CN111349469B - 烧嘴、供料装置、气化炉和气化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烧嘴和具有该烧嘴的供料装置、气化炉和气化系统。所述烧嘴包括：本体，本体具有分气腔、多个固体燃料通道和多个含氧气体通道组，每个含氧气体通道组包括多个含氧气体通道，每个含氧气体通道与分气腔连通，多个含氧气体通道组与多个固体燃料通道一一对应地配合，每个含氧气体通道组的多个含氧气体通道环绕相应的固体燃料通道设置，每个含氧气体通道与相应的固体燃料通道之间的夹角为第一预设值，第一预设值大于0度且小于90度。该烧嘴具有使用寿命长等优点，通过设置该烧嘴，从而可以增强气固混合速率，进而提高气化反应效率、减少固体颗粒在气化炉内的短路情况、缩小气化炉的体积、降低气化炉的制造成本和操作成本。
Description
技术领域
本发明涉及煤化工领域，具体地，涉及烧嘴、供料装置、气化炉和气化系统。
背景技术
煤气化技术是洁净煤技术的重要途径之一，也是煤化工产业的源头技术。烧嘴是气化炉的关键设备之一，直接影响气化过程的安全、稳定、高效运行。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供烧嘴和具有该烧嘴的供料装置、气化炉和气化系统。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种烧嘴，所述烧嘴包括：本体，所述本体具有分气腔、多个固体燃料通道和多个含氧气体通道组，每个所述含氧气体通道组包括多个含氧气体通道，每个所述含氧气体通道与所述分气腔连通，其中多个所述含氧气体通道组与多个所述固体燃料通道一一对应地配合，每个所述含氧气体通道组的多个所述含氧气体通道环绕相应的所述固体燃料通道设置，其中每个所述含氧气体通道组的多个所述含氧气体通道的中心线与相应的所述固体燃料通道的中心线相交于一点以便形成撞击点，每个所述撞击点与所述本体的邻近所述固体燃料通道的出口的端面间隔第一距离，所述含氧气体通道的中心线与所述端面相交于第一点，相应的所述固体燃料通道的中心线与所述端面相交于第二点，所述第一点与所述第二点间隔第二距离，其中所述第一距离与所述第二距离之比大于等于1且小于等于10，含氧气体和固体燃料经相应的所述含氧气体通道组和所述固体燃料通道引入气化室中碰撞燃烧形成平焰并发生气化反应。
根据本发明实施例的烧嘴具有使用寿命长的优点。
优选地，所述本体包括：主体，所述主体具有多个第一安装通道、所述分气腔和多个所述含氧气体通道组；和多个所述固体燃料管，多个所述固体燃料管一一对应地设在多个所述第一安装通道内，每个所述固体燃料管具有所述固体燃料通道，每个所述固体燃料管适于通过管路与发料罐相连或适于直接与发料罐相连。
优选地，每个所述固体燃料管包括第一直段、第二直段和连接段，所述第一直段和所述第二直段通过所述连接段相连，其中每个所述第一直段的一部分设在相应的所述第一安装通道内，每个所述含氧气体通道组的多个所述含氧气体通道环绕相应的所述第一直段设置，每个所述第二直段适于通过管路与发料罐相连，每个所述含氧气体通道组的多个所述含氧气体通道的中心线与相应的所述第一直段的中心线相交于一点以便形成所述撞击点，所述第一直段的中心线与所述端面相交于所述第二点，优选地，所述第一直段竖直地设置，所述第二直段水平地设置，优选地，每个所述含氧气体通道与相应的所述第一直段之间的夹角为15度-45度，更加优选地，每个所述含氧气体通道与相应的所述第一直段之间的夹角为23度-37度，最优选地，每个所述含氧气体通道与相应的所述第一直段之间的夹角为30度，优选地，所述第一距离与所述第二距离之比大于等于3且小于等于6。
优选地，所述本体进一步具有点火通道，多个所述固体燃料通道环绕所述点火通道设置，更加优选地，所述本体进一步包括点火管，所述主体具有第二安装通道，其中所述点火管设在所述第二安装通道内，所述点火管具有所述点火通道，优选地，所述本体具有多个换热通道，多个所述换热通道一一对应地与多个所述固体燃料通道和多个所述含氧气体通道组配合，每个所述换热通道环绕相应的所述固体燃料通道和相应的所述含氧气体通道组。
本发明第二方面提供供料装置，所述供料装置包括：发料罐，所述发料罐具有多个出料口；和烧嘴，所述烧嘴为根据本发明第一方面所述的烧嘴，其中所述烧嘴的多个固体燃料通道一一对应地与多个所述出料口连通。
根据本发明实施例的供料装置具有出料稳定、分料均匀的优点。
优选地，所述发料罐包括：罐体，所述罐体内具有容纳腔；流化板，所述流化板设在所述容纳腔内以便将所述容纳腔分隔为固体燃料腔和流化腔，所述流化腔位于所述固体燃料腔的下方，所述流化腔与所述固体燃料腔连通，其中所述固体燃料腔的侧壁面上设有多个过孔，所述流化腔的壁面上设有进气口；和多个出料管，多个所述出料管的第一部分一一对应地穿过多个所述过孔且伸入到所述固体燃料腔内，其中多个所述出料管的出料口一一对应地与多个所述固体燃料通道连通，优选地，所述出料管的进料口与所述流化板的上表面在上下方向上的距离小于等于第二预设值且大于等于第三预设值，优选地，所述流化板的周沿与所述容纳腔的侧壁面相连，所述流化板上设有多个通孔，所述固体燃料腔通过多个所述通孔与所述流化腔连通，更加优选地，所述流化板为烧结金属板。
优选地，所述流化板的上表面具有斜面部，所述斜面部的外沿位于所述斜面部的内沿的下方，优选地，所述斜面部与所述第一部分在内外方向上相对，更加优选地，所述流化板的上表面为圆锥面，优选地，所述流化板包括圆锥部和圆柱部，所述圆锥部的下表面与所述圆柱部的上表面相连，其中所述圆柱部的周面与所述容纳腔的侧壁面相连，所述圆锥部的周面构成所述斜面部，更加优选地，所述流化板包括圆台部和圆柱部，所述圆台部的下表面与所述圆柱部的上表面相连，其中所述圆柱部的周面与所述容纳腔的侧壁面相连，所述圆台部的周面构成所述斜面部，优选地，所述斜面部与水平面的夹角小于等于20度，更加优选地，所述斜面部与水平面的夹角小于等于15度。
优选地，每个所述出料管的所述第一部分包括竖直段，所述竖直段的下端口构成所述出料管的进料口，所述竖直段的长径比小于等于第四预设值，优选地，所述第四预设值小于等于2，更加优选地，所述第四预设值小于等于1.7，最优选地，所述第二预设值小于等于1.3，优选地，每个所述出料管包括水平段、过渡段和所述竖直段，所述水平段的一部分穿过所述过孔且伸入到所述固体燃料腔内，所述水平段的所述一部分的端部通过所述过渡段与所述竖直段的上端相连，优选地，所述竖直段的下端面与所述流化板的上表面在上下方向上的距离小于等于所述第二预设值且大于等于所述第三预设值，更加优选地，所述第二预设值为20厘米，进一步优选地，所述第二预设值为10厘米，更加优选地，所述第三预设值为1厘米，进一步优选地，所述第三预设值为2厘米。
本发明第三方面提供气化炉，所述气化炉包括：炉体；和烧嘴，所述烧嘴为根据本发明第一方面所述的烧嘴，其中所述烧嘴设在所述炉体上。
根据本发明实施例的气化炉具有气化反应速率高、减少固体颗粒的返混和短路情况、体积小、制造成本低的优点。
本发明第四方面提供气化系统，所述气化系统包括：炉体；和供料装置，所述供料装置为根据本发明第二方面所述的供料装置，其中所述供料装置的烧嘴设在所述炉体上。
根据本发明实施例的气化系统具有气化反应速率高、减少固体颗粒的返混和短路情况、体积小、制造成本低、运行稳定、分料均匀的优点。
附图说明
图1是根据本发明实施例的用于气化系统的发料罐的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的用于气化系统的发料罐的结构示意图；
图3是根据本发明实施例的烧嘴的结构示意图；
图4是图3的沿A-A方向的剖视图；
图5是图3的沿B-B方向的剖视图；
图6是根据本发明实施例的烧嘴的局部结构示意图；
图7是根据本发明实施例的烧嘴的局部结构示意图。。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述根据本发明实施例的烧嘴10。如图3-图7所示，根据本发明实施例的烧嘴10包括本体110，本体110具有分气腔112、多个固体燃料通道121和多个含氧气体通道组。每个该含氧气体通道组包括多个含氧气体通道113，每个含氧气体通道113都与分气腔112连通。
其中，多个该含氧气体通道组与多个固体燃料通道121一一对应地配合，每个该含氧气体通道组的多个含氧气体通道113环绕相应的固体燃料通道121(与该含氧气体通道组配合的固体燃料通道121)设置。
其中，每个该含氧气体通道组的多个含氧气体通道113的中心线与相应的固体燃料通道121的中心线相交于一点以便形成撞击点P，每个该撞击点P与本体110的邻近固体燃料通道121的出口的端面115间隔第一距离S1，即该撞击点P与本体110的端面115的距离为该第一距离S1。
本体110的端面115也邻近含氧气体通道113的出口。换言之，含氧气体通道113的出口以及固体燃料通道121的出口均开设在端面115上。
含氧气体通道113的中心线与端面115相交于第一点，相应的固体燃料通道121的中心线与端面115相交于第二点，该第一点与该第二点间隔第二距离S2，即该第一点与该第二点的距离为该第二距离S2。该第一距离S1与该第二距离S2之比大于等于1且小于等于10，含氧气体和固体燃料经相应的该含氧气体通道组和固体燃料通道121引入气化室中碰撞燃烧形成平焰并发生气化反应。
相配合的固体燃料通道121和该含氧气体通道组可以构成一个工艺烧嘴部，因此根据本发明实施例的烧嘴10具有多个该工艺烧嘴部，即根据本发明实施例的烧嘴10将多个工艺烧嘴集成在一起。
与现有的设置单个烧嘴的技术方案相比，根据本发明实施例的烧嘴10通过集成多个烧嘴，从而可以降低火焰长度，使温度在烧嘴10附近的分布更加均匀。由此可以降低温度的峰值，从而可以延长烧嘴10的使用寿命。
由于每个含氧气体通道组的多个含氧气体通道212的中心线与相应的固体燃料通道221的中心线相交于一点以便形成撞击点P，因此每个含氧气体通道113喷射的含氧气体和相应的固体燃料通道121喷射的固体燃料(例如粉煤)会在烧嘴10的下方(当烧嘴10安装到气化炉的炉体上时)碰撞，从而可以使含氧气体和固体燃料更加快速地、更加均匀地混合，以便可以提高气化反应速率。
而且，由于固体燃料和含氧气体通过多个该工艺烧嘴部输送到气化炉的炉体内，因此可以使含氧气体和固体燃料更加快速地、更加均匀地混合，以便可以提高气化反应速率。
进而，可以使含氧气体和固体燃料在更短的停留时间内燃尽以便完成气化反应，由于更短的停留时间代表更小的气化炉体积，因此通过利用烧嘴10，从而可以减小气化炉的体积、降低气化炉的制造成本。
对于同一炉体来说，即在炉体体积相同的情况下，设置单喷嘴的气化炉具有的平均停留时间tm＝4.41s，同时72.54％的颗粒在平均停留时间之前离开了气化炉，这说明设置单喷嘴的气化炉存在严重短路和气固混合效率低的缺陷；设有烧嘴10的气化炉具有的平均停留时间tm＝16.09s以及最小的无量纲方差σθ2＝0.2，同时只有58.57％的颗粒在平均停留时间之前离开气化炉。因此，设有烧嘴10的气化炉具有更均匀的颗粒停留时间分布、更高的混合效率、相同炉体体积下更大的停留时间。
由于设有烧嘴10的气化炉的平均停留时间是设置单喷嘴的气化炉的平均停留时间的四倍，因此在具有相同的平均停留时间的情况下，设有烧嘴10的气化炉的炉体体积可以是设置单喷嘴的气化炉的炉体体积的1/4。由此即便减小设有烧嘴10的气化炉的炉体体积，也能满足反应需求，从而可以减小气化炉的体积、降低气化炉的制造成本。
通过使该第一距离S1与该第二距离S2之比大于等于1且小于等于10，优选为2-4倍，从而能够形成多簇相互平行、彼此间隔的火焰，该火焰的数量(簇数)等于该工艺烧嘴部的数量。其中，每簇火焰的长度约为该第一距离S1的5-30倍，优选为10-20倍，直径大约为该第二距离S2的2-3倍，因此根据本发明实施例的烧嘴10喷射的火焰为平焰。
经试验证明，通过控制该第一距离S1、该第二距离S2、以及含氧气体和固体燃料的流速，能够调节含氧气体和固体燃料碰撞后聚拢向下燃烧的火焰宽度和长度，在保证挂渣的同时，避免爆炸式的火焰破坏气化室内壁。多股含氧气体和固体燃料充分混合形成的火焰簇，一边燃烧一边向下流动，使得每一股火焰中固体燃料燃烧的更加充分，进而反应速率显著提高。
相较于现有技术的多喷嘴物流对撞式气化技术，本申请的平焰型气化技术具有气化反应速度快、火焰短、反应停留时间短、过程热量高等特点，故能显著提高煤种适应性，再者，由于火焰长度和反应停留时间均短，故对气化反应空间需求少，从而降低整个系统的总体投资和运行成本。
因此，根据本发明实施例的烧嘴10具有使用寿命长等优点，通过设置根据本发明实施例的烧嘴10，从而可以增强气固混合速率，进而提高气化反应效率、减少固体颗粒在气化炉内的短路情况、缩小气化炉的体积、降低气化炉的制造成本、降低气化炉的操作成本。
如图3-图7示，在本发明的一些实施例中，烧嘴10包括本体110，本体110包括主体111和多个固体燃料管120，主体111具有多个第一安装通道、分气腔112和多个该含氧气体通道组。多个固体燃料管120一一对应地设在多个第一安装通道内，每个固体燃料管120具有固体燃料通道121。本体110的邻近固体燃料通道121的出口的端面115也是主体111的邻近固体燃料通道121的出口的端面。
也就是说，该第一安装通道的数量可以等于固体燃料管120的数量，一个固体燃料管120安装在一个该第一安装通道内。每个固体燃料管120适于通过管路与发料罐20相连或适于直接与发料罐20相连。换言之，当烧嘴10处于使用状态时或者当烧嘴10与其他部件(装置)装配完毕后，每个固体燃料管120通过管路与发料罐20相连或适于直接与发料罐20相连。
分气腔112可以与含氧气体总管140连通，即利用含氧气体总管140向分气腔112内输送含氧气体，以便利用分气腔112对含氧气体总管140提供的含氧气体进行缓冲，然后分气腔112内的含氧气体再进入到含氧气体通道113内。
如图4和图5所示，在本发明的一个实施例中，每个固体燃料管120包括第一直段122、第二直段123和连接段124，第一直段122和第二直段123通过连接段124相连。具体而言，连接段124的第一端与第一直段122的第一端相连，连接段124的第二端与第二直段123的第一端相连，第二直段123的第二端为固体燃料管120的进料端，第一直段122的第二端为固体燃料管120的出料端。每个第二直段123适于通过管路与发料罐20相连。
当烧嘴10处于使用状态时或安装完毕后，即当烧嘴10安装到气化炉的炉体上时，连接段124的下端与第一直段122的上端相连，连接段124的上端与第二直段123的第一端相连，第二直段123的第二端为固体燃料管120的进料端，第一直段122的下端为固体燃料管120的出料端。
当烧嘴10处于使用状态时或安装完毕后，第一直段122可以竖直地设置，第二直段123可以水平地设置，每个第二直段123通过管路与发料罐20相连。
其中，每个第一直段122的一部分设在相应的该第一安装通道内，每个该含氧气体通道组的多个含氧气体通道113环绕相应的第一直段122(与该含氧气体通道组配合的第一直段122)设置。
每个该含氧气体通道组的多个含氧气体通道113的中心线与相应的第一直段122的中心线相交于一点以便形成该撞击点P，第一直段122的中心线与端面115相交于该第二点。由此可以使固体燃料管120的结果更加合理。
此外，本体110也可以具有分气腔112、多个含氧气体通道113和多个固体燃料通道组。每个该固体燃料通道组包括多个固体燃料通道121，每个含氧气体通道113与分气腔112连通。其中，多个该固体燃料通道组与多个含氧气体通道113一一对应地配合，每个该固体燃料通道组的多个固体燃料通道121环绕相应的含氧气体通道113(与该固体燃料通道组配合的含氧气体通道113)设置。
优选地，第一直段122的中心线与端面115相交于该第二点，该第一距离S1与该第二距离S2之比大于等于3且小于等于6。每簇火焰的长度约为该第一距离S1的5-30倍，直径大约为该第二距离S2的2倍。
更加优选地，烧嘴10的出口处的含氧气体的流体速度可约为70m/s，固体燃料的流体速度可约为8m/s，含氧气体的流体速度优选为固体燃料的流体速度的2-10倍。换言之，含氧气体通道113的出口处的含氧气体的流体速度可约为70m/s，固体燃料通道121的出口处的固体燃料的流体速度可约为8m/s。
每个含氧气体通道113与相应的第一直段122之间的夹角为15度-45度。通过改变含氧气体通道113与相应的第一直段122之间的夹角，可以改变该第一距离S1，即改变该撞击点P与本体110的端面115的距离，进而可以改变该第一距离S1与该第二距离S2之比，以便调整烧嘴10的火焰的长度。
更加优选地，每个含氧气体通道113与相应的第一直段122之间的夹角为23度-37度。最优选地，每个含氧气体通道113与相应的第一直段122之间的夹角为30度。
烧嘴10的多个固体燃料通道121可以彼此平行。由于烧嘴10包括多个该工艺烧嘴部，因此烧嘴10运行时存在多个该撞击点P，多个该撞击点P大体上位于同一个平面上，以利于形成本发明所称的平焰。
如图4和图5所示，本体110进一步具有点火通道131，多个固体燃料通道121环绕点火通道131设置。通过设置点火通道131，从而在气化过程中能够实现原料供给的快速切换，以便降低气化炉的运行成本。
其中，可以利用天然气、液化石油气、柴油等辅助燃料对气化炉进行烘炉升温，或利用高压电弧、等离子体等手段协助工艺烧嘴完成投煤的点火操作，达到常温气化炉投料点火的目的。点火通道131可以包括同轴设置的内环和外环，氧化剂可以通过该内环和该外环中的一者进入气化炉内，燃料可以通过该内环和该外环中的另一者进入气化炉内。
具体地，本体110进一步包括点火管130，主体111具有第二安装通道，其中点火管130设在该第二安装通道内，点火管130具有点火通道131。由此可以使烧嘴10的结构更加合理。
如图4和图5所示，本体110(主体111)具有多个换热通道114，多个换热通道114一一对应地与多个固体燃料通道121和多个该含氧气体通道组配合，每个换热通道114环绕相应的固体燃料通道121和相应的该含氧气体通道组，以便对相应的工艺烧嘴部进行冷却。优选地，多个换热通道114可以彼此连通，由此只需在本体110(主体111)上设置一个冷却液进口和一个冷却液出口，从而可以使烧嘴10的结构更加简单。
本发明还提供了供料装置。根据本发明实施例的供料装置包括发料罐20和根据本发明上述实施例的烧嘴10。发料罐20具有多个出料口，烧嘴10的多个固体燃料通道121一一对应地与多个该出料口连通。
如图1和图2所示，在本发明的一些示例中，发料罐20包括罐体210、流化板220和多个出料管230。罐体210内具有容纳腔211，流化板220设在容纳腔211内以便将容纳腔211分隔为固体燃料腔212和流化腔213。流化腔213位于固体燃料腔212的下方，流化腔213与固体燃料腔212连通。
其中，固体燃料腔212的侧壁面上设有多个过孔，流化腔213的壁面上设有进气口214。多个出料管230的第一部分一一对应地穿过多个过孔且伸入到固体燃料腔212内，多个出料管230的出料口一一对应地与多个固体燃料通道121连通。也就是说，出料管230的数量可以等于该过孔的数量，一个出料管230的该第一部分穿过一个该过孔；出料管230的数量可以等于固体燃料通道121的数量，一个出料管230的出料口与一个固体燃料通道121连通。
对于下出料方式来说，由于出料口设在发料罐的底部，在罐内压力和物料(例如固体燃料)的自身重力的作用下，发料罐的底部的该发料口处的压力较大，导致发料罐的底部的物料容易板结压实，从而导致出料不稳定、甚至出料中断，进而导致气化炉的非计划停车。
对于上出料方式来说，物料在垂直向上的过程中，在其自身重力作用下，物料的流速不断地降低，容易因发生物料堵塞而产生间歇出料的问题。
下面参考图1和图2描述根据本发明实施例的发料罐20的工作过程。
流化风通过进气口214进入到流化腔213内，进而进入到固体燃料腔212内。固体燃料(例如煤粉颗粒)进入到固体燃料腔212内，并在其自身重力作用下在固体燃料腔212内向下流动。充分流化的固体燃料进入到出料管230内。
由于固体燃料腔212位于流化腔213的上方，因此流化风向上吹动固体燃料，由此可以避免将固体燃料腔212内的固体燃料压实，从而可以避免出料不稳定和出料中断。
由于出料管230的第一部分穿过固体燃料腔212的侧壁面以便伸入到固体燃料腔212内，因此固体燃料以大体水平(近似水平)的方向出料(离开固体燃料腔212)。由此可以避免固体燃料的流速在其自身重力作用下不断下降，从而可以避免固体燃料堵塞，进而可以消除间歇出料的问题。
由于在水平方向上固体燃料受力均等，因此固体燃料容易以悬浮流的形式进入多个出料管230内。由此不仅可以稳定地输出固体燃料，而且可以避免各个出料管230的固体燃料流量不均等，即可以使固体燃料均匀地进入到多个出料管230内，以便实现固体燃料的均匀分配。
根据本发明实施例的发料罐20通过设置穿过固体燃料腔212的侧壁面的多个出料管230、且使固体燃料腔212位于流化腔213的上方，从而不仅可以避免将固体燃料腔212内的固体燃料压实，而且可以避免固体燃料的流速下降、分配不均匀。由此可以避免出料不稳定和出料中断、消除间歇出料的问题。
因此，根据本发明实施例的供料装置和发料罐20具有出料稳定、分料均匀等优点。
优选地，出料管230的出料口(出料端)通过水平设置的管路与固体燃料管120的进料口(进料端)相连。也就是说，该管路的第一端与出料管230的出料口(出料端)相连，该管路的第二端与固体燃料管120的进料口(进料端)相连。
优选地，如图2所示，流化腔213的侧壁面上设有进气口214。多个该过孔沿固体燃料腔212的周向等间距地设在固体燃料腔212的侧壁面上。
出料管230的进料口与流化板220的上表面221在上下方向上的距离小于等于第二预设值且大于等于第三预设值。通过使出料管230的进料口与流化板220的上表面221在上下方向上的距离大于等于该第三预设值，从而可以使出料管230与流化板220之间有足够的空间容纳固体燃料。
通过使出料管230的进料口与流化板220的上表面221在上下方向上的距离小于等于该第二预设值，从而可以使充分流化的固体燃料能够迅速地进入到出料管230内，进而能够迅速地进入到出料管230的大体水平设置的部分，即可以使固体燃料能够以高于沉降速度的流速进入到出料管230的大体水平设置的部分，以便可以提高输送固体燃料的稳定性，即可以进一步提高发料罐20的出料稳定性。
其中，出料管230的进料口与流化板220的上表面221在上下方向上的距离是指：出料管230的进料口与流化板220的上表面221的第一部分在上下方向上相对，出料管230的进料口与流化板220的上表面221的该第一部分在上下方向上的距离为出料管230的进料口与流化板220的上表面221在上下方向上的距离。
如图2所示，流化板220的周沿与容纳腔211的侧壁面相连，流化板220上设有多个通孔(图中未示出)，固体燃料腔212通过多个该通孔与流化腔213连通。由此可以通过在流化板220上均匀地设置多个该通孔，从而使流化风均匀地进入到固体燃料腔212内，以便使固体燃料腔212内的固体燃料更加充分地流化、更加均匀地分配。
优选地，流化板220可以是烧结金属板。该烧结金属板的孔径可以是固体燃料的平均粒径的1/3-2/3，由此可以确保固体燃料进入流化室以及不会堵塞该烧结金属板。
在本发明的一个实施例中，如图2所示，流化板220的上表面221具有斜面部，该斜面部的外沿位于斜面部的内沿的下方。也就是说，该斜面部沿着从内向外的方向向下倾斜。其中，邻近容纳腔211的中部的方向为向内，远离容纳腔211的中部的方向为向外。
通过使流化板220的上表面221具有该斜面部，从而可以使固体燃料在其自身重力作用下，沿该斜面部向下向外流动，即固体燃料向固体燃料腔212的侧壁面流动。由此可以提高固体燃料的流动性，使固体燃料更加充分地流化，从而可以使固体燃料更加容易地进入到出料管230内。
优选地，该斜面部与多个出料管230的该第一部分在内外方向上相对。由此可以使固体燃料更加容易地进入到出料管230内。其中，内外方向如图2中的箭头D所示。
优选地，该斜面部与水平面的夹角大于0度且小于等于20度。更加优选地，该斜面部与水平面的夹角大于0度且小于等于15度。由此可以进一步提高固体燃料的流动性，避免固体燃料沉积在流化板220上，使固体燃料更加充分地流化，从而可以使固体燃料更加容易地进入到出料管230内。
在本发明的一个具体示例中，流化板220的上表面221为圆锥面。如图2所示，流化板220包括圆锥部222和圆柱部223，圆锥部222的下表面与圆柱部223的上表面相连，即圆锥部222设在圆柱部223的上表面上。其中，圆柱部223的周面与容纳腔211的侧壁面相连，圆锥部222的周面(侧面)构成该斜面部。上下方向如图2和图5中的箭头C所示。
优选地，圆锥部222的边沿(下沿)与圆柱部223的边沿平齐，由此可以使固体燃料流动到固体燃料腔212的侧壁面处，从而可以使固体燃料更加充分地流化，以便可以使固体燃料更加容易地进入到出料管230内。优选地，圆锥部222的母线与水平面的夹角大于0度且小于等于20度。更加优选地，圆锥部222的母线与水平面的夹角大于0度且小于等于15度。
在本发明的另一个具体示例中，流化板220包括圆台部和圆柱部，该圆台部的下表面与该圆柱部的上表面相连，即该圆台部设在该圆柱部的上表面上。其中，该圆柱部的周面与容纳腔211的侧壁面相连，该圆台部的周面(侧面)构成该斜面部。
优选地，该圆台部的下沿与该圆柱部的边沿平齐，由此可以使固体燃料流动到固体燃料腔212的侧壁面处，从而可以使固体燃料更加充分地流化，以便可以使固体燃料更加容易地进入到出料管230内。优选地，该圆台部的母线与水平面的夹角大于0度且小于等于20度。更加优选地，该圆台部的母线与水平面的夹角大于0度且小于等于15度。
如图2所示，发料罐20进一步包括分料凸台240，分料凸台240设在流化板220的上表面221的中部。通过设置分料凸台240，从而可以利用分料凸台240对固体燃料进行初步分料，以便可以避免固体燃料在流化板220的中部堆积，使固体燃料更加充分地流化。
优选地，分料凸台240的上表面为球面的一部分。由此可以使分料凸台240更好地对固体燃料进行初步分料。
如图2所示，在本发明的一些示例中，出料管230的该第一部分包括竖直段233，竖直段233的下端口构成出料管230的进料口。其中，竖直段233的长径比小于等于第四预设值。具体地，当发料罐20处于使用状态时或安装完毕后，竖直段233可以竖直地设置，即竖直段233可以沿竖直方向延伸。
通过使竖直段233的长径比小于等于该第四预设值，从而可以使竖直段233的长度较小。由此充分流化的固体燃料可以迅速地经过竖直段233，从而可以使固体燃料能够迅速地进入到出料管230的大体水平设置的部分，即可以使固体燃料能够以高于沉降速度的流速进入到出料管230的大体水平设置的部分，以便可以提高输送固体燃料的稳定性，即可以进一步提高发料罐20的出料稳定性。
优选地，该第四预设值小于等于2。更加优选地，该第四预设值小于等于1.7。最优选地，该第四预设值小于等于1.3。由此可以进一步提高发料罐20的出料稳定性。
优选地，竖直段233的长度可以小于等于50厘米。更加优选地，竖直段233的长度可以小于等于40厘米。进一步优选地，竖直段233的长度可以小于等于30厘米。最优选地，竖直段233的长度可以小于等于20厘米。
优选地，竖直段233的下端面(下表面)与流化板220的上表面221在上下方向上的距离小于等于该第二预设值且大于等于该第三预设值。由此不仅可以使竖直段233(出料管230)与流化板220之间有足够的空间容纳固体燃料，而且可以提高输送固体燃料的稳定性，即可以进一步提高发料罐20的出料稳定性。
其中，竖直段233的下端面与流化板220的上表面221在上下方向上的距离是指：竖直段233的下端面与流化板220的上表面221的第一部分在上下方向上相对，竖直段233的下端面与流化板220的上表面221的该第一部分在上下方向上的距离为竖直段233的下端面与流化板220的上表面221在上下方向上的距离。
更加优选地，该第二预设值为20厘米；进一步优选地，该第二预设值为10厘米。更加优选地，该第三预设值为1厘米；进一步优选地，该第三预设值为2厘米。
如图2所示，在本发明的一个示例中，出料管230包括水平段231、过渡段232和竖直段233。水平段231的一部分穿过该过孔且伸入到固体燃料腔212内，水平段231的一部分的端部通过过渡段232与竖直段233的上端相连。
也就是说，水平段231的该一部分、过渡段232和竖直段233位于固体燃料腔212内。当发料罐20处于使用状态时，水平段231可以水平地设置，即水平段231可以沿水平方向延伸。
由此充分流化的固体燃料可以迅速地经过竖直段233和过渡段232，从而可以使固体燃料能够迅速地进入到水平段231，即可以使固体燃料能够以高于沉降速度的流速进入到水平段231，以便可以提高输送固体燃料的稳定性，即可以进一步提高发料罐20的出料稳定性。
优选地，过渡段232可以是90°的弯头，从而可以使发料罐20的结构更加合理。
本发明还提供供料装置。根据本发明实施例的供料装置包括烧嘴和根据本发明上述实施例的发料罐20。其中，该烧嘴的进料口与发料罐20的出料管230的出料口连通。因此，根据本发明实施例的供料装置具有出料稳定、分料均匀等优点。
本发明还提供气化炉。根据本发明实施例的气化炉包括炉体和根据本发明上述实施例的烧嘴10。其中，烧嘴10设在炉体上。因此，根据本发明实施例的气化炉具有气化反应速率高、减少固体颗粒的返混和短路情况、体积小、制造成本低等优点。
本发明还提供气化系统。根据本发明实施例的气化系统包括炉体和根据本发明上述实施例的供料装置。其中，该供料装置的烧嘴10设在炉体上。
根据本发明实施例的气化系统具有气化反应速率高、减少固体颗粒的返混和短路情况、体积小、制造成本低、运行稳定、分料均匀等优点。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (33)
1.一种烧嘴，其特征在于，包括：本体，所述本体具有分气腔、多个固体燃料通道和多个含氧气体通道组，每个所述含氧气体通道组包括多个含氧气体通道，每个所述含氧气体通道与所述分气腔连通，其中多个所述含氧气体通道组与多个所述固体燃料通道一一对应地配合，每个所述含氧气体通道组的多个所述含氧气体通道环绕相应的所述固体燃料通道设置，其中每个所述含氧气体通道组的多个所述含氧气体通道的中心线与相应的所述固体燃料通道的中心线相交于一点以便形成撞击点，每个所述撞击点与所述本体的邻近所述固体燃料通道的出口的端面间隔第一距离，所述含氧气体通道的中心线与所述端面相交于第一点，相应的所述固体燃料通道的中心线与所述端面相交于第二点，所述第一点与所述第二点间隔第二距离，其中所述第一距离与所述第二距离之比大于等于3且小于等于6，含氧气体和固体燃料经相应的所述含氧气体通道组和所述固体燃料通道引入气化室中碰撞燃烧形成平焰并发生气化反应；
所述本体具有点火通道，多个所述固体燃料通道环绕所述点火通道设置。
2.根据权利要求1所述的烧嘴，其特征在于，所述本体包括：
主体，所述主体具有多个第一安装通道、所述分气腔和多个所述含氧气体通道组；和
多个固体燃料管，多个所述固体燃料管一一对应地设在多个所述第一安装通道内，每个所述固体燃料管具有所述固体燃料通道，每个所述固体燃料管适于通过管路与发料罐相连或适于直接与发料罐相连。
3.根据权利要求2所述的烧嘴，其特征在于，每个所述固体燃料管包括第一直段、第二直段和连接段，所述第一直段和所述第二直段通过所述连接段相连，其中每个所述第一直段的一部分设在相应的所述第一安装通道内，每个所述含氧气体通道组的多个所述含氧气体通道环绕相应的所述第一直段设置，每个所述第二直段适于通过管路与发料罐相连，每个所述含氧气体通道组的多个所述含氧气体通道的中心线与相应的所述第一直段的中心线相交于一点以便形成所述撞击点，所述第一直段的中心线与所述端面相交于所述第二点。
4.根据权利要求3所述的烧嘴，其特征在于，所述第一直段竖直地设置，所述第二直段水平地设置。
5.根据权利要求3所述的烧嘴，其特征在于，每个所述含氧气体通道与相应的所述第一直段之间的夹角为15度-45度。
6.根据权利要求5所述的烧嘴，其特征在于，每个所述含氧气体通道与相应的所述第一直段之间的夹角为23度-37度。
7.根据权利要求6所述的烧嘴，其特征在于，每个所述含氧气体通道与相应的所述第一直段之间的夹角为30度。
8.根据权利要求2所述的烧嘴，其特征在于，所述本体进一步包括点火管，所述主体具有第二安装通道，其中所述点火管设在所述第二安装通道内，所述点火管具有所述点火通道。
9.根据权利要求8所述的烧嘴，其特征在于，所述本体具有多个换热通道，多个所述换热通道一一对应地与多个所述固体燃料通道和多个所述含氧气体通道组配合，每个所述换热通道环绕相应的所述固体燃料通道和相应的所述含氧气体通道组。
10.一种供料装置，其特征在于，包括：
发料罐，所述发料罐具有多个出料口；和
烧嘴，所述烧嘴为根据权利要求1-9中任一项所述的烧嘴，其中所述烧嘴的多个固体燃料通道一一对应地与多个所述出料口连通。
11.根据权利要求10所述的供料装置，其特征在于，所述发料罐包括：
罐体，所述罐体内具有容纳腔；
流化板，所述流化板设在所述容纳腔内以便将所述容纳腔分隔为固体燃料腔和流化腔，所述流化腔位于所述固体燃料腔的下方，所述流化腔与所述固体燃料腔连通，所述固体燃料腔的侧壁面上设有多个过孔，所述流化腔的壁面上设有进气口；和
多个出料管，多个所述出料管的第一部分一一对应地穿过多个所述过孔且伸入到所述固体燃料腔内，其中多个所述出料管的出料口一一对应地与多个所述固体燃料通道连通。
12.根据权利要求11所述的供料装置，其特征在于，所述出料管的进料口与所述流化板的上表面在上下方向上的距离小于等于第二预设值且大于等于第三预设值。
13.根据权利要求11所述的供料装置，其特征在于，所述流化板的周沿与所述容纳腔的侧壁面相连，所述流化板上设有多个通孔，所述固体燃料腔通过多个所述通孔与所述流化腔连通。
14.根据权利要求11所述的供料装置，其特征在于，所述流化板为烧结金属板。
15.根据权利要求11所述的供料装置，其特征在于，所述流化板的上表面具有斜面部，所述斜面部的外沿位于所述斜面部的内沿的下方。
16.根据权利要求15所述的供料装置，其特征在于，所述斜面部与多个所述出料管的所述第一部分在内外方向上相对。
17.根据权利要求16所述的供料装置，其特征在于，所述流化板的上表面为圆锥面。
18.根据权利要求15所述的供料装置，其特征在于，所述流化板包括圆锥部和圆柱部，所述圆锥部的下表面与所述圆柱部的上表面相连，其中所述圆柱部的周面与所述容纳腔的侧壁面相连，所述圆锥部的周面构成所述斜面部。
19.根据权利要求15所述的供料装置，其特征在于，所述流化板包括圆台部和圆柱部，所述圆台部的下表面与所述圆柱部的上表面相连，其中所述圆柱部的周面与所述容纳腔的侧壁面相连，所述圆台部的周面构成所述斜面部。
20.根据权利要求15所述的供料装置，其特征在于，所述斜面部与水平面的夹角小于等于20度。
21.根据权利要求15所述的供料装置，其特征在于，所述斜面部与水平面的夹角小于等于15度。
22.根据权利要求12所述的供料装置，其特征在于，每个所述出料管的所述第一部分包括竖直段，所述竖直段的下端口构成所述出料管的进料口，所述竖直段的长径比小于等于第四预设值。
23.根据权利要求22所述的供料装置，其特征在于，所述第四预设值小于等于2。
24.根据权利要求22所述的供料装置，其特征在于，所述第四预设值小于等于1.7。
25.根据权利要求22所述的供料装置，其特征在于，所述第四预设值小于等于1.3。
26.根据权利要求22所述的供料装置，其特征在于，每个所述出料管包括水平段、过渡段和所述竖直段，所述水平段的一部分穿过所述过孔且伸入到所述固体燃料腔内，所述水平段的所述一部分的端部通过所述过渡段与所述竖直段的上端相连。
27.根据权利要求22所述的供料装置，其特征在于，所述竖直段的下端面与所述流化板的上表面在上下方向上的距离小于等于所述第二预设值且大于等于所述第三预设值。
28.根据权利要求27所述的供料装置，其特征在于，所述第二预设值为20厘米。
29.根据权利要求27所述的供料装置，其特征在于，所述第二预设值为10厘米。
30.根据权利要求27所述的供料装置，其特征在于，所述第三预设值为1厘米。
31.根据权利要求27所述的供料装置，其特征在于，所述第三预设值为2厘米。
32.一种气化炉，其特征在于，包括：
炉体；和
烧嘴，所述烧嘴为根据权利要求1-9中任一项所述的烧嘴，其中所述烧嘴设在所述炉体上。
33.一种气化系统，其特征在于，包括：
炉体；和
供料装置，所述供料装置为根据权利要求10-31中任一项所述的供料装置，其中所述供料装置的烧嘴设在所述炉体上。
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