CN104593087A - 一种三通道交叉射流气化烧嘴装置及其气化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种三通道交叉射流气化烧嘴装置及气化方法，属于煤化工领域。该装置包括中心燃料通道、中环氧化剂通道和外环冷却剂双层通道三层通道，中心燃料通道外侧同轴设置中环氧化剂通道，中环氧化剂通道外侧同轴设置外环冷却剂双层通道，中环氧化剂通道前端设置可拆卸喷头，可拆卸喷头上设置多个氧化剂入射孔，氧化剂采用交叉射流的方法通过入射孔进入气化炉内，使燃料和氧化剂接触充分；选择不同氧化剂入射孔角度的可拆卸喷头，满足不同煤种的射程需求；外环冷却剂双层通道采用内通道冷却剂流入外通道冷却剂流出的结构，冷却效果显著；前端端盖和可拆卸喷头均采用耐磨耐高温材料制成，损坏后可直接更换。

Description

一种三通道交叉射流气化烧嘴装置及其气化方法
技术领域
本发明涉及一种用于干煤粉气化炉烧嘴装置，具体涉及一种三通道交叉射流气化烧嘴装置及其气化方法，属于煤化工领域。
背景技术
煤气化技术是现代煤化工的基础，是指在一定温度及压力下，使煤中有机质与气化剂(如蒸汽/空气或氧气等)通过烧嘴进入气化炉中发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H2、CH4等可燃气体和含有CO2、N2等非可燃气体的过程。煤气化技术是清洁利用煤炭资源的重要途径和手段。
烧嘴作为气化炉中的重要设备，直接影响到了气化炉运行的稳定性。由于气化炉膛内燃烧火焰温度较高，高热通量和潜在的富氧腐蚀性环境会引起烧嘴的损坏。气化炉运行过程中需要定期维护和更换烧嘴，烧嘴的结构设计决定着烧嘴的使用寿命，烧嘴对气化炉运行的经济性影响较大。因此，优化烧嘴的结构设计以延长烧嘴寿命成为研究重点。
针对现有专利中设计的气化烧嘴而言，多数烧嘴前端针对冷却效果进行改进，防止由于烧嘴喷头散热不良而导致的高温烧损，如公开号CN201787568U、CN102492479B、CN202022898U等专利。对于干煤粉烧嘴而言，通过近年来的实际应用分析，干煤粉烧嘴更易由于磨损造成损坏；针对干煤粉气化炉的烧嘴雾化效果的提高方面，现有研究并不成熟。
综上所述，解决干煤粉烧嘴易磨损、冷却效果弱等的问题，是提高目前烧嘴使用性能的重点。为此，研究一种高效烧嘴是解决我国气化炉烧嘴技术可靠性的关键所在。
发明内容
为了克服现有烧嘴的缺点和不足，本发明提供了一种三通道交叉射流气化烧嘴装置及其气化方法，本发明独特的氧化剂入射孔设计使氧化剂交叉射流的方式进入气化炉内，达到氧化剂与燃料充分混合的效果；通过外环冷却剂双层通道降低烧嘴前端温度，冷却效果显著。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种三通道交叉射流气化烧嘴装置，其特征在于：所述装置包括中心燃料通道、中环氧化剂通道和外环冷却剂双层通道，中心燃料通道的外侧同轴设置中环氧化剂通道，中环氧化剂通道外侧同轴设置外环冷却剂双层通道；所述中环氧化剂通道前端设置可拆卸喷头，可拆卸喷头上设置多个氧化剂入射孔。
所述外环冷却剂双层通道包括相互连通的内通道和外通道，其中，内通道冷却剂流入，外通道冷却剂流出。
所述氧化剂入射孔中心对称，与中心轴线成夹角。
进一步地，所述夹角为14°～30°。
所述外环冷却剂双层通道前端设置前端端盖，外环冷却双通道的外侧安装有固定法兰。
所述前端端盖为环状卡扣式，内外侧均有焊点，焊接固定在外环冷却剂双层通道前端。
所述可拆卸喷头与前端端盖螺纹连接。
所述可拆卸喷头和所述前端端盖为耐磨耐高温材料。
所述可拆卸喷头与中心燃料通道螺纹连接。
利用一种三通道交叉射流气化烧嘴装置的气化方法：燃料通过中心燃料通道进入气化炉内；氧化剂通过氧化剂入口进入中环氧化剂通道，再通过前端的可拆卸喷头上的氧化剂入射孔交叉射流进入气化炉内，使燃料与氧化剂在气化炉入口处进行充分混合；冷却剂通过冷却剂入口进入冷却剂管道，冷却剂从外环冷却剂双层通道的内通道流入，然后从外环冷却剂双层通道的外通道流出，最终从冷却剂出口流出冷却剂管道。
本发明相比于现有技术的显著优点在于：
1.中环氧化剂通道前端安装的可拆卸喷头上设置了氧化剂入射孔，氧化剂采用交叉射流的方法进入气化炉内，燃料和氧化剂接触充分，减少损失；
2.中环氧化剂通道前端安装的可拆卸喷头可根据煤种的不同，选择不同氧化剂入射孔角度的可拆卸喷头，以满足不同煤种的射程需求；
3.外环冷却剂双层通道采用内通道冷却剂流入外通道冷却剂流出的结构设置，冷却效果显著；
4.外环冷却剂双层通道前端设置的前端端盖和可拆卸喷头均采用耐磨耐高温材料制成，损坏后可直接更换前端端盖或可拆卸喷头，减少由于更换整体烧嘴带来的高成本；
5.烧嘴适用温度在20℃～1800℃之间，温度使用范围广，最高可耐40MPa的压力；
6.单只气化烧嘴日处理量大，可达20千克/小时～42吨/小时；
7.气化烧嘴可适用于生物质粉体、塑料粉体和干煤粉等燃料的燃烧。
附图说明
图1是本发明的横向布置结构示意图；
图2是图1的左视图；
图3是图1的右视图；
其中，1-中心燃料通道、2-中环氧化剂通道、3-可拆卸喷头、4-氧化剂入射孔、5-前段端盖、6-外环冷却剂双层通道(内)、7-外环冷却剂双层通道(外)、8-氧化剂入口、9-冷却剂入口、10-冷却剂出口、11-固定法兰。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，但不局限于以下的实施例。
如图1所示，三通道交叉射流气化烧嘴装置的三通道结构包括中心燃料通道1、中环氧化剂通道2和外环冷却剂双层通道，中环氧化剂通道2内侧连接中心燃料通道1，外侧连接外环冷却剂双层通道；烧嘴前端设置可拆卸喷头3和前端端盖5。中心燃料通道1使燃料射流进入气化炉内。中环氧化剂通道2同轴设置在中心燃料通道1外侧，中环氧化剂通道2前端设置可拆卸喷头3，可拆卸喷头3上设置了中心对称且与中心轴线成θ角度的氧化剂入射孔4，可拆卸喷头3与中心燃料通道1和前端端盖5均采用螺纹连接，可拆卸喷头3采用耐磨耐高温材料制成。中环氧化剂通道2外同轴设置外环冷却剂双层通道，采用内通道冷却剂流入，外通道冷却剂流出的结构，外环冷却剂双层通道前端焊接前端端盖5，前端端盖5为环状卡扣式，内外侧均有焊点，焊接固定到烧嘴前端，前端端盖5采用耐磨耐高温材料制成。外环冷却剂双通道(外)7的外侧安装固定法兰11。
一种三通道交叉射流气化方法的具体过程：燃料通过中心燃料通道1由入口进入气化炉内；氧化剂通过氧化剂入口8进入中环氧化剂通道2，再通过前端的可拆卸喷头3上的氧化剂入射孔4交叉射流进入气化炉内，使燃料与氧化剂在气化炉入口处进行充分混合。冷却剂通过冷却剂入口9进入冷却剂管道，外环冷却剂双层通道(内)6用于冷却剂的流入，外环冷却剂双层通道(外)7用于冷却剂的流出，最终从冷却剂出口10流出冷却剂管道。
作为优化，在外环设置了内外双层冷却剂通道，冷却效果加强，金属壁温度降低，延长烧嘴的使用寿命。冷却剂一般采用高压水，也可以采用其他液体介质。
作为优化，本发明所采用的交叉射流气化方法，具体是通过中环氧化剂通道2前端设置可拆卸喷头3，纯氧或空气作为的氧化剂通过可拆卸喷头3上的氧化剂入射孔4交叉射入气化炉内，保证中心燃料通道1的燃料与氧化剂充分接触的方法实现的。可拆卸喷头3上设置的中心对称且与中心轴线成θ角度的氧化剂入射孔4，根据不同煤种，采用不同θ角度的氧化剂入射孔，采用其他煤种进行气化时，只需更换可拆卸喷头3即可。前端端盖5采用耐磨耐高温材料制成，与烧嘴采用焊接固定，由于高温或磨损造成损坏后，可直接更换新前端端盖5，减少整体烧嘴更换成本。
作为优化，氧化剂入射孔4与中心轴线的夹角θ在14°～30°之间。夹角θ越大，氧化剂在气化炉内的射程越短，越适合活性较好的煤种；夹角θ越小，氧化剂在气化炉内的射程越长，越适合活性较差的煤种。例如：针对褐煤这类活性较好的煤种，可采用夹角θ大的氧化剂入射孔4；针对无烟煤活性较差的煤种，可采用夹角θ小的氧化剂入射孔4；以确保活性差的煤种能够在气化炉内能够有较长的接触时间来满足气化要求。
本发明主要采用三通道结构设计，中心燃料通道1进行优化设计可适用于木制等生物质粉体、塑料粉体和干煤粉等燃料；中环氧化剂通道2前端设置可拆卸喷头3，可拆卸喷头3采用耐磨耐高温材料制成，并均匀分布氧化剂入射孔4，氧化剂交叉射入气化炉内，使之与燃料充分接触，采用可拆卸式喷头3解决由于高温磨损、采用同一烧嘴气化不同煤种时效果不佳等原因造成的烧嘴前端损坏而整体换新的问题；外环冷却剂双层通道采用冷却剂内入外出，达到充分冷却的效果。
实施例1：
烧嘴为生产工艺三通道交叉射流式烧嘴。以无烟煤干煤粉为燃料，以空气或纯氧作为气化剂，烧嘴中环氧化剂通道顶端的可拆卸喷头上均匀对称排列8个直径为0.02m的氧化剂入射孔，入射孔与烧嘴中心线夹角为30°。可拆卸喷头和前端端盖均采用耐磨耐高温材料SUS310S或0Cr25Ni20材料制成。冷却剂采用高压水(也可以采用其他液体介质)内入外出，冷却烧嘴。
操作温度：1400℃；
操作压力：0.05MPa；
燃料供给量：20kg/h；
煤粉输送载气介质：氮气；
氧碳元素比：1.8mol/mol；
煤气化效率：95％；
冷煤气效率：78％；
气化反应装置出口煤气中有效成分含量(CO+H2+CH4)：75％(干基)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三通道交叉射流气化烧嘴装置，其特征在于：所述装置包括中心燃料通道、中环氧化剂通道和外环冷却剂双层通道，中心燃料通道的外侧同轴设置中环氧化剂通道，中环氧化剂通道外侧同轴设置外环冷却剂双层通道；所述中环氧化剂通道前端设置可拆卸喷头，可拆卸喷头上设置多个氧化剂入射孔。
2.根据权利要求1所述的一种三通道交叉射流气化烧嘴装置，其特征在于：所述外环冷却剂双层通道包括相互连通的内通道和外通道，其中，内通道冷却剂流入，外通道冷却剂流出。
3.根据权利要求1所述的一种三通道交叉射流气化烧嘴装置，其特征在于：所述氧化剂入射孔中心对称，与中心轴线成夹角。
4.根据权利要求3所述的一种三通道交叉射流气化烧嘴装置，其特征在于：所述夹角为14°～30°。
5.根据权利要求1所述的一种三通道交叉射流气化烧嘴装置，其特征在于：所述外环冷却剂双层通道前端设置前端端盖，外环冷却双通道的外侧安装有固定法兰。
6.根据权利要求5所述的一种三通道交叉射流气化烧嘴装置，其特征在于：所述前端端盖为环状卡扣式，内外侧均有焊点，焊接固定在外环冷却剂双层通道前端。
7.根据权利要求5或6所述的一种三通道交叉射流气化烧嘴装置，其特征在于：所述可拆卸喷头与前端端盖螺纹连接。
8.根据权利要求5或6所述的一种三通道交叉射流气化烧嘴装置，其特征在于：所述可拆卸喷头和所述前端端盖为耐磨耐高温材料。
9.根据权利要求1所述的一种三通道交叉射流气化烧嘴装置，其特征在于：所述可拆卸喷头与中心燃料通道螺纹连接。
10.利用如权利要求1所述的一种三通道交叉射流气化烧嘴装置的气化方法，其特征在于：燃料通过中心燃料通道进入气化炉内；氧化剂通过氧化剂入口进入中环氧化剂通道，再通过前端的可拆卸喷头上的氧化剂入射孔交叉射流进入气化炉内，使燃料与氧化剂在气化炉入口处进行充分混合；冷却剂通过冷却剂入口进入冷却剂管道，冷却剂从外环冷却剂双层通道的内通道流入，然后从外环冷却剂双层通道的外通道流出，最终从冷却剂出口流出冷却剂管道。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106949469A (zh) * 2016-01-06 2017-07-14 北京礡德恒激光科技有限公司 一种大功率热力燃烧燃料输送喷射头
CN107090314A (zh) * 2017-07-06 2017-08-25 华东理工大学 气化烧嘴的冷却方法及冷却系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1752521A (zh) * 2005-11-04 2006-03-29 浙江大学 水煤浆气化喷嘴
CN101773889A (zh) * 2010-02-10 2010-07-14 岳波 气化喷嘴
CN102399593A (zh) * 2011-10-13 2012-04-04 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 一种用于气化炉的烧嘴
CN102954490A (zh) * 2012-12-10 2013-03-06 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 一体气化炉带压点火装置
CN204417438U (zh) * 2015-01-12 2015-06-24 南京师范大学 一种三通道交叉射流气化烧嘴装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1752521A (zh) * 2005-11-04 2006-03-29 浙江大学 水煤浆气化喷嘴
CN101773889A (zh) * 2010-02-10 2010-07-14 岳波 气化喷嘴
CN102399593A (zh) * 2011-10-13 2012-04-04 东方电气集团东方锅炉股份有限公司 一种用于气化炉的烧嘴
CN102954490A (zh) * 2012-12-10 2013-03-06 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 一体气化炉带压点火装置
CN204417438U (zh) * 2015-01-12 2015-06-24 南京师范大学 一种三通道交叉射流气化烧嘴装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106949469A (zh) * 2016-01-06 2017-07-14 北京礡德恒激光科技有限公司 一种大功率热力燃烧燃料输送喷射头
CN106949469B (zh) * 2016-01-06 2019-05-10 北京礴德恒激光科技有限公司 一种大功率热力燃烧燃料输送喷射头
CN107090314A (zh) * 2017-07-06 2017-08-25 华东理工大学 气化烧嘴的冷却方法及冷却系统
CN107090314B (zh) * 2017-07-06 2023-07-14 华东理工大学 气化烧嘴的冷却方法及冷却系统

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