CN116144403A - 一种涡流配热喷煤枪装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种涡流配热喷煤枪装置，涉及喷煤枪技术领域，该装置包括：喷煤枪本体，所述喷煤枪本体内部设置有混流通道、雾态物料通道和至少一个蒸汽通道，所述混流通道的一端开放，所述蒸汽通道为螺旋形，所述蒸汽通道的一端与所述混流通道的另一端连通，所述雾态物料通道的一端通过分支通道与所述蒸汽通道的所述一端连通，所述分支通道的轴线与所述雾态物料通道的轴线形成夹角；雾化后的物料和高温蒸汽在分支通道与蒸汽通道的交汇处混合，由于二者流动方向不同，雾化后的物料和高温蒸汽在该交汇处碰撞、混热、混合，并利用高温蒸汽对雾化后的物料进行了加热，形成混热物料。
Description
技术领域
本发明属于喷煤枪技术领域，更具体地，涉及一种涡流配热喷煤枪装置。
背景技术
煤制天然气作为清洁产业，极大地节约了煤炭资源，提升了煤炭价值。特别是针对“缺油、少气、富煤”的能源结构，积极发展煤制天然气工业，实现煤的就地转化，减少运输成本，具有非常重要的战略意义。
全世界已投产的工业级煤制天然气装置较少，我国长期致力于煤制天然气全技术链的国产化，但真正进入工业应用的也不多。煤制天然气整个生产工艺流程可简述为：原料煤与高纯氧气和中压蒸汽进行反应制得粗煤气；粗煤气经耐硫耐油变换冷却和脱硫脱碳后，制成净煤气；净煤气进入甲烷化装置合成甲烷，生产出天然气。主工艺生产装置包括空分、碎煤加压气化炉、耐硫耐油变换装置、气体净化装置、甲烷化合成装置及废水处理装置。
甲烷化是把煤炭变为清洁的天然气的关键核心技术之一，在高温、高压和催化剂作用下，把煤气化生成的一氧化碳、二氧化碳和氢气催化生成甲烷。其中，甲烷化催化剂在这个化学反应过程中发挥着至关重要的作用，也是限制我国煤制天然气整套系统自主化的关键点。由于主流工艺路线基本确定，很多研究都是围绕甲烷化催化剂的改进展开的。
发明内容
本发明的发明人在研究中发现，煤制天然气工艺并非必需额外添加甲烷化催化剂，可以利用煤炭中含有的催化组分实现甲烷化催化。该催化组分即为物料，基于对雾化后的物料的处理，提出了一种涡流配热喷煤枪装置，用于高温水活化碳氢制取天然气的制取工艺中，雾化后的物料的加热和喷料。
为了实现上述目的，本发明提供一种涡流配热喷煤枪装置，该装置包括：
喷煤枪本体，所述喷煤枪本体内部设置有混流通道、雾态物料通道和至少一个蒸汽通道，所述混流通道的一端开放，所述蒸汽通道为螺旋形，所述蒸汽通道的一端与所述混流通道的另一端连通，所述雾态物料通道的一端通过分支通道与所述蒸汽通道的所述一端连通，所述分支通道的轴线与所述雾态物料通道的轴线形成夹角。
可选地，所述雾态物料通道的另一端开放，所述雾态物料通道的所述另一端用于连接物料雾化结构。
可选地，所述蒸汽通道的另一端开放，所述蒸汽通道的所述另一端用于连接加热蒸汽供应结构。
可选地，所述喷煤枪本体包括喷煤枪外壳和喷煤枪芯，所述喷煤枪外壳为筒状，所述喷煤枪芯穿设在所述喷煤枪外壳内，所述雾态物料通道设置在所述喷煤枪芯的内部，所述喷煤枪芯的外周上设置有至少一个螺旋形的槽，每个所述槽在所述喷煤枪外壳的内部形成一个所述蒸汽通道。
可选地，所述喷煤枪芯的一端设置有环状的第一封堵部，所述第一封堵部与所述喷煤枪外壳的一端密封连接。
可选地，所述喷煤枪芯靠近所述第一封堵部的一端的外周开设有环形槽，所述槽开设在所述喷煤枪芯远离所述第一封堵部的一端的外周，所述槽的一端与所述环形槽连通。
可选地，所述喷煤枪芯远离所述第一封堵部的一端的端面上设置有第一锥状部，所述第一锥状部与所述喷煤枪外壳的另一端之间形成截面渐扩的所述混流通道，所述槽的另一端与所述混流通道连通。
可选地，所述雾态物料通道靠近所述第一封堵部的一端开放，所述雾态物料通道远离所述第一封堵部的一端内部设置有第二封堵部，所述第二封堵部的一端设置有第二锥状部，所述第二锥状部的尖端处于所述雾态物料通道与所述分支通道的交接部位。
可选地，所述喷煤枪芯的所述一端设置有焊接工艺孔，所述焊接工艺孔与所述雾态物料通道连通。
可选地，所述喷煤枪外壳上设置有加热蒸汽入口，所述加热蒸汽入口与所述环形槽连通。
本发明提供一种涡流配热喷煤枪装置，其有益效果在于：该装置的雾态物料通道通过分支通道与蒸汽通道交汇，雾化后的物料进入喷煤枪本体后依次经过雾态物料通道和分支通道，高温蒸汽进入喷煤枪本体后沿螺旋形的蒸汽通道呈螺旋流动轨迹，雾化后的物料和高温蒸汽在分支通道与蒸汽通道的交汇处混合，由于二者流动方向不同，雾化后的物料和高温蒸汽在该交汇处碰撞、混热、混合，并利用高温蒸汽对雾化后的物料进行了加热，形成混热物料。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种涡流配热喷煤枪装置的主视结构示意图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的一种涡流配热喷煤枪装置的左视结构示意图。
图3示出了根据本发明的一个实施例的一种涡流配热喷煤枪装置的右视结构示意图。
图4示出了图3的A向剖视结构示意图。
图5示出了根据本发明的一个实施例的一种涡流配热喷煤枪装置的喷煤枪芯的三维结构示意图。
附图标记说明：
2001、混流通道；2002、雾态物料通道；2003、蒸汽通道；2004、分支通道；2005、喷煤枪外壳；2006、喷煤枪芯；2007、槽；2008、第一封堵部；2009、环形槽；2010、第一锥状部；2011、第二封堵部；2012、第二锥状部；2013、焊接工艺孔；2014、加热蒸汽入口。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
如图1至图5所示，本发明提供一种涡流配热喷煤枪装置，该装置包括：
喷煤枪本体，喷煤枪本体内部设置有混流通道2001、雾态物料通道2002和至少一个蒸汽通道2003，混流通道2001的一端开放，蒸汽通道2003为螺旋形，蒸汽通道2003的一端与混流通道2001的另一端连通，雾态物料通道2002的一端通过分支通道2004与蒸汽通道2003的一端连通，分支通道2004的轴线与雾态物料通道2002的轴线形成夹角。
具体的，雾态物料通道2002用于输送雾化后的物料，蒸汽通道2003用于输送高温蒸汽，雾化后的物料进入喷煤枪本体后依次经过雾态物料通道2002和分支通道2004，高温蒸汽进入喷煤枪本体后沿螺旋形的蒸汽通道2003呈螺旋流动轨迹，雾化后的物料和高温蒸汽在分支通道2004与蒸汽通道2003的交汇处混合，由于二者流动方向不同，雾化后的物料和高温蒸汽在该交汇处碰撞、混热、混合，并利用高温蒸汽对雾化后的物料进行了加热，形成混热物料，混热物料能够进入混流通道2001，混流通道2001设置在喷煤枪本体内的一端，经过混流通道2001喷出混热物料。
在一个示例中，高温蒸汽为800-1000℃的水蒸气，经高温蒸汽加热后的混热物料的温度为100-150℃。
可选地，雾态物料通道2002的另一端开放，雾态物料通道2002的另一端用于连接物料雾化结构。
自然界中煤炭伴生物中存在大量的未被氧化或未被完全氧化的单质金属物和单质非金属物，这些单质物具有极强的被氧化能力和氢化、催化效能；在隔绝氧气的环境中，先将含有上述单质物的碳原料加工成50-200目粉粒，添加辅料制备成为“碳氢催化物原料”，简称为物料。
在一个示例中，物料中添加水及辅助原料制备成为水煤浆，水煤浆与甲烷气体同时输入物料雾化结构，利用甲烷气体对水煤浆进行雾化，形成上述的雾化后的物料。
进一步的，高温蒸汽与甲烷气体的压力作用能够实现混热物料从混流通道2001中的喷出。
可选地，蒸汽通道2003的另一端开放，蒸汽通道2003的另一端用于连接加热蒸汽供应结构。
具体的，加热蒸汽供应结构可以为高温蒸汽包，利用高温蒸汽包为上述涡流配热喷煤枪提供800-1000℃的水蒸气。
可选地，喷煤枪本体包括喷煤枪外壳2005和喷煤枪芯2006，喷煤枪外壳2005为筒状，喷煤枪芯2006穿设在喷煤枪外壳2005内，雾态物料通道2002设置在喷煤枪芯2006的内部，喷煤枪芯2006的外周上设置有至少一个螺旋形的槽2007，每个槽2007在喷煤枪外壳2005的内部形成一个蒸汽通道2003。
具体的，喷煤枪外壳2005和喷煤枪芯2006可以分别制造，再进行组装，简化制造工艺，提高制造精度；喷煤枪芯2006的外周上的螺旋形的槽2007，在喷煤枪芯2006与喷煤枪外壳2005之间形成螺旋形的蒸汽通道2003，蒸汽通道2003的数量可以根据需要进行设置。
在一个示例中，喷煤枪芯2006为圆柱状，喷煤枪外壳2005为圆筒状，槽2007在喷煤枪芯2006的外周上沿喷煤枪芯2006的圆周方向均匀设置有三个，雾态物料通道2002沿喷煤枪芯2006的轴线设置在喷煤枪芯2006的中心，分支管路设置有三个，分支管路的一端连通在雾态物料通道2002的侧壁，分支管路的另一端连通在槽2007的底部。
进一步的，分支管路与槽2007的交汇位置靠近混流通道2001的另一端，保证在分支管路内的雾化后的物料与槽2007内的高温蒸汽混合后立即进入混流通道2001并经混流通道2001喷出。
可选地，喷煤枪芯2006的一端设置有环状的第一封堵部2008，第一封堵部2008与喷煤枪外壳2005的一端密封连接。
具体的，第一封堵部2008的端面或外周与喷煤枪外壳2005的一端密封连接即可，喷煤枪芯2006内部的雾态物料通道2002的另一端在靠近第一封堵部2008的端面上开放。
可选地，喷煤枪芯2006靠近第一封堵部2008的一端的外周开设有环形槽2009，槽2007开设在喷煤枪芯2006远离第一封堵部2008的一端的外周，槽2007的一端与环形槽2009连通。
具体的，环形槽2009的设置在喷煤枪外壳2005的内部形成加热蒸汽导入槽，加热蒸汽导入槽与蒸汽通道2003连通，用于将高温蒸汽导入蒸汽通道2003。
可选地，喷煤枪芯2006远离第一封堵部2008的一端的端面上设置有第一锥状部2010，第一锥状部2010与喷煤枪外壳2005的另一端之间形成截面渐扩的混流通道2001，槽2007的另一端与混流通道2001连通。
具体的，第一锥状部2010靠近喷煤枪芯2006的一端的截面直径大于其远离喷煤枪芯2006的一端的截面直径，第一锥状部2010的设置使得混流通道2001为截面渐扩的环形通道，通过混流通道2001的另一端进入混流通道2001的混热物料经过截面渐扩的混流通道2001再喷出，对混热物料起到降压提速的作用。
可选地，雾态物料通道2002靠近第一封堵部2008的一端开放，雾态物料通道2002远离第一封堵部2008的一端内部设置有第二封堵部2011，第二封堵部2011的一端设置有第二锥状部2012，第二锥状部2012的尖端处于雾态物料通道2002与分支通道2004的交接部位。
具体的，第二锥状部2012的尖端处于雾态物料通道2002与分支通道2004的交接部位，由于分支通道2004的轴线与雾态物料通道2002的轴线形成夹角，雾态物料通道2002中的雾化后的物料需要进入各个分支通道2004内，第二锥状部2012的设置能够使得进入各个分支通道2004内的雾化后的物料量更加均匀。
可选地，喷煤枪芯2006的一端设置有焊接工艺孔2013，焊接工艺孔2013与雾态物料通道2002连通。
具体的，焊接工艺孔2013用于连接物料雾化结构的出口管线，方便与连接物料雾化结构的出口管线进行插入式的焊接，焊接工艺孔2013与雾态物料通道2002同轴，在焊接过程中保证同心度。
可选地，喷煤枪外壳2005上设置有加热蒸汽入口2014，加热蒸汽入口2014与环形槽2009连通。
具体的，加热蒸汽入口2014开设在喷煤枪外壳2005上，可以根据需要设置加热蒸汽入口2014的轴线与喷煤枪外壳2005的轴线之间的夹角角度，在一个示例中，加热蒸汽入口2014的轴线与喷煤枪外壳2005的轴线之间的夹角为90°；加热蒸汽入口2014与环形槽2009所形成的加热蒸汽导入槽连通。
综上，本发明提供的涡流配热喷煤枪装置使用时，以在某一次制取天然气的工艺流程中的应用为例：自然界中煤炭伴生物中存在大量的未被氧化或未被完全氧化的单质金属物和单质非金属物，这些单质物具有极强的被氧化能力和氢化、催化效能；在隔绝氧气的环境中，先将含有上述单质物的碳原料加工成50-200目粉粒，添加辅料制备成为“碳氢催化物原料”，简称为物料。在本实施例中，物料中添加水及辅助原料制备成为水煤浆，水煤浆与甲烷气体同时输入物料雾化结构，利用甲烷气体对水煤浆进行雾化，形成雾化后的物料。雾化后的物料进入喷煤枪本体后依次经过雾态物料通道2002和分支通道2004，高温蒸汽进入喷煤枪本体后沿螺旋形的蒸汽通道2003呈螺旋流动轨迹，雾化后的物料和高温蒸汽在分支通道2004与蒸汽通道2003的交汇处混合，由于二者流动方向不同，雾化后的物料和高温蒸汽在该交汇处碰撞、混热、混合，并利用高温蒸汽对雾化后的物料进行了加热，形成100-150℃的混热物料，混热物料能够进入混流通道2001，混流通道2001设置在喷煤枪本体内的一端，经过混流通道2001喷出混热物料，喷出的混热物料可以进入下一工序的设备。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种涡流配热喷煤枪装置，其特征在于，该装置包括：
喷煤枪本体，所述喷煤枪本体内部设置有混流通道、雾态物料通道和至少一个蒸汽通道，所述混流通道的一端开放，所述蒸汽通道为螺旋形，所述蒸汽通道的一端与所述混流通道的另一端连通，所述雾态物料通道的一端通过分支通道与所述蒸汽通道的所述一端连通，所述分支通道的轴线与所述雾态物料通道的轴线形成夹角。
2.根据权利要求1所述的涡流配热喷煤枪装置，其特征在于，所述雾态物料通道的另一端开放，所述雾态物料通道的所述另一端用于连接物料雾化结构。
3.根据权利要求1所述的涡流配热喷煤枪装置，其特征在于，所述蒸汽通道的另一端开放，所述蒸汽通道的所述另一端用于连接加热蒸汽供应结构。
4.根据权利要求1所述的涡流配热喷煤枪装置，其特征在于，所述喷煤枪本体包括喷煤枪外壳和喷煤枪芯，所述喷煤枪外壳为筒状，所述喷煤枪芯穿设在所述喷煤枪外壳内，所述雾态物料通道设置在所述喷煤枪芯的内部，所述喷煤枪芯的外周上设置有至少一个螺旋形的槽，每个所述槽在所述喷煤枪外壳的内部形成一个所述蒸汽通道。
5.根据权利要求4所述的涡流配热喷煤枪装置，其特征在于，所述喷煤枪芯的一端设置有环状的第一封堵部，所述第一封堵部与所述喷煤枪外壳的一端密封连接。
6.根据权利要求5所述的涡流配热喷煤枪装置，其特征在于，所述喷煤枪芯靠近所述第一封堵部的一端的外周开设有环形槽，所述槽开设在所述喷煤枪芯远离所述第一封堵部的一端的外周，所述槽的一端与所述环形槽连通。
7.根据权利要求6所述的涡流配热喷煤枪装置，其特征在于，所述喷煤枪芯远离所述第一封堵部的一端的端面上设置有第一锥状部，所述第一锥状部与所述喷煤枪外壳的另一端之间形成截面渐扩的所述混流通道，所述槽的另一端与所述混流通道连通。
8.根据权利要求5所述的涡流配热喷煤枪装置，其特征在于，所述雾态物料通道靠近所述第一封堵部的一端开放，所述雾态物料通道远离所述第一封堵部的一端内部设置有第二封堵部，所述第二封堵部的一端设置有第二锥状部，所述第二锥状部的尖端处于所述雾态物料通道与所述分支通道的交接部位。
9.根据权利要求5所述的涡流配热喷煤枪装置，其特征在于，所述喷煤枪芯的所述一端设置有焊接工艺孔，所述焊接工艺孔与所述雾态物料通道连通。
10.根据权利要求6所述的涡流配热喷煤枪装置，其特征在于，所述喷煤枪外壳上设置有加热蒸汽入口，所述加热蒸汽入口与所述环形槽连通。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310007152.3A CN116144403A (zh) | 2023-01-04 | 2023-01-04 | 一种涡流配热喷煤枪装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310007152.3A CN116144403A (zh) | 2023-01-04 | 2023-01-04 | 一种涡流配热喷煤枪装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116144403A true CN116144403A (zh) | 2023-05-23 |
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ID=86353669
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|---|---|---|---|
| CN202310007152.3A Pending CN116144403A (zh) | 2023-01-04 | 2023-01-04 | 一种涡流配热喷煤枪装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116144403A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0569140U (ja) * | 1992-02-21 | 1993-09-17 | 三菱化工機株式会社 | サイクリックガス装置用アトマイザー |
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-
2023
- 2023-01-04 CN CN202310007152.3A patent/CN116144403A/zh active Pending
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