CN110628464A - 一种三相共喷粉煤烧嘴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三相共喷粉煤烧嘴，包括依次连接的烧嘴头部、转接件和烧嘴身部；烧嘴身部包括由多层套筒结构依次套设形成的多级通道，该多级通道从内到外依次为粉煤通道、氧气通道、水通道和冷却水夹套；烧嘴头部包括从内到外依次套设的粉煤出口通道、氧气出口通道和设有雾化器的水出口通道；转接件包括圆形的转接件主体、设在转接件主体中心的粉煤贯通孔、多个氧气贯通孔、多个水贯通孔、多个冷却水进水贯通孔以及多个冷却水出水贯通孔。本发明将氧蒸汽混合进料改为氧气、水单独进料，从而降低了氧气的供应温度，可使相关的氧气供应路的材料等级大幅降低，节约装置建设成本。

Description

一种三相共喷粉煤烧嘴

技术领域

本发明属于煤气化技术领域，涉及一种粉煤烧嘴，具体涉及一种三相共喷粉煤烧嘴。

背景技术

在煤化工领域，特别是在干煤粉加压气化领域，粉煤工艺烧嘴是整个气化装置的关键设备，粉煤工艺烧嘴的主要作用是将用气体(氮气或二氧化碳)携带的煤粉和氧气与过热蒸汽的混合物，通入到一定温度和压力的气化炉中进行反应。而氧气与过热蒸汽的供应，需将该管路的供料温度提高到180℃以上，且蒸汽需保证为过热蒸汽，以避免发生露点腐蚀，导致供应管路和相关设备的损坏。但随着温度的升高，必然导致相关的设备及管路的设计等级成倍数增长，设备的压力等级和使用材料要求均会大幅提高，按保守估计单一一条氧蒸汽混合供应管线的成本至少为200万元。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种三相共喷粉煤烧嘴，克服现有粉煤烧嘴设备结构复杂、成本造价高等缺陷。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种三相共喷粉煤烧嘴，包括依次连接的烧嘴头部、转接件和烧嘴身部；

所述烧嘴身部包括由多层套筒结构依次套设形成的多级通道，该多级通道从内到外依次为粉煤通道、氧气通道、水通道和冷却水夹套；所述冷却水夹套包括从内到外套设的冷却水进水通道和冷却水出水通道；

所述烧嘴头部包括从内到外依次套设的粉煤出口通道、氧气出口通道和设有雾化器的水出口通道；在水出口通道外圈设有相互连通的冷却水进水通道端部环槽和冷却水出水通道端部环槽；

所述转接件包括圆形的转接件主体、设在转接件主体中心的能分别与粉煤通道和粉煤出口通道连通的粉煤贯通孔、围绕粉煤贯通孔布设的能连通氧气通道和氧气出口通道的多个氧气贯通孔、围绕氧气贯通孔布设的能连通水通道和水出口通道的多个水贯通孔、围绕水贯通孔布设的能连通冷却水进水通道和冷却水进水通道端部环槽的多个冷却水进水贯通孔以及围绕冷却水进水贯通孔布设的能连通冷却水出水通道和冷却水出水通道端部环槽的多个冷却水出水贯通孔。

本发明还包括如下技术特征：

具体的，所述粉煤通道、氧气通道、水通道和冷却水夹套均同轴布设；

所述粉煤出口通道、氧气出口通道、水出口通道、冷却水进水通道端部环槽和冷却水出水通道端部环槽均同轴布设；

所述粉煤贯通孔位于转接件主体中心位置，多个氧气贯通孔、多个水贯通孔、多个冷却水进水贯通孔以及多个冷却水出水贯通孔均分别位于以转接件主体中心为圆心的圆上；氧气贯通孔、水贯通孔、冷却水进水贯通孔以及冷却水出水贯通孔所在圆的半径依次增大。

具体的，所述粉煤贯通孔的两端设有与粉煤贯通孔同轴同半径的第一环形凸起，转接件两侧的第一环形凸起能分别与形成粉煤通道的通道侧壁端部和形成粉煤出口通道的通道侧壁端部焊接，确保粉煤通道、粉煤贯通孔和粉煤出口通道形成的通道为用以通过粉煤的密封通道。

具体的，在所述氧气贯通孔和水贯通孔之间设有以转接件中心为圆心的第二环形凸起，转接件两侧的第二环形凸起能分别与形成氧气通道的通道侧壁端部和形成氧气出口通道的通道侧壁端部焊接，确保氧气通道、氧气贯通孔和氧气出口通道形成的通道为用以通过氧气的密封通道。

具体的，在所述水贯通孔和冷却水进水贯通孔之间设有以转接件中心为圆心的第三环形凸起，转接件两侧的第三环形凸起能分别与形成水通道的通道侧壁端部和形成水出口通道的通道侧壁端部焊接，确保水通道、水贯通孔和水出口通道形成的通道为用以通过水的密封通道。

具体的，在所述冷却水进水贯通孔和冷却水出水贯通孔之间设有以转接件中心为圆心的第四环形凸起，转接件两侧的第四环形凸起能分别与形成冷却水进水通道的通道侧壁端部和形成冷却水进水通道端部环槽的环槽侧壁端部焊接，确保冷却水进水通道、冷却水进水贯通孔和冷却水进水通道端部环槽形成的通道为用以通过冷却水的密封通道；

在所述冷却水出水贯通孔外圈设有以转接件中心为圆心的第五环形凸起，转接件两侧的第五环形凸起能分别与形成冷却水出水通道的通道侧壁端部和形成冷却水出水通道端部环槽的环槽侧壁端部焊接，确保冷却水出水通道、冷却水出水贯通孔和冷却水出水通道端部环槽形成的通道为用以通过冷却水的密封通道。

具体的，在所述粉煤通道入口处设有粉煤入口法兰；所述氧气通道上设有氧气入口及设在氧气入口上的氧气入口法兰；所述水通道上设有水入口及设在水入口上的水入口法兰；所述冷却水进水通道上设有冷却水入口及设在冷却水入口上的冷却水入口法兰；所述冷却水出水通道上设有冷却水出口及设在冷却水出口上的冷却水出口法兰；所述冷水水出水通道外壁上设有与烧嘴身部同轴的安装法兰。

具体的，所述氧气入口法兰、水入口法兰、冷却水入口法兰和冷却水出口法兰所在中心轴线均与烧嘴身部所在中心轴线垂直。

具体的，设在水出口通道内的所述雾化器的结构为沿圆周均布的翅片结构，翅片的厚度1～3mm；翅片的数量为20～40片，每个翅片与轴向均有10～40°的夹角，能够使水在通道内充分旋流后喷出烧嘴。

本发明与现有技术相比，有益的技术效果是：

(Ⅰ)本发明将水通道引入到烧嘴中，取代了氧蒸汽混合气中的蒸汽，通过此改变可将氧蒸汽混合进料改为氧气、水分单独进料，从而降低了氧气的供应温度，可使温度由180℃将至25℃，可使相关的氧气供应路的材料等级大幅降低，节约装置建设成本；而且氧气供应管线将不再可能发生露点腐蚀，保证了装置运行安全。

(Ⅱ)本发明中，烧嘴头部与烧嘴身部通过一转接件焊接，此结构便于烧嘴的维修切割，且有利于保证烧嘴的同心度。

(Ⅲ)本发明的水出口通道的口部间隙为0.5-2mm，有利于水液膜的形成。在水通道中布置有雾化旋流结构，具体为焊接翅片式或整体铣槽结构，有利入炉水压力和流量的稳定。

(Ⅳ)本发明可使烧嘴氧气管路的供应温度大幅降低，无论是在经济性或是在安全性方面均会显著提升；水通道不仅可使用常见工艺水，也可通入工业废水进行气化炉中进行燃烧，在气化炉的高温高压条件下更有利于水中杂质的完全转化。可成为企业处理自身工业废水的有效途径。、仅对烧嘴的部分管口方位进行调整，在烧嘴内部进行通道进行重新调整，不对烧嘴主体结构及与气化炉的对接尺寸做出改变，对业主现有装置改动小、无损坏；同时继承了原有烧嘴设计的优点。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的转接件结构示意图；

图3为本发明的转接件与烧嘴头部连接结构示意图；

图4为本发明的烧嘴头部局部放大图；

图5为本发明的烧嘴身部结构示意图；

图6为本发明的转接件与烧嘴身部连接示意图；

图7为本发明的雾化器结构示意图；

图中各标号表示为:1-烧嘴头部，2-转接件，3-烧嘴身部，4-雾化器；

11-粉煤出口通道，12-氧气出口通道，13-水出口通道，141-冷却水进水通道端部环槽，142-冷却水出水通道端部环槽；

20-转接件主体，21-粉煤贯通孔，211-第一环形凸起，22-氧气贯通孔，221-第二环形凸起，23-水贯通孔，231-第三环形凸起，24-冷却水进水贯通孔，241-第四环形凸起，25-冷却水出水贯通孔，251-第五环形凸起；

31-粉煤通道，311-粉煤入口法兰，32-氧气通道，321-氧气入口，322-氧气入口法兰，33-水通道，331-水入口，332-水入口法兰，34-冷却水夹套，341-冷却水进水通道，3411-冷却水入口，3412-冷却水入口法兰，342-冷却水出水通道，3421-冷却水出口，3422-冷却水出口法兰，35-安装法兰。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1至图7所示，一种三相共喷粉煤烧嘴，包括依次连接的烧嘴头部1、转接件2和烧嘴身部3；烧嘴身部3包括由多层套筒结构依次套设形成的多级通道，该多级通道从内到外依次为粉煤通道31、氧气通道32、水通道33和冷却水夹套34；冷却水夹套34包括从内到外套设的冷却水进水通道341和冷却水出水通道342；烧嘴头部1包括从内到外依次套设的粉煤出口通道11、氧气出口通道12和设有雾化器4的水出口通道13；在水出口通道13外圈设有相互连通的冷却水进水通道端部环槽141和冷却水出水通道端部环槽142；转接件2包括圆形的转接件主体20、设在转接件主体20中心的能分别与粉煤通道31和粉煤出口通道11连通的粉煤贯通孔21、围绕粉煤贯通孔21布设的能连通氧气通道32和氧气出口通道12的多个氧气贯通孔22、围绕氧气贯通孔22布设的能连通水通道33和水出口通道13的多个水贯通孔23、围绕水贯通孔23布设的能连通冷却水进水通道341和冷却水进水通道端部环槽141的多个冷却水进水贯通孔24以及围绕冷却水进水贯通孔24布设的能连通冷却水出水通道342和冷却水出水通道端部环槽142的多个冷却水出水贯通孔25。

在本实施例中，烧嘴头部1的氧气出口通道12在出口处为锥形的缩口结构，且氧气出口通道12在出口处的通道缝隙变小，有利于氧气加速喷出并喷向前方中心位置；水出口通道13在出口处为锥形的缩口结构，且水出口通道13的口部间隙为0.5-2mm，有利于水液膜的形成，并喷向前方中心位置。

粉煤通道31、氧气通道32、水通道33和冷却水夹套34均同轴布设；粉煤出口通道11、氧气出口通道12、水出口通道13、冷却水进水通道端部环槽141和冷却水出水通道端部环槽142均同轴布设；粉煤贯通孔21位于转接件主体20中心位置，多个氧气贯通孔22、多个水贯通孔23、多个冷却水进水贯通孔24以及多个冷却水出水贯通孔25均分别位于以转接件主体20中心为圆心的圆上；氧气贯通孔22、水贯通孔23、冷却水进水贯通孔24以及冷却水出水贯通孔25所在圆的半径依次增大。

粉煤贯通孔21的两端设有与粉煤贯通孔21同轴同半径的第一环形凸起211，转接件两侧的第一环形凸起211能分别与形成粉煤通道31的通道侧壁端部和形成粉煤出口通道11的通道侧壁端部焊接，确保粉煤通道31、粉煤贯通孔21和粉煤出口通道11形成的通道为用以通过粉煤的密封通道。

在氧气贯通孔22和水贯通孔23之间设有以转接件20中心为圆心的第二环形凸起221，转接件两侧的第二环形凸起221能分别与形成氧气通道32的通道侧壁端部和形成氧气出口通道12的通道侧壁端部焊接，确保氧气通道32、氧气贯通孔22和氧气出口通道12形成的通道为用以通过氧气的密封通道。

在水贯通孔23和冷却水进水贯通孔24之间设有以转接件20中心为圆心的第三环形凸起231，转接件20两侧的第三环形凸起231能分别与形成水通道33的通道侧壁端部和形成水出口通道13的通道侧壁端部焊接，确保水通道33、水贯通孔23和水出口通道13形成的通道为用以通过水的密封通道。

在冷却水进水贯通孔24和冷却水出水贯通孔25之间设有以转接件20中心为圆心的第四环形凸起241，转接件20两侧的第四环形凸起241能分别与形成冷却水进水通道341的通道侧壁端部和形成冷却水进水通道端部环槽141的环槽侧壁端部焊接，确保冷却水进水通道341、冷却水进水贯通孔24和冷却水进水通道141端部环槽形成的通道为用以通过冷却水的密封通道；在冷却水出水贯通孔25外圈设有以转接件20中心为圆心的第五环形凸起251，转接件20两侧的第五环形凸起251能分别与形成冷却水出水通道342的通道侧壁端部和形成冷却水出水通道端部环槽142的环槽侧壁端部焊接，确保冷却水出水通道342、冷却水出水贯通孔25和冷却水出水通道端部环槽142形成的通道为用以通过冷却水的密封通道。

在粉煤通道31入口处设有粉煤入口法兰311；氧气通道32上设有氧气入口321及设在氧气入口321上的氧气入口法兰322；水通道33上设有水入口331及设在水入口331上的水入口法兰332；冷却水进水通道341上设有冷却水入口3411及设在冷却水入口3411上的冷却水入口法兰3412；冷却水出水通道342上设有冷却水出口3421及设在冷却水出口3421上的冷却水出口法兰3422；冷水水出水通道342外壁上设有与烧嘴身部3同轴的安装法兰35。

氧气入口法兰322、水入口法兰332、冷却水入口法兰3412和冷却水出口法兰3422所在中心轴线均与烧嘴身部3所在中心轴线垂直，方便连接氧气源、水源和冷却水源。

如图7所示，设在水出口通道13内的所述雾化器4的结构为沿氧气出口通道的外侧壁圆周均布的翅片结构，翅片的厚度1～3mm；翅片的数量为20～40片，每个翅片与轴向均有10～40°的夹角，能够使水在通道内充分旋流后喷出烧嘴。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种三相共喷粉煤烧嘴，其特征在于，包括依次连接的烧嘴头部(1)、转接件(2)和烧嘴身部(3)；

所述烧嘴身部(3)包括由多层套筒结构依次套设形成的多级通道，该多级通道从内到外依次为粉煤通道(31)、氧气通道(32)、水通道(33)和冷却水夹套(34)；所述冷却水夹套(34)包括从内到外套设的冷却水进水通道(341)和冷却水出水通道(342)；

所述烧嘴头部(1)包括从内到外依次套设的粉煤出口通道(11)、氧气出口通道(12)和设有雾化器(4)的水出口通道(13)；在水出口通道(13)外圈设有相互连通的冷却水进水通道端部环槽(141)和冷却水出水通道端部环槽(142)；

所述转接件(2)包括圆形的转接件主体(20)、设在转接件主体(20)中心的能分别与粉煤通道(31)和粉煤出口通道(11)连通的粉煤贯通孔(21)、围绕粉煤贯通孔(21)布设的能连通氧气通道(32)和氧气出口通道(12)的多个氧气贯通孔(22)、围绕氧气贯通孔(22)布设的能连通水通道(33)和水出口通道(13)的多个水贯通孔(23)、围绕水贯通孔(23)布设的能连通冷却水进水通道(341)和冷却水进水通道端部环槽(141)的多个冷却水进水贯通孔(24)以及围绕冷却水进水贯通孔(24)布设的能连通冷却水出水通道(342)和冷却水出水通道端部环槽(142)的多个冷却水出水贯通孔(25)。

2.如权利要求1所述的三相共喷粉煤烧嘴，其特征在于，所述粉煤通道(31)、氧气通道(32)、水通道(33)和冷却水夹套(34)均同轴布设；

所述粉煤出口通道(11)、氧气出口通道(12)、水出口通道(13)、冷却水进水通道端部环槽(141)和冷却水出水通道端部环槽(142)均同轴布设；

所述粉煤贯通孔(21)位于转接件主体(20)中心位置，多个氧气贯通孔(22)、多个水贯通孔(23)、多个冷却水进水贯通孔(24)以及多个冷却水出水贯通孔(25)均分别位于以转接件主体(20)中心为圆心的圆上；氧气贯通孔(22)、水贯通孔(23)、冷却水进水贯通孔(24)以及冷却水出水贯通孔(25)所在圆的半径依次增大。

3.如权利要求2所述的三相共喷粉煤烧嘴，其特征在于，所述粉煤贯通孔(21)的两端设有与粉煤贯通孔(21)同轴同半径的第一环形凸起(211)，转接件两侧的第一环形凸起(211)能分别与形成粉煤通道(31)的通道侧壁端部和形成粉煤出口通道(11)的通道侧壁端部焊接。

4.如权利要求2所述的三相共喷粉煤烧嘴，其特征在于，在所述氧气贯通孔(22)和水贯通孔(23)之间设有以转接件(20)中心为圆心的第二环形凸起(221)，转接件两侧的第二环形凸起(221)能分别与形成氧气通道(32)的通道侧壁端部和形成氧气出口通道(12)的通道侧壁端部焊接。

5.如权利要求2所述的三相共喷粉煤烧嘴，其特征在于，在所述水贯通孔(23)和冷却水进水贯通孔(24)之间设有以转接件(20)中心为圆心的第三环形凸起(231)，转接件(20)两侧的第三环形凸起(231)能分别与形成水通道(33)的通道侧壁端部和形成水出口通道(13)的通道侧壁端部焊接。

6.如权利要求2所述的三相共喷粉煤烧嘴，其特征在于，在所述冷却水进水贯通孔(24)和冷却水出水贯通孔(25)之间设有以转接件(20)中心为圆心的第四环形凸起(241)，转接件(20)两侧的第四环形凸起(241)能分别与形成冷却水进水通道(341)的通道侧壁端部和形成冷却水进水通道端部环槽(141)的环槽侧壁端部焊接；

在所述冷却水出水贯通孔(25)外圈设有以转接件(20)中心为圆心的第五环形凸起(251)，转接件(20)两侧的第五环形凸起(251)能分别与形成冷却水出水通道(342)的通道侧壁端部和形成冷却水出水通道端部环槽(142)的环槽侧壁端部焊接。

7.如权利要求2所述的三相共喷粉煤烧嘴，其特征在于，在所述粉煤通道(31)入口处设有粉煤入口法兰(311)；所述氧气通道(32)上设有氧气入口(321)及设在氧气入口(321)上的氧气入口法兰(322)；所述水通道(33)上设有水入口(331)及设在水入口(331)上的水入口法兰(332)；所述冷却水进水通道(341)上设有冷却水入口(3411)及设在冷却水入口(3411)上的冷却水入口法兰(3412)；所述冷却水出水通道(342)上设有冷却水出口(3421)及设在冷却水出口(3421)上的冷却水出口法兰(3422)；所述冷水水出水通道(342)外壁上设有与烧嘴身部(3)同轴的安装法兰(35)。

8.如权利要求7所述的三相共喷粉煤烧嘴，其特征在于，所述氧气入口法兰(322)、水入口法兰(332)、冷却水入口法兰(3412)和冷却水出口法兰(3422)所在中心轴线均与烧嘴身部(3)所在中心轴线垂直。

9.如权利要求7所述的三相共喷粉煤烧嘴，其特征在于，设在水出口通道(13)内的所述雾化器(4)的结构为沿圆周均布的翅片结构，翅片的厚度1～3mm；翅片的数量为20～40片，每个翅片与轴向均有10～40°的夹角，能够使水在通道内充分旋流后喷出烧嘴。