CN105132038B - 一种改进型水煤浆工艺烧嘴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改进型水煤浆工艺烧嘴，包括：一烧嘴本体，所述烧嘴本体的中部设置有中心氧通道，以中心氧通道为轴线依次环绕设置有水煤浆通道和外氧通道，一喷头组件，所述喷头组件包括一中心氧喷头，一水煤浆喷头，以及一外环氧喷头；所述中心氧喷头以及水煤浆喷头分别将中心氧、水煤浆送至位于整个烧嘴本体端部的预混合腔内，且所述预混合腔与外环氧喷头构成的外喷头端面连通；还包括一与烧嘴本体固定连接的冷却水夹套结构，所述冷却水夹套结构包括有内部连通的冷却水内壁管以及冷却水外壁管，所述冷却水外壁管连接有冷却水入口法兰，所述冷却水内壁管连接有冷却水出口法兰。提高了烧嘴头部的换热效率，延长了烧嘴的使用寿命。

Description

一种改进型水煤浆工艺烧嘴

技术领域

本发明涉及一种改进型水煤浆工艺烧嘴，解决水煤浆工艺烧嘴在使用过程中，冷却水盘管和外喷头焊接处，由于气化燃烧反应产生的热应力损坏的问题。

背景技术

目前，国内外水煤浆工艺烧嘴主要有两种类型：第一种类型是顶置的德士古水煤浆工艺烧嘴，其主要结构特点是三通道流体介质设计，采用中心氧通道和煤浆通道首先进行预混，再通过高速的外环氧进行二次冲击雾化，烧嘴头部冷却水采用盘管式结构，分为内层和外层，一进一出；第二种类型是华东理工大学自主研发的四喷嘴水煤浆工艺烧嘴，其主要结构特点是同样采用三通道流体介质设计，通过四个对称布置在气化炉气化室中上部同一水平面的工艺喷嘴，与氧气一起对喷进入气化炉，烧嘴头部冷却水同样采用盘管式结构。

这两种水煤浆工艺烧嘴在设计结构上非常相似，尤其是烧嘴头部冷却结构均采用冷却水盘管结构，当时上述这种结构冷却效果不是很理想，同时，由于冷却水盘管结构产生的热应力而导致盘管与头部连接处断裂，是烧嘴损坏的主要原因之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种改进型水煤浆工艺烧嘴，提高了冷却水对于烧嘴外管的冷却效率，特别是使烧嘴冷却水温度保持均匀，同时提高了烧嘴头部的换热效率，延长了烧嘴的使用寿命。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种改进型水煤浆工艺烧嘴，包括：

一烧嘴本体，所述烧嘴本体的中部设置有中心氧通道，以中心氧通道为轴线依次环绕设置有水煤浆通道和外氧通道，

一位于烧嘴本体端部的喷头组件，所述喷头组件包括一位于中心氧通道端部的中心氧喷头，一位于水煤浆通道端部的水煤浆喷头，以及一位于外氧通道端部的外环氧喷头；所述中心氧喷头以及水煤浆喷头分别将中心氧、水煤浆送至位于整个烧嘴本体端部的预混合腔内，且所述预混合腔与外喷头端面连通；

还包括一与烧嘴本体固定连接的冷却水夹套结构，所述冷却水夹套结构包括有内部连通的冷却水内壁管以及冷却水外壁管，所述冷却水外壁管连接有冷却水入口法兰，所述冷却水内壁管连接有冷却水出口法兰。

在本发明的一个优选实施例中，还包括位于烧嘴端部的冷却水流动集水腔体，所述冷却水流动集水腔体由外环氧喷头以及与外环氧喷头固定连接的头部锻件构成。

在本发明的一个优选实施例中，还包括一用于增大冷却水流速的冷却水隔水管，所述冷却水隔水管一端与烧嘴头部隔水环进行连接，另一端与O型圈滑动密封件进行连接。

在本发明的一个优选实施例中，所述中心氧通道以及水煤浆通道的出口设置成渐变缩口结构。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

(1)冷却水夹套结构，避免了冷却水盘管结构在弯曲制造上产生的应力、变形量、减薄量不均匀等因数，烧嘴的整体强度和刚度有所增强；

(2)避免了冷却水盘管和外喷头焊接处热应力损坏；

(3)提高了冷却水对于烧嘴外管的冷却效率，特别是使烧嘴冷却水温度保持均匀，同时提高了烧嘴头部的换热效率；

(4)冷却水夹套结构稳定，设计使用成熟，在使用过程中不容易损坏，延长了水煤浆工艺烧嘴的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的工作原理图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参照图1，一种改进型水煤浆工艺烧嘴，包括：一烧嘴本体，所述烧嘴本体的中部设置有中心氧通道100，以中心氧通道100为轴线依次环绕设置有水煤浆通道200和外氧通道300，

一位于烧嘴本体端部的喷头组件，所述喷头组件包括一位于中心氧通道端部的中心氧喷头3，一位于水煤浆通道端部的水煤浆喷头2，以及一位于外氧通道端部的外环氧喷头1；所述中心氧喷头以及水煤浆喷头分别将中心氧、水煤浆送至位于整个烧嘴本体端部的预混合腔400内，且所述预混合腔与外环氧喷头构成的外喷头端面500连通；

还包括一与烧嘴本体固定连接的冷却水夹套结构，所述冷却水夹套结构包括有内部连通的冷却水内壁管5以及冷却水外壁管10，所述冷却水外壁管连接有冷却水入口法兰，所述冷却水内壁管连接有冷却水出口法兰。其中中心氧通道以及水煤浆通道的出口设置成渐变缩口结构。

冷却水内壁管5一端与头部锻件12进行焊接连接，另一端与O型圈滑动密封件7进行焊接。

冷却水隔水管11一端与烧嘴头部隔水环4进行焊接，使冷却水在烧嘴头部能够产生一定的阻力，增大冷却水流速，另一端与O型圈滑动密封件7进行焊接。

冷却水外壁管10与烧嘴头部外环氧喷头1焊接，外环氧喷头1与头部锻件12焊接组成了烧嘴头部的冷却水流动集水腔体。

冷却水入口法兰6的法兰接管与冷却水外壁管10开孔焊接，焊接位置处于O型圈滑动密封件7的两个密封件之间。冷却水出口法兰8的法兰接管与冷却水外壁管10开孔焊接，焊接位置处于O型圈滑动密封件7的两个密封件右端(或靠近烧嘴头部)，这样就能保证冷却水从水夹套内层流入，经过烧嘴头部循环一周后从冷却水夹套外层流出。

当外喷头组焊过程中产生的焊接热应力会通过滑动的“O”型圈滑动来释放焊接应力，而工艺烧嘴在高温、氧化、热冲击等工作环境下形成的热变形应力同样“O”型圈滑动来释放和缓解。

中心氧的出口设计成渐变缩口形式，目的是对中心氧进行加速，同时其端面相对于外氧头的端面有一定的缩入量，这样形成一个水煤浆和中心氧的预混合腔，水煤浆的出口管路也设计成渐变缩口形式，使进入预混合腔的水煤浆具备一定的速度。在预混合腔内，利用中心氧对水煤浆进行稀释和初加速，改善水煤浆的流动性能，其目的是为了保证水煤浆在离开烧嘴后的雾化效果。

外氧头的缩入量更大一些，目的是提供更高氧气流速，使通过预混合腔的水煤浆混合物进行良好的雾化，以便在气化炉内达到良好的气化效果。

无论是中心氧、水煤浆还是外氧的流通面积，均需要满足各自介质的流量要求。在供应压力允许的情况下，力争达到良好的混合和雾化效果。但是，中心氧的比例有一定的限制，一般为总氧量的5％～25％，其余均作为外氧。中心氧量不能太小，不然达不到对煤浆的稀释和加速作用。中心氧量也不能太大，一方面，氧量过大会使预混合腔的混合物流速增加太多，造成中心管出口处的磨损加重，降低烧嘴的连续使用寿命；另一方面，中心氧量增大时，必然使烧嘴出口物料的轴向速度分量增大，径向速度分量减小，其结果是使整个烧嘴出口的火焰变得细长，无法与气化炉的内部型面匹配，造成较大直径的煤粉颗粒在气化炉内停留时间变短，炉渣中的含碳量增加，引起气化效率降低，而且，会使火焰直冲炉底，影响炉底激冷环的正常运行。

将原烧嘴冷却水通过冷却盘管直接进入外喷头改为通过三层套管均匀外氧喷头，其冷却水工作原理见图2。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

(1)冷却水夹套结构，避免了冷却水盘管结构在弯曲制造上产生的应力、变形量、减薄量不均匀等因数，烧嘴的整体强度和刚度有所增强；

(2)避免了冷却水盘管和外喷头焊接处热应力损坏；

(3)提高了冷却水对于烧嘴外管的冷却效率，特别是使烧嘴冷却水温度保持均匀，同时提高了烧嘴头部的换热效率；

(4)冷却水夹套结构稳定，设计使用成熟，在使用过程中不容易损坏，延长了水煤浆工艺烧嘴的使用寿命。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种改进型水煤浆工艺烧嘴，其特征在于，包括：

一烧嘴本体，所述烧嘴本体的中部设置有中心氧通道，以中心氧通道为轴线依次环绕设置有水煤浆通道和外氧通道，

一位于烧嘴本体端部的喷头组件，所述喷头组件包括一位于中心氧通道端部的中心氧喷头，一位于水煤浆通道端部的水煤浆喷头，以及一位于外氧通道端部的外环氧喷头；所述中心氧喷头以及水煤浆喷头分别将中心氧、水煤浆送至位于整个烧嘴本体端部的预混合腔内，且所述预混合腔与外环氧喷头构成的外喷头端面连通；

所述中心氧的比例为总氧量的5%-25%，剩余为外氧；

还包括一与烧嘴本体固定连接的冷却水夹套结构，所述冷却水夹套结构包括有内部连通的冷却水内壁管以及冷却水外壁管，所述冷却水外壁管连接有冷却水入口法兰，所述冷却水内壁管连接有冷却水出口法兰；

还包括一用于增大冷却水流速的冷却水隔水管，所述冷却水隔水管一端与烧嘴头部隔水环进行连接，另一端与O型圈滑动密封件进行连接。

2.根据权利要求1所述的一种改进型水煤浆工艺烧嘴，其特征在于，还包括位于烧嘴端部的冷却水流动集水腔体，所述冷却水流动集水腔体由外环氧喷头以及与外环氧喷头固定连接的头部锻件构成。

3.根据权利要求1所述的一种改进型水煤浆工艺烧嘴，其特征在于，所述中心氧通道以及水煤浆通道的出口设置成渐变缩口结构。