CN109652144A - 一体化水煤浆烧嘴及点火方法 - Google Patents

Abstract

一种一体化水煤浆烧嘴,烧嘴本体一端设置有烧嘴头部、另一端设置有点火装置，本发明是在典型水煤浆工艺烧嘴的中心氧内增加电打火系统，形成同心四套管结构，利用高能点火杆将燃料气(天然气、液化气、驰放气等可燃气体)和氧气引燃，形成点火火焰，然后调整气体流量，形成更大火焰完成气化炉开工条件后，投入水煤浆燃烧，然后可按照典型水煤浆工艺烧嘴工况进行操作运行，即：将热壁炉耐火砖蓄热室点火开工改进为水冷壁火点火式开工点火，实现点火、开工、工艺烧嘴一体化工作过程，大大降低企业投资、运行、维护成本。

Description

一体化水煤浆烧嘴及点火方法

技术领域

本发明属于煤化工燃烧设备技术领域，具体涉及到一种一体化水煤浆烧嘴及点火方法。

背景技术

水煤浆工艺烧嘴是用于以煤为原料制造化肥、甲醇等化工产品的气化炉上。水煤浆工艺烧嘴是水煤浆气化技术中最为关键的技术之一，它直接决定了工艺的效能和稳定性。

典型的水煤浆工艺烧嘴设计成同轴的内、中、外三个圆或环形，其中内、外喷口为氧气通道，中间为水煤浆通道。水煤浆和氧气均以高速射流喷入气化炉内，介质在气化炉内撞击、雾化、燃烧，并在高温、高压条件下进行复杂的化学反应，最后生成有效的化学成份，该结构工艺烧嘴通常只用于热壁炉，目前，各类水煤浆工艺烧嘴已在国内使用多年，工艺烧嘴的损坏方式主要有三种：冷却水盘管损坏；热、化学、应力使外喷头受损；中喷头物理磨蚀。

1.冷却水盘管损坏

冷却水盘管的作用是保护烧嘴(处于高温工艺气体的本体部分)，冷却水盘管的外部环境恶劣。损坏方式主要有以下三种。

(1)冷却水盘管和外喷头焊接处热应力损坏。

(2)冷却水盘管在弯制过程中，弯制速度保证管材的变形量和减薄量，进而影响盘管成型后的整体强度和刚度。

(3)在正常运行过程中，气体回流导致的熔渣飞溅损坏盘管。

2.热、化学、应力对外喷头的影响

外喷头端面出现径向放射性裂纹及不规则龟裂。烧嘴正常运行一段时间后，沿着外喷头孔口的边沿会出现密集的径向放射性裂纹及不规则的龟裂。

对于裂纹产生的原因，是一个极其复杂而综合因素影响的结果，其影响主要因素有以下几个方面。

(1)热冲击影响：金属材料在这样的高温条件下长期工作，并受到高速煤浆、氧及回流的工艺气体冲刷.

(2)化学影响：高温硫化腐蚀。

(3)应力影响：径向放射性裂纹的源头是外喷头的孔口，这是零件机械加工后的应力集中部位，在高温条件下，应力释放是形成放射性裂纹的根源，也是外喷头损坏的最主要因素。

3.中喷头的物理磨蚀

物理磨损是水煤浆工艺烧嘴的致命弱点，也是影响气化炉连续、稳定运行的核心因素之一。为了达到良好的雾化效果，流速必须达到一定值。由于混合物中含有大量的煤粉固体颗粒，造成中喷头内腔磨损。流速也不能太大，太大则混合物的轴向速度分量大，火焰就会细长，影响部分物料的停留时间，以及碳转化率。

为了增加中喷头内腔的抗磨损能力，选用抗磨性能良好的材料是目前唯一可行的方法，同时还要考虑材料的抗氧化性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足,提供一种实现点火和开工以及工艺烧嘴一体化、降低企业投资、运行维护成本、操作简单的一体化水煤浆烧嘴及点火方法。

解决上述技术问题采用的技术方案是：烧嘴本体一端设置有烧嘴头部、另一端设置有第三三通，第三三通的一端与外环氧进氧管道相连通、另一端与设置有吊耳的第六连接法兰相连接，第六连接法兰与第五连接法兰相连接，第三三通内设置有水煤浆套管，水煤浆套管一端与烧嘴头部相连通、另一端与第二三通相连通，第二三通一端与第四连接法兰相连接、另一端与水煤浆进口管道相连通，第二三通设置有插入水煤浆套管内部的中心进氧套管，第四连接法兰与第三连接法兰相连接，中心进氧套管的一端与烧嘴头部相连通、另一端与第一三通相连通，第一三通的一端与第二连接法兰相连接、另一端与中心进氧管道相连通，第二连接法法兰与第一连接法兰相连接，第一三通内设置有插入中心进氧套管内的点火枪导管，点火导管向火端设置有点火导管头部，第一连接法兰通过连接套管与高压氮气密封函相连接，连接套管上连通设置有点火燃料进气管，连接套管内设置有点火枪，点火枪的点火杆伸入点火枪导管内，点火枪的端部与气缸相连接，所述的烧嘴本体为：水煤浆套管外部设置有冷却水内管，水煤浆套管和冷却水内管之间形成外环氧进氧腔体，冷却水内管外部依次设置有冷却水隔管、冷却水外管，冷却水隔管与冷却水内管之间形成冷却水进水腔，冷却水隔管与冷却水外管之间形成冷却水出水腔，冷却水进水管道贯穿冷却水外管与冷却水进水腔相连通，冷却水出水管道贯穿冷却水外管及冷却水隔管与冷却水出水腔体相连通，冷却水外管一端设置有冷却水环盖，冷却水环盖封闭冷却水进水腔和冷却水出水腔一端，冷却水进水腔和冷却水出水腔另一端与烧嘴头部相连通。

本发明的高压氮气密封函为：上压盖和下压盖之间设置有中空的密封腔体，密封腔体两端与点火枪接触部分均设置有轴套，密封腔体上连通设置有密封氮气导管，密封氮气导管端部设置有密封氮气入口，上压盖和下压盖与密封腔体接触的部分均设置有O形密封圈，上压盖和下压盖与点火枪接触部分靠近轴套端均设置Y形密封圈，上压盖和下压盖与点火枪接触部分均设置有防尘圈和导向环，导向环位于防尘圈和Y形密封圈之间。

本发明的烧嘴头部为：中心进氧喷头与中心进氧套管相连通并通过均布的中心进氧喷头支撑块与水煤浆喷头相连接，中心进氧喷头与水煤浆喷头之间形成水煤浆通道，水煤浆喷头与水煤浆套管相连通，水煤浆喷头通过水煤浆喷头支撑块与环盖连通器相连接，水煤浆喷头与环盖连通器之间形成外环氧进氧通道，外环氧进氧通道与外环氧进氧腔体相连通，环盖连通器与头部环盖相连接形成冷却水流动腔体，中心进氧喷头向火端相对于头部环盖端面缩进8～10mm，水煤浆喷头向火端相对于头部环盖端面缩进1～3mm，环盖连通器上设置有位于头部环盖内部的隔水环，环盖连通器上隔水环上部加工有出水孔、隔水环下部加工有进水孔，出水孔与冷却水出水腔相连通，进水孔与冷却水进水腔相连通。

本发明的中心进氧喷头、水煤浆喷头均为向火端收敛的锥形结构，中心进氧喷头的锥形结构与烧嘴头部中心线的夹角为30°～45°，水煤浆喷头的锥形结构与烧嘴头部中心线的夹角为45°～60°，环盖连通器背火端为圆环形结构、向火端为锥形结构，水煤浆喷头的锥形结构与环盖连通器的锥形结构同心且形成间距为8～ 20mm的外环氧进氧通道，环盖连通器上隔水环上部均布加工有20～60个出水孔、隔水环下部均布加工有20～60个进水孔，进水孔的直径为4～8mm，出水孔的直径为4～8mm，头部环盖为向火端收敛的锥形结构，隔水环与烧嘴头部中心线的夹角为30°～45°，隔水环头部距头部环盖的间距为4～6mm。

本发明的烧嘴头部为：中心进氧喷头与中心进氧套管相连通并通过均布的中心进氧喷头支撑块与水煤浆喷头相连接，中心进氧喷头与水煤浆喷头之间形成水煤浆通道，水煤浆喷头与水煤浆套管相连通，水煤浆喷头外设置有外环氧进氧喷头，外环氧进氧喷头与冷却水内管相连接，外环氧进氧喷头与水煤浆喷头之间通过均布的外环氧进氧喷头支撑块线相连接形成外环氧进氧通道，外环氧进氧通道与外环氧进氧腔体相连通，外环氧进氧喷头外设置有冷却水夹套，外环氧进氧喷头与冷却水夹套之间形成与冷却水进水腔相连通的冷却水进水通道，冷却水夹套的一端与冷却水隔管相连接、另一端与端盖连通器相连接，冷却水夹套外设置有锥壳，锥壳一端与冷却水外管相连接、另一端与端面冷却盖相连接，锥壳与冷却水夹套之间形成与冷却水出水腔相连通的冷却水出水通道，中心进氧喷头向火端相对于端面冷却盖端面缩进8～10mm，水煤浆喷头向火端相对于端面冷却盖端面缩进1～3mm，端盖连通器上加工有连通端面冷却盖进水口的进水孔和连通端面冷却盖出水端的出水孔。

本发明的中心进氧喷头、水煤浆喷头均为向火端收敛的锥形结构，中心进氧喷头的锥形结构与烧嘴头部中心线的夹角为30°～45°，水煤浆喷头的锥形结构与烧嘴头部中心线的夹角为45°～60°，外环氧进氧喷头背火端为环形结构、向火端为锥形结构，水煤浆喷头的锥形结构与外环氧进氧喷头的锥形结构同心且形成间距为 8～20mm的外环氧进氧通道，冷却水夹套外表面加工有5～8圈横截面积相等的螺旋形出水通道，螺旋形出水通道的一端与冷却水出水腔相连通、另一端与出水孔相连通，端面冷却盖中心位置加工有与水煤浆通道相适应的通孔，端面冷却盖内侧加工有2～4圈横截面积相等的螺旋形冷却水通道，螺旋形冷却水通道的进水口与进水孔相连通、出水口通过出水孔与螺旋形出水通道的入口相连通，端面冷却盖的厚度 L4为1～3mm，端盖连通器上均布加工有20～60个进水孔、20～60个出水孔，进水孔的直径为4～8mm，出水孔的直径为4～8mm。

本发明的点火枪导管头部为锥形结构，点火枪导管头部均布加工有4～6个气孔。

本发明一体化水煤浆烧嘴的点火方式，由以下步骤组成：

S1、S1、向点火燃料进气管内通入燃料气；

S2、2s后，启动气缸，气缸推动点火杆移动至烧嘴头部点火位置；

S3、1s后，启动点火杆点火，点火时间持续15s；

S4、启动点火杆的同时，向外环氧进氧管道内通入氧气，水煤浆进口管道、中心进氧管道内通入保护氮气；

S5、燃气被点着后气缸反向移动，退出点火杆到原位置；待耐火砖热壁炉炉壁和炉膛温度达到900℃～1000℃以上，水冷壁气化炉炉内压力或温度设定值时，水煤浆进口管道、中心进氧管道内停止通入保护氮气，水煤浆进口管道内通入水煤浆；

S6、水煤浆通入1～2S后，中心进氧管道内通入氧气进行燃烧。

本发明相比于现有技术具有以下优点：

1、一体化水煤浆工艺烧嘴是在典型水煤浆工艺烧嘴的中心氧内增加电打火系统，形成同心四套管结构，利用高能点火杆将燃料气(天然气、液化气、驰放气等可燃气体)和氧气引燃，形成点火火焰，然后调整气体流量，形成更大火焰完成气化炉开工条件后，投入水煤浆燃烧，然后可按照典型水煤浆工艺烧嘴工况进行操作运行，即：将热壁炉耐火砖蓄热室点火开工改进为水冷壁火点火式开工点火，实现点火、开工、工艺烧嘴一体化工作过程，大大降低企业投资、运行、维护成本。

2、将烧嘴头部冷却形式由盘管结构改为夹套水结构，增加外氧头冷却水换热面积和停留时间，改善冷却水对头部的保护作用，同时避免了盘管结构中盘管与外氧头焊接的热应力释放不合理，盘管加工过程中壁厚减薄量不均等因素对于烧嘴使用寿命的影响。

3、点火系统稳定，能够实现自动/手动点火，形成稳定的点火火焰，实现火点火功能。同时点火杆能实现伸缩功能，即电打火时，点火杆要伸到外氧头端面处，点火成功后投水煤浆前，点火杆要缩回到中心氧头端面内部，避免水煤浆冲击损坏。

4、雾化效果好，与气化炉匹配合理，即在设计参数状态下，经喷出的煤浆与氧气的张角合理，能够形成渣膜，同时将煤浆打散、雾化，使雾化后的煤浆颗粒与氧气在高温气化炉内发生快速充分的反应，分布均匀，有效气成分良好。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

图2是图1的左视图。

图3是图1中高压氮气密封函2的结构示意图。

图4是图1中第一种烧嘴头部22的结构示意图。

图5是本发明另一个实施例的结构示意图。

图6是图5中第二种烧嘴头部29的结构示意图。

图中：1、气缸；2、高压氮气密封函；3、点火枪；4、第一连接法兰；5、第二连接法兰；6、点火枪导管；7、第一三通；8、中心进氧套管；9、第三连接法兰； 10、第四连接法兰；11、第二三通；12、水煤浆进口管道；13、水煤浆套管；14、第五连接法兰；15、第六连接法兰；16、第三三通；17、冷却水环盖；18、冷却水内管；19、冷却水进水管道；20、冷却水外管；21、冷却水隔管；22、第一种烧嘴头部；23、点火枪导管头部；24、冷却水出水管道；25、外环氧进氧管道；26、吊耳；27、点火杆；28、中心进氧管道；29、第二种烧嘴头部；30、点火燃料进气管； 31、连接套管；2-1、防尘圈；2-2、导向环；2-3、轴套；2-4、下压盖；2-5、密封腔体；2-6、密封氮气入口；2-7、密封氮气导管；2-8、O形密封圈；2-9、Y形密封圈；2-10、上压盖；22-1、水煤浆喷头；22-2、中心进氧喷头支撑块；22-3、环盖连通器；22-4、头部环盖；22-5、隔水环；22-6、中心进氧喷头；22-7、水煤浆喷头支撑块；29-1、外环氧进氧喷头；29-2、冷却水夹套；29-3、锥壳；29-4、中心进氧喷头支撑块；29-5、水煤浆喷头；29-6、端盖连通器；29-7、端面冷却盖； 29-8、中心进氧喷头；29-9、外环氧进氧喷头支撑块；a、进水孔；b、出水孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

在图1中，本发明一种一体化水煤浆烧嘴,烧嘴本体一端焊接固定有烧嘴头部、另一端焊接固定有第三三通16，第三三通16的一端与外环氧进氧管道25相连通、另一端与安装有吊耳的第六连接法兰15相焊接固定，第六连接法兰15与第五连接法兰14用螺纹紧固连接件固定连接安装，第三三通16内插入水煤浆套管13，水煤浆套管 13用于传送水煤浆，水煤浆套管13一端与烧嘴头部相连通、另一端与第二三通11相连通，第二三通11一端与第四连接法兰10焊接固定、另一端与水煤浆进口通道12相连通，第四连接法兰10与第三连接法兰9用螺纹紧固连接件固定连接安装，水煤浆通过水煤浆进口通道12进入水煤浆套管13内，第二三通11内安装有插入水煤浆套管 13内部的中心进氧套管8，中心进氧套管8的一端与烧嘴头部相连通、另一端与第一三通7相连通，第一三通7的一端与第二连接法兰5焊接固定、另一端与中心进氧管道28相连通，第二次进氧通过中心氧进氧管道28进入中心氧套管8内，从而到达烧嘴头部进行点火燃烧，第二连接法法兰5与第一连接法兰4用螺纹紧固连接件固定连接安装，第一三通7内安装有插入中心进氧套管8内的点火枪导管6，点火导管6向火端焊接固定有点火导管头部23，本实施例的点火枪导管头部23为锥形结构，点火枪导管头部23上均布加工有5个气孔，气孔有两个作用：1、点火时燃气可以从气孔进入点火枪导管6，燃气从点火枪导管6环隙喷出，使点火枪3周围燃气分布更加均匀，提高点火成功率；2、点火完成后，点火枪3退出时，氧气从气孔进入，从点火枪导管6喷出，这样能消除中心氧套管8内增加了点火枪导管6，带来的氧气分布不均匀影响。

第一连接法兰4通过连接套管31与高压氮气密封函2相连接，连接套管31上连通设置有点火燃料进气管30，点火燃料从点火燃料进气管30进入，连接套管31内安装有点火枪3，点火枪3的点火杆27伸入点火枪导管6内，点火枪3的端部与气缸1的活塞杆相连接，点火时，气缸1推动点火杆27前移，把点火杆27伸到烧嘴头部齐平或伸出20mm，点燃后气缸反向带动点火枪3后移，将点火杆27缩进中心氧喷头内部50～ 100mm，这时整个点火枪被燃气包围在中心氧通道内部，高速的燃气流可以隔绝头部火焰对点火枪的热辐射，保护点火枪3不受损害。

本发明的烧嘴本体由冷却水环盖17、冷却水内管18、冷却水进水管道19、冷却水内管20、冷却水隔管21、冷却水出水管道24连接构成，水煤浆套管13外部设置有冷却水内管18，水煤浆套管13和冷却水内管18之间形成外环氧进氧腔体，第外环氧进氧通过外环氧进氧管道25进入外环氧进氧腔体内，冷却水内管18外部依次设置有冷却水隔管21、冷却水外管20，冷却水隔管21与冷却水内管18之间形成冷却水进水腔，冷却水隔管21与冷却水外管20之间形成冷却水出水腔，冷却水进水管道19贯穿冷却水外管20与冷却水进水腔相连通，冷却水出水管道24贯穿冷却水外管20及冷却水隔管21与冷却水出水腔体相连通，冷却水外管20一端焊接固定有冷却水环盖17，冷却水环盖17封闭冷却水进水腔和冷却水出水腔一端，冷却水进水腔和冷却水出水腔另一端与烧嘴头部相连通，使冷却水在烧嘴头部循环流动对烧嘴头部进行冷却。

在图2中，本发明的高压氮气密封函2由防尘圈2-1、导向环2-2、轴套2-3、下压盖2-4、密封腔体2-5、密封氮气入口2-6、密封氮气导管2-7、O形密封圈2-8、 Y形密封圈2-9、上压盖2-10连接构成，上压盖2-10和下压盖2-4之间安装有中空的密封腔体2-5，密封腔体2-5两端与点火枪3接触部分均安装有轴套2-3，密封腔体2-5上连通安装有密封氮气导管2-7，密封氮气导管2-7端部安装有密封氮气入口2-6，工作时，密封腔体2-5内充满氮气，氮气在高压下可以施加很大的压力于Y形密封圈2-9，Y形密封圈2-9被压缩，这样就可以起到良好的氮气密封作用，上压盖2-10和下压盖2-4与密封腔体2-5接触的部分均安装有O形密封圈2-8， O形密封圈2-8防止密封腔体2-5内的氮气从上压盖2-10和下压盖2-4与密封腔体 2-5接触间隙流窜，上压盖2-10和下压盖2-4与点火枪3接触部分靠近轴套2-3 端均安装有Y形密封圈2-9，Y形密封圈2-9防止上压盖2-10和下压盖2-4与点火枪3接触间隙流窜，上压盖2-10和下压盖2-4与点火枪3接触部分均安装有防尘圈2-1和导向环2-2，导向环2-2位于防尘圈2-1和Y形密封圈2-9之间，防尘圈 2-1防止外界空气及杂质进入密封腔体2-5内，导向环2-2使点火枪3在气缸1的作用下往复运动更顺畅。

在图3中，本实施例的烧嘴头部由水煤浆喷头22-1、中心进氧喷头支撑块22-2、环盖连通器22-3、头部环盖22-4、隔水环22-5、中心进氧喷头22-6、水煤浆喷头支撑块22-7连接构成，中心进氧喷头22-6与中心进氧套管8相连通并通过均布焊接的中心进氧喷头支撑块22-7与水煤浆喷头22-1相连接，进一步地，本实施例的中心进氧喷头22-6为向火端收敛的锥形结构，水煤浆喷头22-1为向火端收敛的锥形结构，中心进氧喷头22-6的锥形结构与烧嘴头部中心线的夹角为38°，水煤浆喷头22-1的锥形结构与烧嘴头部中心线的夹角为52°，水煤浆喷头22-1与水煤浆套管13相连通，中心进氧喷头22-6与水煤浆喷头22-1之间形成水煤浆通道，从水煤浆套管13内进入的水煤浆通过水煤浆通道到达点火处进行碰撞、雾化、燃烧，水煤浆喷头22-1通过水煤浆喷头支撑块22-7与环盖连通器22-3相连接，环盖连通器背火端为圆环形结构、向火端为锥形结构，水煤浆喷头22-1的锥形结构与环盖连通器22-7的锥形结构同心且形成间距为14mm的外环氧进氧通道，外环氧进氧通道与外环氧进氧腔体相连通，此设计数值的大小与出口流速和整个气化炉内的流场及温度场分布相关联，出口流速越小间隙越大，出口流速越大间隙越小，根据不同的氧气流量，控制出口流速在90-150m/s之间时，该间隙为8～20mm，水煤浆燃烧效果最佳。

环盖连通器22-7与头部环盖22-4相连接形成冷却水流动腔体，头部环盖22-4 为向火端收敛的锥形结构，中心进氧喷头22-6向火端相对于头部环盖22-4端面缩进9mm，水煤浆喷头22-1向火端相对于头部环盖22-4端面缩进2mm，中心氧喷头 22-6的出口设计成渐变缩口形式，目的是对中心氧进行加速，同时其端面相对于头部环盖22-4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，水煤浆喷头22-1的出口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，水煤浆喷头22-1的锥度更大，目的是提供更高氧气流速，使水煤浆混合物喷出烧嘴后能够被高速的氧气流“打散”，形成细小的雾滴，进行良好的雾化，以便在气化炉内达到良好的气化效果，本发明的中心进氧、水煤浆还是外环氧进氧的流通面积，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，因此，中心进氧的比例有一定的限制，一般为总氧量的 10％～20％，其余均作为外环氧进氧。中心进氧量不能太小，不然达不到对煤浆的稀释和加速作用。中心进氧量也不能太大，一方面，进氧量过大会使预混合腔的混合物流速增加太多，造成中心进氧喷头22-6出口处的磨损加重，降低烧嘴的连续使用寿命；另一方面，中心进氧量增大时，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。

环盖连通器22-7上焊接安装有位于头部环盖22-4内部的隔水环22-5，环盖连通器22-7上隔水环22-5上部加工有出水孔b、隔水环22-5下部加工有进水孔a，进一步地，本实施例的环盖连通器22-7上隔水环22-5上部均布加工有40个出水孔b、隔水环22-5下部均布加工有40个进水孔a，进水孔a的直径为6mm，出水孔b的直径为6mm，出水孔b与冷却水出水腔相连通，进水孔a与冷却水进水腔相连通，进水孔a提高水流速度，水流高速撞击环盖连通器22-7头部，增大黄热系数和换热效果，出水孔b增加环盖连通器22-7头部水流阻力，让整个环盖连通器22-7 头部充满水，避免环盖连通器22-7头部的水循环滞止区，冷却水通过冷却水进水腔经过进水孔a进入环盖连通器22-7内隔水环22-5下部区域，经过循环冷却进入环盖连通器22-7内隔水环22-5上部区域，对烧嘴头部进行循环冷却后经出水孔b 进如冷却水出水腔，隔水环22-5与烧嘴头部中心线的夹角为40°，隔水环22-5 头部距头部环盖22-4的间距为5mm，设计为5mm时，经计算冷却水的流速可达到 12m/s左右，保证高速的水流过头部环盖22-4，这样在相同的水流量下可以带走更多的热量，减少头部环盖22-4收到的热辐射，提高其使用寿命。

实施例2

上述实施例1中，本实施例的点火枪导管头部23为锥形结构，点火枪导管头部23上均布加工有4个气孔，水煤浆喷头22-1的锥形结构与环盖连通器22-7的锥形结构同心且形成间距为8mm的外环氧进氧通道，中心进氧喷头22-6向火端相对于头部环盖22-4端面缩进8mm，水煤浆喷头22-1向火端相对于头部环盖22-4 端面缩进1mm，环盖连通器22-7上隔水环22-5上部均布加工有20个出水孔b、隔水环22-5下部均布加工有20个进水孔a，进水孔a的直径为4mm，出水孔b的直径为4mm，隔水环22-5与烧嘴头部中心线的夹角为30°，水煤浆喷头22-1的锥形结构与烧嘴头部中心线的夹角为45°，隔水环22-5头部距头部环盖22-4的间距为 4mm，其余各零部件以及零部件的连接关系与实施例1完全相同。

实施例3

上述实施例1中，本实施例的点火枪导管头部23为锥形结构，点火枪导管头部23上均布加工有6个气孔，水煤浆喷头22-1的锥形结构与环盖连通器22-7的锥形结构同心且形成间距为20mm的外环氧进氧通道，中心进氧喷头22-6向火端相对于头部环盖22-4端面缩进10mm，水煤浆喷头22-1向火端相对于头部环盖22-4 端面缩进3mm，环盖连通器22-7上隔水环22-5上部均布加工有60个出水孔b、隔水环22-5下部均布加工有60个进水孔a，进水孔a的直径为8mm，出水孔b的直径为8mm，隔水环22-5与烧嘴头部中心线的夹角为45°，水煤浆喷头22-1的锥形结构与烧嘴头部中心线的夹角为60°，隔水环22-5头部距头部环盖22-4的间距为 6mm，其余各零部件以及零部件的连接关系与实施例1完全相同。

实施例4

在图4、5中，上述实施例1中，本实施例的烧嘴头部由外环氧进氧喷头29-1、冷却水夹套29-2、锥壳29-3、中心进氧喷头支撑块29-4、水煤浆喷头29-5、端盖连通器29-6、端面冷却盖29-7、中心进氧喷头29-8、外环氧进氧喷头支撑块29-9 连接构成，中心进氧喷头29-8与中心进氧套管8相连通并通过均布的中心进氧喷头支撑块29-4与水煤浆喷头29-5相连接，进一步地，中心进氧喷头29-8、水煤浆喷头29-5均为向火端收敛的锥形结构，中心进氧喷头29-8的锥形结构与烧嘴头部中心线的夹角为38°，水煤浆喷头29-5的锥形结构与烧嘴头部中心线的夹角为 52°，水煤浆喷头29-5与水煤浆套管13相连通，中心进氧喷头29-8与水煤浆喷头29-5之间形成水煤浆通道，从水煤浆套管13内进入的水煤浆通过水煤浆通道到达点火处进行碰撞、雾化、燃烧。

水煤浆喷头29-5外焊接固定有外环氧进氧喷头29-1，外环氧进氧喷头29-1 与冷却水内管18相连接，外环氧进氧喷头29-1与水煤浆喷头29-5之间通过均布的外环氧进氧喷头支撑块29-9线相连接形成外环氧进氧通道，外环氧进氧喷头 29-1背火端为环形结构、向火端为锥形结构，水煤浆喷头29-5的锥形结构与外环氧进氧喷头29-1的锥形结构同心且形成间距为14mm的外环氧进氧通道，外环氧进氧通道与外环氧进氧腔体相连通，此设计数值的大小与出口流速和整个气化炉内的流场及温度场分布相关联，出口流速越小间隙越大，出口流速越大间隙越小，根据不同的氧气流量，控制出口流速在90-150m/s之间时，该间隙为8～20mm，水煤浆燃烧效果最佳。外环氧进氧喷头29-1外焊接固定有冷却水夹套29-2，外环氧进氧喷头29-1与冷却水夹套29-2之间形成与冷却水进水腔相连通的冷却水进水通道，冷却水夹套29-2的一端与冷却水隔管21相焊接固定、另一端与端盖连通器29-6 相焊接固定连接，端盖连通器29-6上均布加工有40个进水孔a、40个出水孔b，进水孔a的直径为6mm，出水孔b的直径为6mm，冷却水夹套29-2外焊接固定有锥壳29-3，锥壳29-3一端与冷却水外管20相焊接、另一端与端面冷却盖29-7相焊接，端面冷却盖29-7的厚度L4为2mm，锥壳29-3与冷却水夹套29-2之间形成与冷却水出水腔相连通的冷却水出水通道，中心进氧喷头29-8向火端相对于端面冷却盖29-7端面缩进8～10mm，水煤浆喷头29-5向火端相对于端面冷却盖29-7端面缩进2mm，中心氧喷头29-8的出口设计成渐变缩口形式，目的是对中心氧进行加速，同时其端面相对于端面冷却盖29-7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，水煤浆喷头29-5的出口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，水煤浆喷头29-5的锥度更大，目的是提供更高氧气流速，使水煤浆混合物喷出烧嘴后能够被高速的氧气流“打散”，形成细小的雾滴，进行良好的雾化，以便在气化炉内达到良好的气化效果。

本实施例的端面冷却盖29-7中心位置加工有与水煤浆通道相适应的通孔，端面冷却盖29-7内侧加工有3圈横截面积相等的螺旋形冷却水通道，螺旋形冷却水通道的进水口与进水孔a相连通、出水口通过出水孔b与螺旋形出水通道的入口相连通，冷却水由进水孔a进入螺旋形冷却水通道，对烧嘴头部进行冷却，该设计增大对烧嘴头部的冷却面积，整个端面全部布满冷却水，避免了冷却水的达不到的区域，冷却效果更好，本实施例的旋形冷却水通道每一圈都是同心圆结构，相邻两圈之间打断后用隔板隔开，实现水路连通循环，为了保证良好的换热效果和均匀的水流速度，每一圈的面积相等，冷却水夹套29-2外表面加工有6圈横截面积相等的螺旋形出水通道，螺旋形出水通道的进水口与出水孔b相连通、出水口与冷却水出水腔体相连通，螺旋形冷却水通道内的水由出水孔b经过螺旋形出水通道流入冷却水出水腔体内，螺旋形出水通道增大烧嘴头部的冷却面积和冷却水的流速，冷却效果更好，圈数取决于冷却水流量和烧嘴头部的大小，进一步地，本实施例的螺旋形出水通道每一圈都是同心圆结构，相邻两圈之间打断后用隔板隔开，实现水路连通循环，为了保证良好的换热效果和均匀的水流速度，每一圈的横截面积相等，横截面相等保证了头部流速的均匀，进而换热系数一致，避免头部受热不均引起的材料内部热应力。

实施例5

上述实施例4中，本实施例的中心进氧喷头29-8的锥形结构与烧嘴头部中心线的夹角为30°，水煤浆喷头29-5的锥形结构与烧嘴头部中心线的夹角为45°，水煤浆喷头29-5的锥形结构与外环氧进氧喷头29-1的锥形结构同心且形成间距为 8mm的外环氧进氧通道，端盖连通器29-6上均布加工有20个进水孔a、20个出水孔b，进水孔a的直径为4mm，出水孔b的直径为4mm，端面冷却盖29-7的厚度L4 为1mm，中心进氧喷头29-8向火端相对于端面冷却盖29-7端面缩进8mm，水煤浆喷头29-5向火端相对于端面冷却盖29-7端面缩进1mm，端面冷却盖29-7内侧加工有2圈横截面积相等的螺旋形冷却水通道，冷却水夹套29-2外表面加工有5圈横截面积相等的螺旋形出水通道，其余各零部件以及零部件的连接关系与实施例1完全相同。

实施例5

上述实施例4中，本实施例的中心进氧喷头29-8的锥形结构与烧嘴头部中心线的夹角为45°，水煤浆喷头29-5的锥形结构与烧嘴头部中心线的夹角为60°，水煤浆喷头29-5的锥形结构与外环氧进氧喷头29-1的锥形结构同心且形成间距为 20mm的外环氧进氧通道，端盖连通器29-6上均布加工有60个进水孔a、60个出水孔b，进水孔a的直径为8mm，出水孔b的直径为8mm，端面冷却盖29-7的厚度L4 为3mm，中心进氧喷头29-8向火端相对于端面冷却盖29-7端面缩进10mm，水煤浆喷头29-5向火端相对于端面冷却盖29-7端面缩进3mm，端面冷却盖29-7内侧加工有4圈横截面积相等的螺旋形冷却水通道，冷却水夹套29-2外表面加工有8圈横截面积相等的螺旋形出水通道，其余各零部件以及零部件的连接关系与实施例1完全相同。

本发明一体化水煤浆烧嘴的点火方式，由以下步骤组成：

S1、向点火燃料进气管31内通入燃料气；

S2、2s后，启动气缸1，气缸1推动点火杆27移动至烧嘴头部点火位置；

S3、1s后，启动点火杆27点火，点火时间持续15s；

S4、启动点火杆27的同时，向外环氧进氧管道25内通入氧气，水煤浆进口管道12、中心进氧管道内28通入保护氮气；

S5、燃气被点着后气缸1反向移动，退出点火杆27到原位置；待耐火砖热壁炉炉壁和炉膛温度达到900℃～1000℃以上，水冷壁气化炉炉内压力或温度设定值时，水煤浆进口管道12、中心进氧管道内28停止通入保护氮气，水煤浆进口管道 12内通入水煤浆；

S6、水煤浆通入1～2S后，中心进氧管道28内通入氧气进行燃烧。

Claims (8)

1.一种一体化水煤浆烧嘴,其特征在于：烧嘴本体一端设置有烧嘴头部、另一端设置有第三三通，第三三通的一端与外环氧进氧管道相连通、另一端与设置有吊耳的第六连接法兰相连接，第六连接法兰与第五连接法兰相连接，第三三通内设置有水煤浆套管，水煤浆套管一端与烧嘴头部相连通、另一端与第二三通相连通，第二三通一端与第四连接法兰相连接、另一端与水煤浆进口管道相连通，第二三通设置有插入水煤浆套管内部的中心进氧套管，第四连接法兰与第三连接法兰相连接，中心进氧套管的一端与烧嘴头部相连通、另一端与第一三通相连通，第一三通的一端与第二连接法兰相连接、另一端与中心进氧管道相连通，第二连接法法兰与第一连接法兰相连接，第一三通内设置有插入中心进氧套管内的点火枪导管，点火导管向火端设置有点火导管头部，第一连接法兰通过连接套管与高压氮气密封函相连接，连接套管上连通设置有点火燃料进气管，连接套管内设置有点火枪，点火枪的点火杆伸入点火枪导管内，点火枪的端部与气缸相连接，所述的烧嘴本体为：水煤浆套管外部设置有冷却水内管，水煤浆套管和冷却水内管之间形成外环氧进氧腔体，冷却水内管外部依次设置有冷却水隔管、冷却水外管，冷却水隔管与冷却水内管之间形成冷却水进水腔，冷却水隔管与冷却水外管之间形成冷却水出水腔，冷却水进水管道贯穿冷却水外管与冷却水进水腔相连通，冷却水出水管道贯穿冷却水外管及冷却水隔管与冷却水出水腔体相连通，冷却水外管一端设置有冷却水环盖，冷却水环盖封闭冷却水进水腔和冷却水出水腔一端，冷却水进水腔和冷却水出水腔另一端与烧嘴头部相连通。

2.根据权利要求1所述的一体化水煤浆烧嘴，其特征在于所述的高压氮气密封函为：上压盖和下压盖之间设置有中空的密封腔体，密封腔体两端与点火枪接触部分均设置有轴套，密封腔体上连通设置有密封氮气导管，密封氮气导管端部设置有密封氮气入口，上压盖和下压盖与密封腔体接触的部分均设置有O形密封圈，上压盖和下压盖与点火枪接触部分靠近轴套端均设置Y形密封圈，上压盖和下压盖与点火枪接触部分均设置有防尘圈和导向环，导向环位于防尘圈和Y形密封圈之间。

3.根据权利要求1所述的一体化水煤浆烧嘴，其特征在于所述的烧嘴头部为：中心进氧喷头与中心进氧套管相连通并通过均布的中心进氧喷头支撑块与水煤浆喷头相连接，中心进氧喷头与水煤浆喷头之间形成水煤浆通道，水煤浆喷头与水煤浆套管相连通，水煤浆喷头通过水煤浆喷头支撑块与环盖连通器相连接，水煤浆喷头与环盖连通器之间形成外环氧进氧通道，外环氧进氧通道与外环氧进氧腔体相连通，环盖连通器与头部环盖相连接形成冷却水流动腔体，中心进氧喷头向火端相对于头部环盖端面缩进8～10mm，水煤浆喷头向火端相对于头部环盖端面缩进1～3mm，环盖连通器上设置有位于头部环盖内部的隔水环，环盖连通器上隔水环上部加工有出水孔、隔水环下部加工有进水孔，出水孔与冷却水出水腔相连通，进水孔与冷却水进水腔相连通。

4.根据权利要求3所述的一体化水煤浆烧嘴，其特征在于：所述的中心进氧喷头、水煤浆喷头均为向火端收敛的锥形结构，中心进氧喷头的锥形结构与烧嘴头部中心线的夹角为30°～45°，水煤浆喷头的锥形结构与烧嘴头部中心线的夹角为45°～60°，环盖连通器背火端为圆环形结构、向火端为锥形结构，水煤浆喷头的锥形结构与环盖连通器的锥形结构同心且形成间距为8～20mm的外环氧进氧通道，环盖连通器上隔水环上部均布加工有20～60个出水孔、隔水环下部均布加工有20～60个进水孔，进水孔的直径为4～8mm，出水孔的直径为4～8mm，头部环盖为向火端收敛的锥形结构，隔水环与烧嘴头部中心线的夹角为30°～45°，隔水环头部距头部环盖的间距为4～6mm。

5.根据权利要求1所述的一体化水煤浆烧嘴，其特征在于所述的烧嘴头部为：中心进氧喷头与中心进氧套管相连通并通过均布的中心进氧喷头支撑块与水煤浆喷头相连接，中心进氧喷头与水煤浆喷头之间形成水煤浆通道，水煤浆喷头与水煤浆套管相连通，水煤浆喷头外设置有外环氧进氧喷头，外环氧进氧喷头与冷却水内管相连接，外环氧进氧喷头与水煤浆喷头之间通过均布的外环氧进氧喷头支撑块线相连接形成外环氧进氧通道，外环氧进氧通道与外环氧进氧腔体相连通，外环氧进氧喷头外设置有冷却水夹套，外环氧进氧喷头与冷却水夹套之间形成与冷却水进水腔相连通的冷却水进水通道，冷却水夹套的一端与冷却水隔管相连接、另一端与端盖连通器相连接，冷却水夹套外设置有锥壳，锥壳一端与冷却水外管相连接、另一端与端面冷却盖相连接，锥壳与冷却水夹套之间形成与冷却水出水腔相连通的冷却水出水通道，中心进氧喷头向火端相对于端面冷却盖端面缩进8～10mm，水煤浆喷头向火端相对于端面冷却盖端面缩进1～3mm，端盖连通器上加工有连通端面冷却盖进水口的进水孔和连通端面冷却盖出水端的出水孔。

6.根据权利要求5所述的一体化水煤浆烧嘴，其特征在于：所述的中心进氧喷头、水煤浆喷头均为向火端收敛的锥形结构，中心进氧喷头的锥形结构与烧嘴头部中心线的夹角为30°～45°，水煤浆喷头的锥形结构与烧嘴头部中心线的夹角为45°～60°，外环氧进氧喷头背火端为环形结构、向火端为锥形结构，水煤浆喷头的锥形结构与外环氧进氧喷头的锥形结构同心且形成间距为8～20mm的外环氧进氧通道，冷却水夹套外表面加工有5～8圈横截面积相等的螺旋形出水通道，螺旋形出水通道的一端与冷却水出水腔相连通、另一端与出水孔相连通，端面冷却盖中心位置加工有与水煤浆通道相适应的通孔，端面冷却盖内侧加工有2～4圈横截面积相等的螺旋形冷却水通道，螺旋形冷却水通道的进水口与进水孔相连通、出水口通过出水孔与螺旋形出水通道的入口相连通，端面冷却盖的厚度L4为1～3mm，端盖连通器上均布加工有20～60个进水孔、20～60个出水孔，进水孔的直径为4～8mm，出水孔的直径为4～8mm。

7.根据权利要求1所述的一体化水煤浆烧嘴，其特征在于：所述的点火枪导管头部为锥形结构，点火枪导管头部均布加工有4～6个气孔。

8.上述权利要求1～7任意一项所述的一体化水煤浆烧嘴的点火方式，其特征在于由以下步骤组成：

S1、向点火燃料进气管内通入燃料气；

S2、2s后，启动气缸，气缸推动点火杆移动至烧嘴头部点火位置；

S3、1s后，启动点火杆点火，点火时间持续15s；

S4、启动点火杆的同时，向外环氧进氧管道内通入氧气，水煤浆进口管道、中心进氧管道内通入保护氮气；

S5、燃气被点着后气缸反向移动，退出点火杆到原位置；待耐火砖热壁炉炉壁和炉膛温度达到900℃～1000℃以上，水冷壁气化炉炉内压力或温度设定值时，水煤浆进口管道、中心进氧管道内停止通入保护氮气，水煤浆进口管道内通入水煤浆；

S6、水煤浆通入1～2S后，中心进氧管道内通入氧气进行燃烧。