CN115895733A - 一种可烟气内循环气化烧嘴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可烟气内循环气化烧嘴，包括中心管，中心管的外侧设有第一环流道，第一环流道的外侧设有第二环流道，第二环流道的外侧设有第三环流道，第三环流道的外侧设有第四环流道，第三环流道的内部固定安装有筒状的夹套，第四环流道的上端固定连接有环形的分配座，分配座的上侧固定安装有若干个按环形阵列均匀分布的喷头，喷头的尾部通过位于分配座中的导管接通第四环流道，中心管和第四环流道用于通入氧气。外侧氧气通过喷头高速喷射使得烧嘴喷口附近形成回流区，引射回流烟气形成烟气内循环，实现分级混合燃烧，进而降低烧中心烧嘴口处的温度达到延长寿命的目的，同时延长合成气的停留时间，有效提高气化反应效率。

Description

一种可烟气内循环气化烧嘴

技术领域

本发明涉及气化技术领域，具体为一种可烟气内循环气化烧嘴。

背景技术

气化是指有机物在特定的设备(气化炉)内，在一定温度及压力下使有机质与气化剂(如蒸汽、空气或氧气等)发生一系列化学反应，将有机质转化为合成气(主要含有CO和H2等可燃气体)的过程。合成气主要用于合成氨、合成甲醇、合成天然气、炼厂制氢、高炉还原炼铁化工冶金行业、联合循环发电装置以及工业和民用燃气领域中。近年来，气化行业逐步呈现原料多样化。以煤为主要原料(粉煤和水煤浆)的气化，技术上更趋向稳定，新兴的渣油制氢、重油裂化等行业给气化行业增加了活力。气化烧嘴是作为气化装置的关键设备，其寿命直接制约气化系统的稳定长周期运行。

目前在使用的气化烧嘴都是将氧气和燃料全部集中在烧嘴喷口处混合，使得整个反应区集中在了烧嘴出口处，导致出口处我附近辐射温度非常高，尽管有冷却装置，但很多时候冷却装置在短期内出现龟裂甚至烧嘴穿孔等情况，使得烧嘴提前下线，影响了整个气化装置的运行。例如公开号为CN213060755U的专利，公开了用于渣油气化的烧嘴，采用氧气分层输送，中间参入蒸汽形成五通道烧嘴，尽管氧气分级送入，但所有氧气和燃料的混合位置还是集中在喷口处，因此容易造成多层喷口变形、冷却结构烧漏等情况，寿命不长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可烟气内循环气化烧嘴，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可烟气内循环气化烧嘴，包括中心管，所述中心管的外侧设有第一环流道，第一环流道的外侧设有第二环流道，第二环流道的外侧设有第三环流道，第三环流道的外侧设有第四环流道，所述中心管、第一环流道、第二环流道以及第三环流道的上端均为直径缩小的锥形结构且共同组成中心烧嘴口，所述第三环流道的内部固定安装有筒状的夹套，所述夹套将冷却水导流到中心烧嘴口处进行冷却降温，所述第四环流道的上端固定连接有环形的分配座，所述分配座的上侧固定安装有若干个按环形阵列均匀分布的喷头，喷头的尾部通过位于分配座中的导管接通第四环流道，所述中心管和第四环流道用于通入氧气。

优选的，所述第一环流道的上端设有第一锥部，第一锥部的内腔斜度为角A，所述第二环流道的上端设有第二锥部，第二锥部的内腔斜度为角B，所述角A小于角B。

优选的，所述角A的大小为7.5°～15°，所述角B的大小为15°～45°。

优选的，所述喷头向中心的倾斜角度为角C，所述角C的大小为7.5°～15°。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构主要通过将氧气分成中心氧气和外侧氧气，在两者之间从内到外设置燃料、还原性气体、冷却结构，外侧氧气通过喷头高速喷射使得烧嘴喷口附近形成回流区，引射回流烟气形成烟气内循环，实现分级混合燃烧，进而降低烧中心烧嘴口处的温度达到延长寿命的目的，同时延长合成气的停留时间，有效提高气化反应效率。

附图说明

图1为本发明的剖视结构示意图；

图2为本发明中心烧嘴口处的局部剖视图；

图3为本发明的俯视结构示意图。

图中：1、中心管；2、第一环流道；3、第二环流道；4、第三环流道；5、第四环流道；6、分配座；7、导管；8、喷头；9、第一锥部；10、第二锥部；11、夹套。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种可烟气内循环气化烧嘴，包括中心管1，中心管1的外侧设有第一环流道2，第一环流道2的外侧设有第二环流道3，第二环流道3的外侧设有第三环流道4，第三环流道4的外侧设有第四环流道5。中心管1、第一环流道2、第二环流道3以及第三环流道4的上端均为直径缩小的锥形结构且共同组成中心烧嘴口，中心管1和第四环流道5用于通入氧气，第一环流道2用于通入燃料(可以是粉煤+CO2、渣油、重油、水煤浆)，第二环流道3用于通入气体，该气体可以是15-20％左右氧气量或者非氧化气体(燃料气、合成气CO+H2、蒸汽、CO2等)。

第三环流道4的内部固定安装有筒状的夹套11，夹套11将冷却水导流到中心烧嘴口处进行冷却降温，第四环流道5的上端固定连接有环形的分配座6，分配座6的上侧固定安装有若干个按环形阵列均匀分布的喷头8，喷头8向中心的倾斜角度为角C，所述角C的大小为7.5°～15°，喷头8的尾部通过位于分配座6中的导管7接通第四环流道5，分配座6采用耐高温材料制成，喷头8喷射氧气到远离中心烧嘴口发生混合燃烧，从而可以保护中心烧嘴口被过热烧毁。

第一环流道2的上端设有第一锥部9，第一锥部9的内腔斜度为角A，第二环流道3的上端设有第二锥部10，第二锥部10的内腔斜度为角B，角A小于角B，角A的大小为7.5°～15°，所述角B的大小为15°～45°。中心管1排出的氧气和第二锥部10输出的气体分别位于喷出燃料的内外两侧，可以保证燃料充分的雾化。

工作原理：中心管1通入中心氧气，第四环流道5通入外侧氧气，且外侧氧气占总氧气消耗量的70％以上，第一环流道2用于通入燃料，第二环流道3通过少量的氧气或还原性气流，燃料在环形的中心烧嘴口处被雾化，并发生不完全反应，温度较低，有效的保护了中心烧嘴口，喷头8喷射的氧气与不完全燃烧的混合气体在远离中心烧嘴口处发生混合燃烧，从而实现分级控制。中心烧嘴口附近形成一定的负压回流区，将燃料和部分烟气回流混合，提高与燃料的混合效果，同时延长反应合成气的停留时间，有效提高气化反应效率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种可烟气内循环气化烧嘴，包括中心管(1)，所述中心管(1)的外侧设有第一环流道(2)，第一环流道(2)的外侧设有第二环流道(3)，第二环流道(3)的外侧设有第三环流道(4)，第三环流道(4)的外侧设有第四环流道(5)，其特征在于：所述中心管(1)、第一环流道(2)、第二环流道(3)以及第三环流道(4)的上端均为直径缩小的锥形结构且共同组成中心烧嘴口，所述第三环流道(4)的内部固定安装有筒状的夹套(11)，所述夹套(11)将冷却水导流到中心烧嘴口处进行冷却降温，所述第四环流道(5)的上端固定连接有环形的分配座(6)，所述分配座(6)的上侧固定安装有若干个按环形阵列均匀分布的喷头(8)，喷头(8)的尾部通过位于分配座(6)中的导管(7)接通第四环流道(5)，所述中心管(1)和第四环流道(5)用于通入氧气。

2.根据权利要求1所述的一种可烟气内循环气化烧嘴，其特征在于：所述第一环流道(2)的上端设有第一锥部(9)，第一锥部(9)的内腔斜度为角A，所述第二环流道(3)的上端设有第二锥部(10)，第二锥部(10)的内腔斜度为角B，所述角A小于角B。

3.根据权利要求2所述的一种可烟气内循环气化烧嘴，其特征在于：所述角A的大小为7.5°～15°，所述角B的大小为15°～45°。

4.根据权利要求3所述的一种可烟气内循环气化烧嘴，其特征在于：所述喷头(8)向中心的倾斜角度为角C，所述角C的大小为7.5°～15°。

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