CN1752521A

CN1752521A - 水煤浆气化喷嘴

Info

Publication number: CN1752521A
Application number: CN 200510061444
Authority: CN
Inventors: 周俊虎; 刘建忠; 岑可法; 黄镇宇; 周志军; 程军; 杨卫娟; 王智化
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2005-11-04
Filing date: 2005-11-04
Publication date: 2006-03-29

Abstract

本发明涉及一种燃烧装置，旨在提供一种水煤浆气化喷嘴。组成截面为同圆心的环管状结构的中心管氧化剂通道、中环水煤浆通道和外环氧化剂通道；中心管氧化剂通道末端为渐缩形成中心管喷嘴；中环水煤浆通道和外环氧化剂通道为渐缩形成中环管喷嘴和外环管喷头；外环管喷头连接雾化头，两者内部空间形成混合室，在雾化头内部正对中心管喷嘴的位置设置圆台型撞击件，雾化头上均匀布置喷孔。本发明的喷嘴负荷调节范围大、雾化效果好、雾化角稳定并可根据设计调节、安装拆卸方便、调节灵活便利、不堵塞。

Description

水煤浆气化喷嘴

技术领域

本发明涉及一种燃烧装置，更具体地说，本发明涉及一种水煤浆气化喷嘴。

背景技术

在水煤浆气化工艺中，气化喷嘴是关键设备。喷嘴的雾化效果直接影响碳转化率、气化炉内的温度场和炉衬耐火砖的使用寿命。由于水煤浆是高粘度流体，并且又有大量的颗粒悬浮物，是固液两相流体，雾化过程对喷嘴的磨损相当严重，因此，对水煤浆气化喷嘴的要求首先是保证良好的雾化质量和耐磨性。

目前国内外已有各种水煤浆气化喷嘴，如Texaco水煤浆气化技术采用的喷嘴专利就有：双通道气流雾化喷嘴、三通道气流雾化喷嘴和五通道气流雾化喷嘴。目前应用最多的三通道雾化喷嘴，在使用中存在雾化性能不理想、喷嘴负荷可调性差等问题。

概括来说，已有喷嘴存在以下缺点：总氧管与中心管设计不甚合理，使两者氧量分配比例失调，中心氧量只占8～9％，导致未燃烧区缩短，水煤浆被雾化成细滴状区域变小，气体有效成分CO+H₂降低，灰渣中残碳量上升，有时高达30％，而设计值仅为8％，表明喷嘴雾化性能差；喷嘴负荷可调性差，一般只在80～100％负荷内运行时雾化效果才较好，气化炉运行才稳定，而当再增加负荷或降低负荷时雾化性能变差；一般在喷嘴中心管设计时有流量表，但是却无调节手段，操作带有一定的盲目性；喷嘴压差设计指标与实际运行差别较大，有时可能导致水煤浆呈液流状态进入炉膛，若接触到炉衬耐火砖就会发生淬砖而降低耐火砖抗冲刷和腐蚀强度，极大地缩短耐火砖的使用寿命；喷嘴雾化角难以控制，随负荷变化喷嘴雾化角变化较大，火炬长度难控制，而喷嘴雾化角过大还可能导致雾化气流直接冲刷炉衬耐火砖而大大降低耐火砖的使用寿命；喷嘴使用寿命短，一般只有两个月。因此，水煤浆气化喷嘴成为目前水煤浆气化技术推广和大型化发展的瓶颈。此外，目前国内在应用的都是国外专利产品，费用极其昂贵，且受制于他人，自己开发的水煤浆气化喷嘴虽有报道，但没有投入应用。因此，开发新型性能优良的水煤浆气化喷嘴，尽快取代国外产品，形成具有自主知识产权的水煤浆气化技术，是迫切要解决的工作。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种新型的水煤浆气化喷嘴。为实现发明目的，本发明提供的水煤浆气化喷嘴包括氧化剂通道和水煤浆通道，所述氧化剂通道包括中心管氧化剂通道12和外环氧化剂通道10，所述水煤浆通道为中环水煤浆通道11，三个通道组成截面为同圆心的环管状结构；中心管氧化剂通道12末端为渐缩式锥形结构，形成中心管喷嘴9；中环水煤浆通道11和外环氧化剂通道10为渐缩式结构，形成中环管喷嘴8和外环管喷头7，外环管喷头7上沿周向均匀布置与外环氧化剂通道10相连的气孔2；外环管喷头7连接雾化头6，两者内部空间形成混合室3，在雾化头6内部正对中心管喷嘴9的位置设置圆台型撞击件5，雾化头6上均匀布置喷孔4。

作为本发明的一种改进，所述撞击件5与雾化头6为螺纹连接。

作为本发明的一种改进，所述通道的末端部分通过外环管喷头7与雾化头6之间的螺纹连接。

作为本发明的一种改进，所述通道的末端部分与通道之间通过螺纹连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

喷嘴负荷调节范围大、雾化效果好、雾化角稳定并可根据设计调节、安装拆卸方便、调节灵活便利、不堵塞。

附图说明

图1为具体实施例中喷嘴的内部结构示意图。

图2为具体实施例中喷嘴通道的剖向结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本专利作进一步说明：

如图中所示，本发明所述水煤浆气化喷嘴包括外套筒1、中心管氧化剂通道12、中心管外面的中环水煤浆通道11、中环外面的外环氧化剂通道10，三个通道组成截面为同圆心的环管状结构；与中心管通道连接的中心管喷嘴9、与中环通道连接的中环管喷嘴8、与外环通道连接的外环管喷头7；水煤浆和氧化剂在混合室3经过充分撞击、破碎后从雾化头6上的均匀布置的喷孔4中射出，形成高速雾化气流。中心管氧化剂通道12末端为渐缩式锥形结构，形成中心管喷嘴9；中环水煤浆通道11和外环氧化剂通道10为渐缩式结构，形成中环管喷嘴8和外环管喷头7；水煤浆由中环管喷嘴8高速进入混合室，外环氧化剂通过通道10后沿周向均匀布置的外环氧化剂气孔2高速进入混合室，该气孔也为渐缩式结构，在雾化头6上正对中心管喷嘴位置设置圆台型撞击件5，喷射出来的高速雾化气流直接撞击在圆台上，进行撞击破碎。

喷嘴易磨损位置均采用碳化钨耐磨镶嵌，如撞击圆台5、中心管喷嘴9、中环管喷嘴8、外环氧化剂气孔2，使喷嘴耐磨寿命大大增加。

该喷嘴中间中心管和外环管通氧气，中环管通水煤浆。中心管喷头采用渐缩式喷嘴结构，使其在喷嘴出口处形成近音速的高速气流，利用其很高的动能对水煤浆进行一级冲击破碎，形成初步的雾化液滴，在进入混合室时利用外环管通过均匀布置的小型喷嘴孔喷出的高速气流进行剪切和冲击破碎，煤浆从中环管经具有渐缩的喷头加速后喷出，与中心管气流同时进入内混室，经过一级和二级破碎后的液雾利用其自身的高速功能，直接撞击到喷嘴出口壁面上的圆台型撞击件上，进行撞击破碎，最后经过雾化头上均匀布置的通道孔喷出形成较细颗粒的雾化液滴。整个喷嘴由环形通道、通道的末端部分、雾化头6与撞击件5四个部分组成，均为螺纹连接，便于安装和拆卸。

本实施例中的喷嘴采用55～70％浓度(wt％)、不大于1200Pa.S粘度的水煤浆燃料和99.8％的富氧为气化剂时，具有以下优点：(1)水煤浆雾化细度SMD在80μm左右；(2)水煤浆喷嘴负荷调节范围50％～120％；(4)喷嘴耐磨寿命可达2000小时以上；(4)碳转化率97％以上。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1、一种水煤浆气化喷嘴，包括氧化剂通道和水煤浆通道，其特征在于，所述氧化剂通道包括中心管氧化剂通道(12)和外环氧化剂通道(10)，所述水煤浆通道为中环水煤浆通道(11)，三个通道组成截面为同圆心的环管状结构；中心管氧化剂通道(12)末端为渐缩式锥形结构，形成中心管喷嘴(9)；中环水煤浆通道(11)和外环氧化剂通道(10)为渐缩式结构，形成中环管喷嘴(8)和外环管喷头(7)，外环管喷头(7)上沿周向均匀布置与外环氧化剂通道(10)相连的气孔(2)；外环管喷头(7)连接雾化头(6)，两者内部空间形成混合室(3)，在雾化头(6)内部正对中心管喷嘴(9)的位置设置圆台型撞击件(5)，雾化头(6)上均匀布置喷孔(4)。

2、根据权利要求1所述水煤浆气化喷嘴，其特征在于，所述撞击件(5)与雾化头(6)为螺纹连接。

3、根据权利要求1所述水煤浆气化喷嘴，其特征在于，所述的通道的末端部分通过外环管喷头(7)与雾化头(6)之间的螺纹连接。

4、根据权利要求1所述水煤浆气化喷嘴，其特征在于，所述的通道的末端部分与通道之间通过螺纹连接。