的范围是2/3至2/5。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的干煤粉流化床气化炉高效型点火烧嘴，其特征是：所述内层冷却水进出水连通部为平面布置的双旋流道通道，两螺心处分别设冷却水引入口，与内层冷却水进水环状通道连通，两螺旋的尽头分别设冷却水流出口，与内层冷却水出水环状通道连通。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的干煤粉流化床气化炉高效型点火烧嘴，其特征是：在所述外层冷却水套的前端设置的连通腔为平面螺旋形，螺心处设冷却水引入口，与内层环状通道连通，螺旋的尽头设冷却水流出口，与外层环状通道连通。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN113150831A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-07-23 | 哈尔滨工业大学 | 一种引射器喷嘴的保护装置及使用方法 |
| CN111286367B (zh) * | 2018-12-07 | 2021-08-03 | 中国科学院工程热物理研究所 | 冷却式喷嘴以及反应器 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11223315A (ja) * | 1998-02-06 | 1999-08-17 | Nkk Corp | 未燃焼ガス燃焼用バ−ナ |
| CN2797888Y (zh) * | 2005-02-05 | 2006-07-19 | 洛阳市科本机械设备有限公司 | 低压平焰烧嘴 |
| CN101403496A (zh) * | 2007-08-29 | 2009-04-08 | 西门子公司 | 具有集成的导燃燃烧器的煤尘组合燃烧器 |
| CN201327020Y (zh) * | 2008-12-29 | 2009-10-14 | 北京航天万源煤化工工程技术有限公司 | 一种组合式多喷嘴燃烧器 |
| CN202082930U (zh) * | 2011-05-25 | 2011-12-21 | 济南同智创新科技有限公司 | 多通道均匀冷却烧嘴 |
| CN203878122U (zh) * | 2014-03-13 | 2014-10-15 | 杜建吉 | 干煤粉流化床气化炉高效型点火烧嘴 |
-
2014
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11223315A (ja) * | 1998-02-06 | 1999-08-17 | Nkk Corp | 未燃焼ガス燃焼用バ−ナ |
| CN2797888Y (zh) * | 2005-02-05 | 2006-07-19 | 洛阳市科本机械设备有限公司 | 低压平焰烧嘴 |
| CN101403496A (zh) * | 2007-08-29 | 2009-04-08 | 西门子公司 | 具有集成的导燃燃烧器的煤尘组合燃烧器 |
| CN201327020Y (zh) * | 2008-12-29 | 2009-10-14 | 北京航天万源煤化工工程技术有限公司 | 一种组合式多喷嘴燃烧器 |
| CN202082930U (zh) * | 2011-05-25 | 2011-12-21 | 济南同智创新科技有限公司 | 多通道均匀冷却烧嘴 |
| CN203878122U (zh) * | 2014-03-13 | 2014-10-15 | 杜建吉 | 干煤粉流化床气化炉高效型点火烧嘴 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111286367B (zh) * | 2018-12-07 | 2021-08-03 | 中国科学院工程热物理研究所 | 冷却式喷嘴以及反应器 |
| CN113150831A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-07-23 | 哈尔滨工业大学 | 一种引射器喷嘴的保护装置及使用方法 |
| CN113150831B (zh) * | 2021-04-19 | 2022-08-26 | 哈尔滨工业大学 | 一种引射器喷嘴的保护装置及使用方法 |
Also Published As
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