CN204455024U - 一种带有组合冷却方式的浆体燃料气化烧嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有组合冷却方式的浆体燃料气化烧嘴，其特征在于采用“外部冷却水盘管+内部冷却水室”的组合冷却方式。在烧嘴头部外部区域，冷却水入口盘管完全盘绕在烧嘴本体外围，冷却水出口盘管完全盘绕在冷却水出口盘管外围；在烧嘴头部内部区域，冷却水通过入口盘管流入冷却水室入口环道，折返后进入冷却水室出口环道，进行逆流换热，并通过出口盘管流出。本实用新型成倍地延长了冷却水流程及换热面积，具有冷却效果好的优点，对烧嘴起到良好的保护作用，可以广泛应用于水煤浆等浆体燃料气化领域。

Description

一种带有组合冷却方式的浆体燃料气化烧嘴

技术领域

本实用新型涉及一种带有组合冷却方式的浆体燃料气化烧嘴，属于煤气化技术领域。

背景技术

传统浆体燃料气化技术中，如德士古水煤浆气化技术，烧嘴的寿命是影响气化装置经济运行的重要因素，因此在保证烧嘴工作性能的前提下，最大限度地延长其寿命是各生产厂家不断追求的目标。而在实际运行中，如常用的采用盘管冷却方式的三通道式烧嘴，依然存在高温烧损严重、使用寿命短的缺点，分析原因如下：

如图1所示为传统浆体燃料气化技术烧嘴的外部冷却水盘管示意图。由烧嘴本体17、冷却水入口盘管11和冷却水出口盘管12组成，且常规设置方式为冷却水出口盘管12盘绕在烧嘴本体17的外层，冷却水入口盘管11盘绕在冷却水出口盘管12的外层。冷却水出口盘管12采用“直线管+盘绕管”的组合布置方式，在接近烧嘴头部区域，完全由盘绕管盘绕在烧嘴本体17上；冷却水入口盘管11则采用“直线管+盘绕管+直线管”的组合布置方式，即稍远离烧嘴头部区域为盘绕管，而在烧嘴头部区域又改用直线管。

这种烧嘴外部冷却水盘管结构的缺点在于：首先，冷却水入口盘管11盘绕在最外层，直接面对气化炉内的燃烧，剧烈的辐射传热与高温烟气导热，使得入口冷却水在进入烧嘴本体17前便已剧烈沸腾，甚至变为饱和/不饱和蒸汽，从而起不到预想的冷却效果。其次，将冷却水入口盘管11在接近烧嘴头部区域改用直线管，一方面使得其暴露在外的相对表面积增加，升温更迅速；另一方面对内层冷却水出口盘管12及烧嘴本体17的遮盖冷却保护作用也大大减弱。

如图2所示为传统浆体燃料气化技术烧嘴的内部冷却水室示意图。包括同轴的中心喷嘴1、中环喷嘴2、外环喷嘴3，以及中心气化剂通道6、中环浆体燃料通道7、外环气化剂通道8，在中心喷嘴1与中环喷嘴2之间设置中环固定凸缘13，在中环喷嘴2与外环喷嘴3之间设置外环固定凸缘14。在烧嘴头部设置冷却水入口盘管11、冷却水出口盘管12以及冷却水室18。

如图3所示为其内部冷却水室内的简易流场示意图，冷却水经过入口盘管11进入冷却水室18，向两侧同时进行“半环形”流动到另一端，并通过出口盘管12流出。

这种烧嘴内部冷却水室结构的缺点在于：冷却水室18设置在烧嘴头部，冷却水流程短、换热面积小，最主要的作用是连通冷却水室入口盘管11和冷却水出口盘管12，所能起到的冷却作用有限。

鉴于以上原因很大程度上导致了传统浆体燃料气化技术烧嘴高温烧损严重、使用寿命短，为了解决上述问题，迫切需要一种带有组合冷却方式的浆体燃料气化烧嘴。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提出一种带有组合冷却方式的浆体燃料气化烧嘴，以达到延长冷却水流程、增加换热面积的目的。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供了一种带有组合冷却方式的浆体燃料气化烧嘴，采用“外部冷却水盘管+内部冷却水室”的组合冷却方式，包括冷却水入口盘管、冷却水出口盘管、冷却水室、冷却水室外壳，所述冷却水入口盘管在烧嘴头部区域完全盘绕在烧嘴本体外围，所述冷却水出口盘管在烧嘴头部区域完全盘绕在冷却水入口盘管外围；所述的冷却水室包括冷却水入口环道和冷却水出口环道；所述冷却水出口环道布置在冷却水入口环道的外围，并由冷却水室轴向环形隔板和冷却水室径向环形隔板隔断；所述冷却水室轴向环形隔板和外环喷嘴由冷却水室入口环道固定凸缘支撑；所述冷却水室外壳和冷却水室轴向环形隔板由冷却水室出口环道固定凸缘支撑。

优选地，冷却水在所述冷却水室内采用“逆流式”换热方式。

优选地，所述冷却水室径向环形隔板的切断面与水平面夹角β满足关系45°≤β≤85°。

优选地，所述冷却水室径向环形隔板右侧与冷却水入口盘管入口处的左侧重合，所述冷却水室径向环形隔板左侧与冷却水出口盘管出口处的右侧重合。

优选地，所述冷却水室径向环形隔板在冷却水入口处位于冷却水入口盘管左侧，所述冷却水室径向环形隔板在冷却水出口处位于冷却水出口盘管右侧。

本实用新型采用了以上的技术方案，其产生的技术效果是显著的：在烧嘴头部外部区域，改变了冷却水入口盘管和冷却水出口盘管的相对位置，将冷却水入口盘管完全盘绕在烧嘴本体上，冷却水出口盘管完全盘绕在冷却水入口盘管上，相比延长了冷却水流程，也减少了炉内燃烧和高温烟气辐射传热对冷却水入口盘管和烧嘴本体的影响；在烧嘴头部内部区域，冷却水通过冷却水入口盘管流入冷却水室入口环道，向外层折返后进入冷却水室出口环道，进行逆流换热，起到了良好的换热效果，并通过冷却水出口盘管流出。这种组合冷却方式成倍地延长了冷却水流程及换热面积，有效地冷却了烧嘴，减少了高温烧损带来的破坏，起到良好的保护作用，从而延长了烧嘴使用寿命，保证了浆体燃料气化装置的经济性运行。

附图说明

图1所示为传统浆体燃料气化技术烧嘴的外部冷却水盘管示意图；

图2所示为传统浆体燃料气化技术烧嘴的内部冷却水室示意图，为图1的俯视剖面图；

图3所示为传统浆体燃料气化技术烧嘴内部冷却水室内的简易流场示意图；

图4所示为实施例1中本实用新型烧嘴外部冷却水盘管的示意图；

图5所示为实施例1中本实用新型烧嘴内部冷却水室示意图，为图4的俯视剖面图。

图6所示为实施例1中本实用新型烧嘴内部冷却水室内的简易流场示意图；

图7所示为实施例2中本实用新型烧嘴内部冷却水室示意图。

附图标记说明

1-中心喷嘴；2-中环喷嘴；3-外环喷嘴；4-冷却水室轴向环形隔板；5-冷却水室外壳；6-中心气化剂通道；7-中环浆体燃料通道；8-外环气化剂通道；9-冷却水室入口环道；10-冷却水室出口环道；11-冷却水入口盘管；12-冷却水出口盘管；13-中环固定凸缘；14-外环固定凸缘；15-冷却水室入口环道固定凸缘；16-冷却水室出口环道固定凸缘；17-烧嘴本体；18-冷却水室；19-冷却水室径向环形隔板。

具体实施方式

下面结合附图4、图5、图6和图7所示的实施例，以详细说明本实用新型的性能和特征。

实施例1

如图4所示为本实用新型外部冷却水盘管的示意图。由烧嘴本体17、冷却水入口盘管11和冷却水出口盘管12组成。冷却水出口盘管11采用“直线管+盘绕管”的组合布置方式，在烧嘴头部区域，完全由“盘绕管”盘绕在烧嘴本体17上；冷却水出口盘管12采用“直线管+盘绕管”的组合布置方式，在烧嘴头部区域，完全由“盘绕管”盘绕在冷却水入口盘管11上。

相比传统的浆体燃料气化技术烧嘴，本实用新型外部冷却水盘管设置的优点体现在：首先，冷却水入口盘管11直接盘绕在烧嘴本体17上，同时又被冷却水出口盘管12包围着，不需要直接面对气化炉内的燃烧、剧烈的辐射传热与高温烟气导热，有效地控制了入口冷却水在进入烧嘴本体17前的升温速度，为内部冷却水室冷却争得了有利条件。其次，在烧嘴头部区域，冷却水入口盘管11和冷却水出口盘管12均采用“盘绕管”形式，最外层的冷却水出口盘管12有效地削减了传热量最大的辐射传热，也延长了冷却水流程，最大程度的发挥了冷却水出口盘管12对冷却水入口盘管11及烧嘴本体17的冷却保护作用。

如图5所示为图4的俯视剖面图，示意了本实用新型内部冷却水室结构。包括同轴的中心喷嘴1、中环喷嘴2、外环喷嘴3，以及中心气化剂通道6、中环浆体燃料通道7、外环气化剂通道8，在中心喷嘴1与中环喷嘴2之间设置中环固定凸缘13，在中环喷嘴2与外环喷嘴3之间设置外环固定凸缘14。在烧嘴外环喷嘴3的外层分别设置冷却水室轴向环形隔板4、冷却水室径向环形隔板19、冷却水室外壳5以及冷却水室入口环道9、冷却水室出口环道10。冷却水出口环道10在冷却水入口环道9的外围，并由冷却水室轴向环形隔板4和冷却水室径向环形隔板19隔断，共同组成烧嘴内部冷却水室18。在外环喷嘴3与冷却水室轴向环形隔板4之间设置冷却水室入口环道固定凸缘15；在冷却水室轴向环形隔板4与冷却水室外壳5之间设置冷却水室出口环道固定凸缘16。如图5所示情况下，冷却水室径向环形隔板19的切断面与水平面夹角β满足关系45°≤β≤85°，冷却水室径向环形隔板19右侧与冷却水入口盘管11入口处的左侧重合，所述冷却水室径向环形隔板19左侧与冷却水出口盘管12出口处的右侧重合。

如图6所示为本实用新型烧嘴内部冷却水室内的简易流场示意图，冷却水经过冷却水入口盘管11进入冷却水室入口环道9，在冷却水室轴向环形隔板4的另一侧向外层折返进入冷却水室出口环道10，并通过出口盘管12流出。

相比传统的浆体燃料气化技术烧嘴，本实用新型内部冷却水室设置的优点体现在：冷却水室18采用了逆流式换热的方式，延长了冷却水流程，增加冷却水与烧嘴的换热面积，在烧嘴头部内部区域一定长度内发挥了最大程度的冷却效果。

实施例2

如图7所示为本实施例中的本实用新型烧嘴内部冷却水室示意图，与实施例1的不同之处在于，冷却水室径向环形隔板19在冷却水入口处布置于冷却水入口盘管11左侧，同时在冷却水出口处布置于冷却水出口盘管12右侧。其他布置同实施例1。

与现有技术相比，本实用新型综合了“外部冷却水盘管+内部冷却水室”的组合冷却方式，成倍地延长了冷却水流程及换热面积，具有冷却效果好的优点，对烧嘴起到良好的保护作用，可广泛应用于水煤浆等浆体燃料气化等领域，对提高气化装置运行的经济性具有重要意义。

Claims (4)

1.一种带有组合冷却方式的浆体燃料气化烧嘴，其特征在于，包括冷却水入口盘管（11）、冷却水出口盘管（12）、冷却水室（18）、冷却水室外壳（5），所述冷却水入口盘管（11）在烧嘴头部区域完全盘绕在烧嘴本体（17）外围，所述冷却水出口盘管（12）在烧嘴头部区域完全盘绕在冷却水入口盘管（11）外围；所述的冷却水室（18）包括冷却水入口环道（9）和冷却水出口环道（10）；所述冷却水出口环道（10）布置在冷却水入口环道（9）的外围，并由冷却水室轴向环形隔板（4）和冷却水室径向环形隔板（19）隔断；所述冷却水室轴向环形隔板（4）和外环喷嘴（3）由冷却水室入口环道固定凸缘（15）支撑；所述冷却水室外壳（5）和冷却水室轴向环形隔板（4）由冷却水室出口环道固定凸缘（16）支撑。

2.如权利要求1所述的一种带有组合冷却方式的浆体燃料气化烧嘴，其特征在于：所述冷却水室径向环形隔板（19）的切断面与水平面夹角β满足关系45°≤β≤85°。

3.如权利要求1所述的一种带有组合冷却方式的浆体燃料气化烧嘴，其特征在于：所述冷却水室径向环形隔板（19）右侧与冷却水入口盘管（11）入口处的左侧重合，所述冷却水室径向环形隔板（19）左侧与冷却水出口盘管（12）出口处的右侧重合。

4.如权利要求1所述的一种带有组合冷却方式的浆体燃料气化烧嘴，其特征在于：所述冷却水室径向环形隔板（19）在冷却水入口处位于冷却水入口盘管（11）左侧，所述冷却水室径向环形隔板（19）在冷却水出口处位于冷却水出口盘管（12）右侧。