CN105542868A - 一种一体化水煤浆工艺烧嘴 - Google Patents

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马成
薛康
陈杰
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    • C10J2300/093—Coal

Abstract

本发明公开了一种一体化水煤浆工艺烧嘴，包含：水煤浆工艺烧嘴，以及设置于所述水煤浆工艺烧嘴一侧的点火开工烧嘴，所述水煤浆工艺烧嘴以及所述点火开工烧嘴的烧嘴方向均朝向炉膛，所述点火开工烧嘴的烧嘴头部位置与水煤浆工艺烧嘴的烧嘴头部位置的间距10～300mm。本发明包含水煤浆工艺烧嘴和点火开工烧嘴，其中水煤浆工艺烧嘴和点火开工烧嘴各自独立工作，点火开工烧嘴通过炉膛对接法兰与水煤浆工艺烧嘴平行插入炉膛中，点火开工烧嘴比水煤浆工艺烧嘴往外缩进一段距离，点火开工烧嘴可以实现点火烘炉功能，并集成了电子点火和火焰检测装置，具有结构简单、使用方便的特点。

Description

一种一体化水煤浆工艺烧嘴
技术领域
本发明涉及水煤浆加压气化的煤化工艺领域，具体涉及一种一体化水煤浆工艺烧嘴。
背景技术
目前，我国采用水煤浆气化工艺的气化炉分为热壁炉的冷壁炉，所谓热壁炉，炉膛中带有耐火材料，一方面，为了对气化炉炉壳进行热保护。另一方面，在点火开工时，利用耐火材料进行蓄热，完成对水煤浆的点火过程。所谓冷壁炉，即炉膛中采用水冷盘管进行挂渣的方式对气化炉炉壳进行保护。
通常情况下，水煤浆加压气化热壁炉启动方式是：采用点火开工烧嘴进行预热，在气化炉膛内，安装有足够厚度的耐火材料进行蓄热，当炉膛温度达到800℃以上时，将点火开工烧嘴卸下，快速将水煤浆工艺烧嘴安装就位，然后将按比例配比的氧气和水煤浆通入气化炉炉膛中，由于耐火材料有一定的蓄热能力，炉膛内的高温环境可以使水煤浆和氧气的混合物直接着火。这种点火方式涉及炉膛在高温条件下的对点火开工烧嘴和水煤浆工艺烧嘴的切换，现场操作异常麻烦，且在高温条件下操作，危险程度较高。
而水煤浆加压气化冷壁炉中，因水冷盘管具有吸热作用，无法像热壁炉一样进行炉膛保温，因此水煤浆加压气化热壁炉的点火方式不再可行。及需要点火开工烧嘴将炉膛加热至800℃以上时直接投入按比例配比的氧气和水煤浆。
目前，虽然有利用水煤浆工艺烧嘴的煤浆通道和氧气通道投燃料气和氧气进行点火烘炉的一体化水煤浆工艺烧嘴，但在实际使用过程中，往往在烘炉阶段容易导致水煤浆工艺烧嘴头部严重烧蚀，极大影响了水煤浆工艺烧嘴的工作性能和使用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种一体化水煤浆工艺烧嘴，包含水煤浆工艺烧嘴和点火开工烧嘴，其中水煤浆工艺烧嘴和点火开工烧嘴各自独立工作，点火开工烧嘴通过炉膛对接法兰与水煤浆工艺烧嘴平行插入炉膛中，点火开工烧嘴比水煤浆工艺烧嘴往外缩进一段距离，点火开工烧嘴可以实现点火烘炉功能，并集成了电子点火和火焰检测装置，具有结构简单、使用方便的特点。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种一体化水煤浆工艺烧嘴，包含：
水煤浆工艺烧嘴，以及设置于所述水煤浆工艺烧嘴一侧的点火开工烧嘴，所述水煤浆工艺烧嘴以及所述点火开工烧嘴的烧嘴方向均朝向炉膛，所述点火开工烧嘴的烧嘴头部位置与水煤浆工艺烧嘴的烧嘴头部位置的间距10～300mm。
在本发明的一个优选实施例中，所述水煤浆工艺烧嘴为套筒式结构，从内到外分别为中心氧通道、水煤浆通道以及外氧通道，所述中心氧通道上设置有中心氧入口，所述水煤浆通道上设置有水煤浆入口，所述外氧通道上设置有外环氧入口。
在本发明的一个优选实施例中，所述水煤浆工艺烧嘴外部环绕设置有水冷夹套，所述水冷夹套包括冷却水内通道和冷却水外通道，所述冷却水内通道和冷却水外通道之间由冷却水隔板分隔开，且所述水煤浆工艺烧嘴的烧嘴头部处还设置有冷却水喷口，所述冷却水外通道中的冷却水可以从冷却水喷口中喷出。
在本发明的一个优选实施例中，所述冷却水外通道中布置有若干螺旋扰流板，用于破坏水冷外通道中的冷却水边界层。
在本发明的一个优选实施例中，朝向水煤浆工艺烧嘴的烧嘴头部方向，所述螺旋扰流板之间的间距逐渐减小。
在本发明的一个优选实施例中，所述点火开工烧嘴包括点火通道，所述点火通道分别连接有氧气入口和燃料入口，还包括一嵌入设置于所述点火通道内的电子点火装置，通过氧气入口和燃料入口分别通入氧气和燃料气，由电子点火装置在点火开工烧嘴头部将氧气和燃料气的混合气点燃。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
在水煤浆气化炉点火开工过程中，不需要在炉膛形成高温条件后人工更换烧嘴，并提高了系统的集成度，简化了气化炉的点火程序，提高了现场操作的安全性。
同时水煤浆工艺烧嘴结构变化有限，提高了烧嘴头部的换热效率，并增强了水煤浆工艺烧嘴头部的热防护能力，且不需要改造水煤浆气化炉，在水煤浆热壁炉和水煤浆冷壁炉中均可以使用。
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为本发明的水煤浆工艺烧嘴头部结构示意图；
图3是图1中点火开工烧嘴的结构示意图。
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1，一种一体化水煤浆工艺烧嘴，包含：水煤浆工艺烧嘴，以及设置于所述水煤浆工艺烧嘴一侧的点火开工烧嘴，所述水煤浆工艺烧嘴以及所述点火开工烧嘴的烧嘴方向均朝向炉膛，所述点火开工烧嘴的烧嘴头部位置比水煤浆工艺烧嘴的烧嘴头部位置间距10～300mm。
其中水煤浆工艺烧嘴1为套筒式结构，从内到外分别为中心氧通道10、水煤浆通道11以及外氧通道12，所述中心氧通道10上设置有中心氧入口17，所述水煤浆通道11上设置有水煤浆入口16，所述外氧通道12上设置有外环氧入口15；
且为了达到很好的冷却效果，水煤浆工艺烧嘴外部环绕设置有水冷夹套，所述水冷夹套包括冷却水内通道8和冷却水外通道9，所述冷却水内通道8和冷却水外通道9之间由冷却水隔板6分隔开，且所述水煤浆工艺烧嘴的烧嘴头部处还设置有冷却水喷口，所述冷却水外通道9中的冷却水可以从冷却水喷口7中喷出。
进一步地，冷却水外通道9中布置有若干螺旋扰流板5，以强化冷却水的紊流流动，破坏水冷通道中的冷却水边界层，增强冷却水的换热效果；
朝向水煤浆工艺烧嘴的烧嘴头部方向，所述螺旋扰流板之间的间距逐渐减小，以强化冷却水的紊流强度，进一步增强冷却水的换热效率，最终达到保护水煤浆工艺烧嘴1的目的。
而点火开工烧嘴13包括点火通道，所述点火通道分别连接有氧气入口19和燃料入口20，还包括一嵌入设置于所述点火通道内的电子点火装置18和火检检测装置21，通过氧气入口19和燃料入口20通入氧气和燃料气，由电子点火装置18在点火开工烧嘴13头部将氧气和燃料气的混合气点燃。
点火开工烧嘴13在水煤浆工艺烧嘴1外侧，并紧靠水煤浆工艺烧嘴1，穿过炉膛对接法兰3插入气化炉中，插入方向与水煤浆工艺烧嘴1插入方向平行。
点火过程中，首先在冷却水入口2中通入冷却水，在冷却水内通道8和冷却水外通道9中形成稳定的冷却水流动后，通过氧气入口19和燃料入口20通入氧气和燃料气，由电子点火装置18在点火开工烧嘴13头部将氧气和燃料气的混合气点燃，在点火开工烧嘴13点火成功后，通过调节点火开工烧嘴13的负荷，缓慢增强火焰燃烧强度，对气化炉炉膛进行烘炉升温作业。
在炉膛温度升至800℃以上后，再由水煤浆工艺烧嘴1将按照气化工艺要求比例配比的水煤浆和氧气通过水煤浆入口16、中心氧入口17和外环氧入口15通入水煤浆工艺烧嘴1中，在水煤浆工艺烧嘴1头部，水煤浆被氧气雾化后喷入高温炉膛中，水煤浆和氧气雾化混合物在高温炉膛中随即被迅速点燃，逐步提高水煤浆工艺烧嘴工作负荷，在达到30％的设计负荷且炉膛温度保持在800℃以上时，关闭点火开工烧嘴13。
点火开工烧嘴13关闭后，为避免水煤浆工艺烧嘴1在工作过程中，水煤浆和氧气燃烧后产生的高温熔融态炉渣在炉膛流场的作用下流动至点火开工烧嘴13的烧嘴头部与其粘结而堵塞点火开工烧嘴13的烧嘴喷口，点火开工烧嘴13的烧嘴头部位置将比水煤浆工艺烧嘴1的烧嘴头部位置间距10～300mm；
并通过点火开工烧嘴13的氧气入口19和燃料入口20通入氮气，不仅可以对点火开工烧嘴13中的燃料气和氧气进行吹除，还可以对点火开工烧嘴13的头部进行吹扫和冷却，亦可以避免水煤浆工艺烧嘴1在工作过程中，水煤浆和氧气高温燃烧后产生的高温熔融态炉渣粘结在点火开工烧嘴13头部。
为避免点火开工烧嘴13烘炉作业时的高温火焰将水煤浆工艺烧嘴1烧蚀，同时也为避免水煤浆工艺烧嘴1在工作过程中被炉膛高温烟气烧蚀，水煤浆工艺烧嘴1采用水冷套筒冷却方式。
为增强冷却水的换热效率，在水煤浆工艺烧嘴1的冷却水外通道9中设置了螺旋扰流板5，以强化冷却水的紊流流动，破坏水冷通道中的冷却水边界层，增强冷却水的换热效果。螺旋扰流板5的螺距往冷却水外通道9的头部方向逐渐减小，以强化冷却水的紊流强度，进一步增强冷却水的换热效率，最终达到保护水煤浆工艺烧嘴1的目的。
烧嘴头部设有一定数量孔径为0.1～1mm的冷却水喷口7，冷却水外通道9中的冷却水可以从冷却水喷口7中喷出，冷却水在炉膛的高温环境中迅速气化膨胀后随炉膛中气化反应生成的合成气从炉膛出口排出，以阻止炉膛中的高温回流烟气对烧嘴头部的冲刷和烧蚀，并改善烧嘴头部的热环境，减轻烧嘴头部因热应力释放而导致烧嘴头部金属结构的开裂问题，以延长烧嘴头部的使用寿命。
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 (6)

1.一种一体化水煤浆工艺烧嘴，其特征在于，包含：
水煤浆工艺烧嘴，以及设置于所述水煤浆工艺烧嘴一侧的点火开工烧嘴，所述水煤浆工艺烧嘴以及所述点火开工烧嘴的烧嘴方向均朝向炉膛，所述点火开工烧嘴的烧嘴头部位置与水煤浆工艺烧嘴的烧嘴头部位置的间距10～300mm。
2.根据权利要求1所述的一种一体化水煤浆工艺烧嘴，其特征在于，所述水煤浆工艺烧嘴为套筒式结构，从内到外分别为中心氧通道、水煤浆通道以及外氧通道，所述中心氧通道上设置有中心氧入口，所述水煤浆通道上设置有水煤浆入口，所述外氧通道上设置有外环氧入口。
3.根据权利要求1或2所述的一种一体化水煤浆工艺烧嘴，其特征在于，所述水煤浆工艺烧嘴外部环绕设置有水冷夹套，所述水冷夹套包括冷却水内通道和冷却水外通道，所述冷却水内通道和冷却水外通道之间由冷却水隔板分隔开，且所述水煤浆工艺烧嘴的烧嘴头部处还设置有冷却水喷口，所述冷却水外通道中的冷却水可以从冷却水喷口中喷出。
4.根据权利要求3所述的一种一体化水煤浆工艺烧嘴，其特征在于，所述冷却水外通道中布置有若干螺旋扰流板，用于破坏水冷外通道中的冷却水边界层。
5.根据权利要求4所述的一种一体化水煤浆工艺烧嘴，其特征在于，朝向水煤浆工艺烧嘴的烧嘴头部方向，所述螺旋扰流板之间的间距逐渐减小。
6.根据权利要求1所述的一种一体化水煤浆工艺烧嘴，其特征在于，所述点火开工烧嘴包括点火通道，所述点火通道分别连接有氧气入口和燃料入口，还包括一嵌入设置于所述点火通道内的电子点火装置，通过氧气入口和燃料入口分别通入氧气和燃料气，由电子点火装置在点火开工烧嘴头部将氧气和燃料气的混合气点燃。
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