CN109825333B - 一种带中心氧调节功能的工艺烧嘴装置 - Google Patents
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Abstract
一种带中心氧调节功能的工艺烧嘴装置，包括调节装置、中心氧管、水煤浆管、外氧管、调节杆、导向定位环、中心氧喷头、水煤浆喷头以及外氧喷头；中心氧管装设在水煤浆管内，水煤浆管下端设有水煤浆喷头；水煤浆管装设在外氧管内；外氧管下端设有外氧喷头；调节杆装设在中心氧管内，通过设置在中心氧管内部的导向定位环对调节杆导向定位；中心氧管的下端连接有中心氧喷头，中心氧管的上端设置有调节装置，通过调整调节杆与中心氧喷头端面的相对距离从而调节中心氧的流通截面积。本发明通过在线调整调节杆与中心氧喷头之间的匹配关系，从而调整中心氧的流通截面积，来实现对中心氧量的调节，无需使用氧气调节阀，调节更灵活，调节范围更广。
Description
技术领域
本发明涉及水煤浆气化的煤化工领域，具体涉及一种带中心氧调节功能的工艺烧嘴装置。
背景技术
工艺烧嘴是水煤浆加压气化工艺的核心设备，其性能直接影响气化工艺的运行效果。公知的水煤浆工艺烧嘴结构由同轴套置的3层通道构成，外流道和内流道输送氧气，分别称为外环氧和中心氧；中流道输送水煤浆。水煤浆与中心氧在烧嘴内预混后，再与外环氧在烧嘴外混合进行雾化燃烧气化，为三流式内外混合雾化形式。
中心氧的比例一般为总氧量的5％～25％(体积分数)。中心氧量不能太小，不然达不到与煤浆的预混效果，影响雾化；中心氧量也不能太大，否则会造成煤浆喷头的剧烈磨损，降低烧嘴的使用寿命。并且中心氧量的大小会直接影响烧嘴出口火焰的长度，中心氧量太小，炉内火焰中心靠上，会造成气化炉顶超温，渣口压差升高；中心氧量太大，炉内火焰变得细长，煤粉颗粒在炉内停留时间缩短，气化效率降低，甚至火焰直冲炉底，会影响激冷环的运行。因此在操作过程中，需要根据气化炉运行情况对中心氧比例进行调整。
实际操作过程中，由于烧嘴结构尺寸固定而无法调整，中心氧量都是通过中心氧管线上的氧气调节阀来调节的。鉴于工作介质纯氧的特殊性，目前国内氧气调节阀大都依赖进口，成本居高不下。并且由于调节阀会引入流阻，实际过程中往往会造成中心氧量偏小而达不到设计值，影响运行过程中心氧的调节范围。
发明内容
本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提出一种无需使用氧气调节阀而实现中心氧量调节的工艺烧嘴装置。本发明提出的带中心氧调节功能的水煤浆工艺烧嘴装置，通过自身结构的在线调整来实现对中心氧量的调节功能。
本发明采用的技术方案是：
一种带中心氧调节功能的工艺烧嘴装置，包括：调节装置、中心氧管、水煤浆管、外氧管、调节杆、导向定位环、中心氧喷头、水煤浆喷头以及外氧喷头；
所述中心氧管装设在水煤浆管内，中心氧管的侧壁上设有中心氧进口，水煤浆管下端设有水煤浆喷头；所述水煤浆管装设在外氧管内，水煤浆管侧壁设有水煤浆进口；所述外氧管下端设有外氧喷头，外氧管侧壁设有外氧进口；
调节杆装设在中心氧管内，通过设置在中心氧管内部的导向定位环对调节杆导向定位；中心氧管的下端连接有中心氧喷头，中心氧管的上端设置有调节装置，调节调节杆沿轴向运动，通过调整调节杆与中心氧喷头端面的相对距离从而调节中心氧的流通截面积。
还包括第一连接法兰、第二连接法兰以及烧嘴安装法兰；水煤浆管顶端焊接有第一连接法兰，将水煤浆管顶端封闭；外氧管的顶端焊接有第二连接法兰，将外氧管顶端封闭；该外氧管外壁焊接有烧嘴安装法兰。
还包括冷却水保护装置，设置在外氧管的外侧给外氧管降温。
调节装置包括调节执行机构、密封件和执行机构安装法兰；调节执行机构通过执行机构安装法兰安装在中心氧管的上端，调节杆穿过执行机构安装法兰，与调节执行机构相连，在调节执行机构的驱动下实现调节杆的轴向运动，密封件实现执行机构安装法兰和调节杆之间的动密封。
中心氧管、水煤浆管、外氧管、调节杆、中心氧喷头、水煤浆喷头以及外氧喷头同轴。
中心氧喷头、水煤浆喷头以及外氧喷头均为收缩圆锥结构。
中心氧进口和外氧进口所进入的气体氧化剂同源，外氧进口为主氧进口，外氧进口进入氧化剂的流量占总流量的70％～95％。中心氧调节范围为5％～30％。
水煤浆进口供入水煤浆、多元料浆、渣油或其他液体燃料。所述气体氧化剂包括氧气、空气或其他氧化剂。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明所述工艺烧嘴装置，通过在线调整调节杆与中心氧喷头之间的匹配关系，从而调整中心氧的流通截面积，来实现对中心氧量的调节，无需使用氧气调节阀，成本更低，调节更灵活，调节范围更广。
(2)本发明所述的工艺烧嘴装置，调节杆流量调节产生的管道流阻为管道流阻，仅为阀门流阻的十分之一，远小于氧阀带来的阀门流阻，避免了实际运行中中心氧量偏小，影响中心氧的调节范围,尤其适用于氧气主管来流压力偏低的工作环境，节约了氧气线路的动力消耗。
(3)中心氧进口和外氧进口所进入的气体氧化剂同源，外氧进口为主氧进口，外氧进口进入氧化剂的流量占总流量的70％～95％，中心氧调节范围为 5％～30％，实验证明氧气在这个分配调节范围内，水煤浆的雾化效果最佳，喷射出的固体颗粒雾化半径最小，在气化炉内的运行工况最优。
附图说明
图1为本发明所述的一种带中心氧调节功能的工艺烧嘴装置示意图。
图2为本发明的工作原理示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提出一种带中心氧调节功能的工艺烧嘴装置，包括：调节装置、中心氧管4、水煤浆管6、外氧管8、调节杆10、导向定位环11、中心氧喷头12、水煤浆喷头13以及外氧喷头14；其中调节杆10、中心氧管4、水煤浆管6及外氧管8由内向外同轴布置。
所述中心氧管4装设在水煤浆管6内，中心氧管4的侧壁上设有中心氧进口 15，水煤浆管6下端设有水煤浆喷头13；所述水煤浆管6装设在外氧管8内，水煤浆管6侧壁设有水煤浆进口16；所述外氧管8下端设有外氧喷头12，外氧管8侧壁设有外氧进口17；
调节杆10装设在中心氧管4内，通过设置在中心氧管4内部的导向定位环11对调节杆10导向定位，用以保证调节杆10在移动过程中与中心氧管4的同心度。中心氧管4的下端连接有中心氧喷头12，中心氧管4的上端设置有调节装置，调节调节杆10沿轴向运动，通过调整调节杆10与中心氧喷头12端面的相对距离从而调节中心氧的流通截面积。
进一步的，本发明提出的带中心氧调节功能的工艺烧嘴装置还包括第一连接法兰5、第二连接法兰7以及烧嘴安装法兰9；水煤浆管6顶端焊接有第一连接法兰5，将水煤浆管6顶端封闭；外氧管8的顶端焊接有第二连接法兰7，将外氧管8顶端封闭；该外氧管8外壁焊接有烧嘴安装法兰9。
更进一步的，为延长烧嘴使用寿命，本发明提出的带中心氧调节功能的工艺烧嘴装置还包括冷却水保护装置，设置在外氧管8的外侧给外氧管8降温。冷却水保护装置可以为水夹套或盘管型冷却。
调节装置包括调节执行机构1、密封件2和执行机构安装法兰3；调节执行机构1通过执行机构安装法兰3安装在中心氧管4的上端，调节杆10穿过执行机构安装法兰3，与调节执行机构1相连，在调节执行机构1的驱动下实现调节杆10的轴向运动，密封件2实现执行机构安装法兰3和调节杆10之间的动密封。
调节执行机构1可以为电动、气动、液压等自动执行机构，也可以为手动执行机构，用来驱动调节杆10动作，产生一定上下位移,并且该位移值可控制。
中心氧管4、水煤浆管6、外氧管8、调节杆10、中心氧喷头12、水煤浆喷头13以及外氧喷头14同轴。
中心氧喷头12、水煤浆喷头13以及外氧喷头14均为收缩圆锥结构。
中心氧进口15和外氧进口17所进入的气体氧化剂同源，外氧进口17为主氧进口，外氧进口17进入氧化剂的流量占总流量的70％～95％。中心氧调节范围为5％～30％。所述气体氧化剂包括氧气、空气或其他氧化剂。水煤浆进口16供入水煤浆、多元料浆、渣油或其他液体燃料。
本发明的主要工作过程如下：
通过调节执行机构1驱动调节杆10上下动作，来调整调节杆10与中心氧喷头12端面的相对距离(如图2所示L1、L2、L3)，从而调节中心氧的流通截面积，进而影响中心氧与环氧的分配比例，达到调节中心氧量的目的。中心氧调节范围可达到5％～30％。
目前国内氧气调节阀大都依赖进口，单台氧阀采购成本数万元甚至十余万元，占用了较多的项目投建采购成本；且氧阀有易损件耗材，项目运行后氧阀每年的运行维护成本也十分可观，如果维护不好发生阀门故障，会直接导致气化装置停车，带来巨大的间接经济损失。本发明涉及的一种带中心氧调节功能的工艺烧嘴装置，通过工艺烧嘴自身结构的在线调整来实现中心氧量的调节功能，取消了价格昂贵的中心氧管道氧阀，节约了项目投建成本；工艺烧嘴增设的调节装置和调节杆结构简单，无需维护，安全可靠，极大的降低了项目的设备运行成本。
由调节杆的流量调节原理可知，调节杆流量调节产生的管道流阻为管道流阻，仅为阀门流阻的十分之一，远小于氧阀带来的阀门流阻，避免了实际运行中中心氧量偏小，影响中心氧的调节范围,尤其适用于氧气主管来流压力偏低的工作环境，节约了氧气线路的动力消耗。
以上已经结合了本发明的最优选实施例对本发明的一种带中心氧调节功能的工艺烧嘴装置作出了详细的描述，然而本领域的技术人员可以认识到，在不背离本发明的实质和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变化。应当认为本发明的实施例是描述性的，而非限定性的，本发明的范围应当根据所附的独立权利要求加以确定。
Claims (8)
1.一种带中心氧调节功能的工艺烧嘴装置，其特征在于包括：调节装置、中心氧管(4)、水煤浆管(6)、外氧管(8)、调节杆(10)、导向定位环(11)、中心氧喷头(12)、水煤浆喷头(13)以及外氧喷头(14)；
所述中心氧管(4)装设在水煤浆管(6)内，中心氧管(4)的侧壁上设有中心氧进口(15)，水煤浆管(6)下端设有水煤浆喷头(13)；所述水煤浆管(6)装设在外氧管(8)内，水煤浆管(6)侧壁设有水煤浆进口(16)；所述外氧管(8)下端设有外氧喷头(14)，外氧管(8)侧壁设有外氧进口(17)；
调节杆(10)装设在中心氧管(4)内，通过设置在中心氧管(4)内部的导向定位环(11)对调节杆(10)导向定位；中心氧管(4)的下端连接有中心氧喷头(12)，中心氧管(4)的上端设置有调节装置，调节调节杆(10)沿轴向运动，通过调整调节杆(10)与中心氧喷头(12)端面的相对距离从而调节中心氧的流通截面积；
工艺烧嘴装置还包括第一连接法兰(5)、第二连接法兰(7)以及烧嘴安装法兰(9)；水煤浆管(6)顶端焊接有第一连接法兰(5)，将水煤浆管(6)顶端封闭；外氧管(8)的顶端焊接有第二连接法兰(7)，将外氧管(8)顶端封闭；该外氧管(8)外壁焊接有烧嘴安装法兰(9)；
工艺烧嘴装置还包括冷却水保护装置，设置在外氧管(8)的外侧给外氧管(8)降温。
2.根据权利要求1所述的一种带中心氧调节功能的工艺烧嘴装置，其特征在于：调节装置包括调节执行机构(1)、密封件(2)和执行机构安装法兰(3)；调节执行机构(1)通过执行机构安装法兰(3)安装在中心氧管(4)的上端，调节杆(10)穿过执行机构安装法兰(3)，与调节执行机构(1)相连，在调节执行机构(1)的驱动下实现调节杆(10)的轴向运动，密封件(2)实现执行机构安装法兰(3)和调节杆(10)之间的动密封。
3.根据权利要求1所述的一种带中心氧调节功能的工艺烧嘴装置，其特征在于：中心氧管(4)、水煤浆管(6)、外氧管(8)、调节杆(10)、中心氧喷头(12)、水煤浆喷头(13)以及外氧喷头(14)同轴。
4.根据权利要求1所述的一种带中心氧调节功能的工艺烧嘴装置，其特征在于：中心氧喷头(12)、水煤浆喷头(13)以及外氧喷头(14)均为收缩圆锥结构。
5.根据权利要求1所述的一种带中心氧调节功能的工艺烧嘴装置，其特征在于：中心氧进口(15)和外氧进口(17)所进入的气体氧化剂同源，外氧进口(17)为主氧进口，外氧进口(17)进入氧化剂的流量占总流量的70％～95％。
6.根据权利要求1所述的一种带中心氧调节功能的工艺烧嘴装置，其特征在于：中心氧调节范围为5％～30％。
7.根据权利要求1所述的一种带中心氧调节功能的工艺烧嘴装置，其特征在于：水煤浆进口(16)供入水煤浆、多元料浆、渣油或其他液体燃料。
8.根据权利要求5所述的一种带中心氧调节功能的工艺烧嘴装置，其特征在于：所述气体氧化剂包括氧气、空气或其他氧化剂。
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