CN204644301U - 一种水煤浆气泡雾化喷嘴 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种水煤浆气泡雾化喷嘴，通过内外同轴设置的中心喷管和外环喷管，并在所述中心喷管上设置氧气注入孔，从而实现将气泡雾化与气动雾化结构相结合，首先利用小部分氧气通过气泡雾化使得中心导管内的水煤浆流体在中心喷头出口处被撕裂、破碎，达到初步雾化的效果，然后利用剩余大部分氧气通过气动雾化对水煤浆进行二次雾化，使水煤浆实现完全雾化，雾化效果更彻底。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种水煤浆气泡雾化喷嘴，属于水煤浆气化的技术领域。
背景技术
水煤浆气化喷嘴是水煤浆气化工艺中的关键设备，其雾化性能对气化效率、碳转化率等有很大影响，其使用寿命则直接关系到气化炉稳定运行的周期。因此，雾化性能及使用寿命是气化喷嘴的评价标准中的一个重要方面。
目前最常用的水煤浆气化喷嘴是以德士古喷嘴为代表的三通道内外混气动雾化喷嘴，采用同轴套管结构，中心通道和外环通道流通氧气，内环通道流通水煤浆。水煤浆被稀释和加速后从内混室出口喷出，发生初步雾化；外环氧在外环通道中加速后以很高的速度从外环通道出口喷出，在喷嘴外跟沿轴向喷出的水煤浆呈一定夹角发生冲击、碰撞，使水煤浆发生二次雾化。然而，上述雾化喷嘴中的水煤浆虽然经历了两次雾化，但雾化效果仍然不太理想。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中水煤浆雾化喷嘴对水煤浆的雾化效果差，从而提供一种雾化性能好的水煤浆气泡雾化喷嘴。
为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种水煤浆气泡雾化喷嘴，其从内至外同轴设置有：
中心喷管，包括中心导管和位于所述中心导管下端的中心喷头，所述中心喷头为沿中心轴向内收缩的第一倒锥形结构，所述中心导管的管壁上设有水煤浆入口，所述中心导管的中上部管壁上设有氧气注入孔；
外环喷管，包括外环导管和位于所述外环导管下端的外环喷头，所述外环喷头为沿中心轴向内收缩的第二倒锥形结构，所述外环导管套设于所述中心导管的外侧，所述外环导管的管壁上设有氧气入口，所述外环导管和所述中心导管之间形成环氧通道；
所述中心喷头的出口端伸入所述外环喷头内且所述中心喷头的出口端不低于所述外环喷头的出口端，所述中心喷头外壁和所述外环喷头内壁之间的间隙宽度为1-10mm。
所述氧气注入孔设置有多个，所述多个氧气注入孔在竖直方向上位于相同或不同水平面上并沿中心导管的圆周方向均匀分布。
所述中心喷头内壁的收缩角α为30°-70°，所述中心喷头外壁的收缩角β为20°-80°。
所述外环喷头内壁的收缩角γ为30°-70°。
所述中心喷头的出口端高出所述外环喷头的出口端为0.5-5cm。
还设置冷却单元，所述冷却单元包括连通设置的冷却盘管和冷却水夹套，所述冷却盘管设于所述外环导管的外侧，所述冷却水夹套设于所述外环喷头的外侧。
本实用新型所述的水煤浆气泡雾化喷嘴的工作原理如下：先将水煤浆经水煤浆入口进入中心导管，同时经氧气注入孔向所述中心导管内注入氧气，以在水煤浆中形成大量细小气泡，气泡随水煤浆一起流动，并与水煤浆逐渐混合均匀，形成均匀的气液两相流，经中心喷头收缩加速后，气液两相流从中心喷头的出口端喷出，由于气泡迅速膨胀、破碎，使水煤浆发生雾化，该过程为气泡雾化，进一步，环氧通道中的氧气经收缩加速后，以较高的速度从外环喷头喷出，与气泡雾化后的水煤浆发生冲击、碰撞、撕裂，水煤浆被进一步雾化，该过程为气动雾化。
本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本实用新型所述的水煤浆气泡雾化喷嘴，通过内外同轴设置的中心喷管和外环喷管，并在所述中心喷管上设置氧气注入孔，从而实现将气泡雾化与气动雾化结构相结合，首先利用小部分氧气通过气泡雾化使得中心导管内的水煤浆流体被撕裂、破碎，达到初步雾化的效果，然后利用剩余大部分氧气通过气动雾化对水煤浆进行二次雾化，使水煤浆实现完全雾化，雾化效果更彻底。并且由于气泡雾化在较小的气液比下就能达到很好的雾化效果，从而只需利用少部分氧气参与气泡雾化。
此外，本实用新型所述的水煤浆气泡雾化喷嘴，通过将参与气泡雾化和气动雾化的氧气分开进行控制，有助于对参与这两个过程的氧气比例进行方便调节，使喷嘴在不同的负荷条件下都能实现好的雾化效果。
(2)本实用新型所述的水煤浆气泡雾化喷嘴，还设置所述冷却单元包括连通设置的冷却盘管和冷却水夹套，所述冷却盘管设于所述外环导管的外侧，所述冷却水夹套设于所述外环喷头的外侧，从而通过冷却水对喷嘴进行冷却，避免喷嘴在气化炉中1300-1500℃的高温环境下被烧坏。
附图说明
为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中，
图1是本实用新型所述的水煤浆气泡雾化喷嘴的结构示意图。
图中附图标记表示为：1-外环导管，2-外环喷头，3-中心导管，4-中心喷头，5-氧气注入孔，6-冷却水夹套，7-冷却盘管，8-环氧通道，9-氧气/水煤浆的气液两相流通道，10-氧气入口，11-水煤浆入口，12-第一密封法兰，13-固定法兰，14-第二密封法兰。
具体实施方式
本实用新型提供一种水煤浆气泡雾化喷嘴，其结构如图1所示，包括从内至外同轴设置的中心喷管和外环喷管。
其中，所述中心喷管包括中心导管3和位于所述中心导管3下端的中心喷头4，所述中心喷头4为沿中心轴向内收缩的第一倒锥形结构；所述中心导管3的管壁上设有水煤浆入口11，所述中心导管3的中上部管壁上设有氧气注入孔5，从而所述中心导管3作为氧气/水煤浆的气液两相流通道9，所述氧气注入孔5设置有多个，所述多个氧气注入孔5在竖直方向上位于相同或不同的水平面上并沿中心导管3的圆周方向均匀分布，本实施例中，所述多个氧气注入孔5在竖直方向上位于相同的水平面上。
所述外环喷管包括外环导管1和位于所述外环导管1下端的外环喷头2，所述外环喷头2为沿中心轴向内收缩的第二倒锥台形结构；所述外环导管1套设于所述中心导管3的外侧，所述外环导管1的管壁上设有氧气入口10，所述外环导管1和所述中心导管3之间形成环氧通道8。
所述中心喷头4的出口端伸入所述外环喷头2内且所述中心喷头4的出口端不低于所述外环喷头2的出口端，所述中心喷头外壁和所述外环喷头内壁之间的间隙宽度为1-10mm。
作为可以选择的实施方式，本实施例中，所述中心喷头4的出口端高出所述外环喷头2的出口端为0.5-5cm。
如图1所示，本实施例中，所述中心喷头4内壁的收缩角α为30°-70°，所述中心喷头4外壁的收缩角β为20°-80°，所述外环喷头2内壁的收缩角γ为30°-70°。
本实施例中，所述水煤浆气泡雾化喷嘴还设置冷却单元，所述冷却单元包括连通设置的冷却盘管7和冷却水夹套6，所述冷却盘管7设于所述外环导管1的外侧，所述冷却水夹套6设于所述外环喷头2的外侧，从而通过冷却水对喷嘴进行冷却，避免喷嘴在气化炉中1300-1500℃的高温环境下被烧坏。
最后，采用第一密封法兰12对外环导管1的顶端进行密封，采用第二密封法兰14对中心导管3的顶端进行密封，之后使用固定法兰13将所述水煤浆气泡雾化喷嘴固定连接于气化炉炉体上。
本实用新型所述的水煤浆气泡雾化喷嘴的工作原理如下：先将水煤浆经水煤浆入口11进入中心导管3，同时经氧气注入孔5向所述中心导管3内注入氧气，以在水煤浆中形成大量细小气泡，气泡随水煤浆一起流动，并与水煤浆逐渐混合均匀，形成均匀的气液两相流，经中心喷头4收缩加速后，气液两相流从中心喷头4的出口端喷出，由于气泡迅速膨胀、破碎，使水煤浆发生雾化，该过程为气泡雾化，进一步，环氧通道8中的氧气经收缩加速后，以较高的速度从外环喷头2喷出，与气泡雾化后的水煤浆发生冲击、碰撞，水煤浆被进一步雾化，该过程为气动雾化。
本实用新型所述的水煤浆气泡雾化喷嘴实现了将气泡雾化与气动雾化结构相结合，首先利用小部分氧气通过气泡雾化使得中心导管3内的水煤浆流体被撕裂、破碎，达到初步雾化的效果，然后利用剩余大部分氧气通过气动雾化对水煤浆进行二次雾化，使水煤浆实现完全雾化，雾化效果更彻底。并且由于气泡雾化在较小的气液比下就能达到很好的雾化效果，从而只需利用少部分氧气参与气泡雾化。此外，本实用新型所述的水煤浆气泡雾化喷嘴，通过将参与气泡雾化和气动雾化的氧气分开进行控制，有助于对参与这两个过程的氧气比例进行方便调节，使喷嘴在不同的负荷条件下都能实现好的雾化效果。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。
Claims (6)
1.一种水煤浆气泡雾化喷嘴，其特征在于，从内至外同轴设置有：
中心喷管，包括中心导管和位于所述中心导管下端的中心喷头，所述中心喷头为沿中心轴向内收缩的第一倒锥形结构，所述中心导管的管壁上设有水煤浆入口，所述中心导管的中上部管壁上设有氧气注入孔；
外环喷管，包括外环导管和位于所述外环导管下端的外环喷头，所述外环喷头为沿中心轴向内收缩的第二倒锥形结构，所述外环导管套设于所述中心导管的外侧，所述外环导管的管壁上设有氧气入口，所述外环导管和所述中心导管之间形成环氧通道；
所述中心喷头的出口端伸入所述外环喷头内且所述中心喷头的出口端不低于所述外环喷头的出口端，所述中心喷头外壁和所述外环喷头内壁之间的间隙宽度为1-10mm。
2.根据权利要求1所述的水煤浆气泡雾化喷嘴，其特征在于，所述中心喷管氧气注入孔设置有多个，所述多个氧气注入孔在竖直方向上位于相同或不同水平面上并沿中心导管的圆周方向均匀分布。
3.根据权利要求1或2所述的水煤浆气泡雾化喷嘴，其特征在于，所述中心喷头内壁的收缩角α为30°-70°，所述中心喷头外壁的收缩角β为20°-80°。
4.根据权利要求3所述的水煤浆气泡雾化喷嘴，其特征在于，所述外环喷头内壁的收缩角γ为30°-70°。
5.根据权利要求1或2或4所述的水煤浆气泡雾化喷嘴，其特征在于，所述中心喷头的出口端高出所述外环喷头的出口端为0.5-5cm。
6.根据权利要求5所述的水煤浆气泡雾化喷嘴，其特征在于，还设置冷却单元，所述冷却单元包括连通设置的冷却盘管和冷却水夹套，所述冷却盘管设于所述外环导管的外侧，所述冷却水夹套设于所述外环喷头的外侧。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107936987A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-04-20 | 山东钢铁股份有限公司 | 一种焦炉炉顶维护方法及喷浆装置 |
| CN110961044A (zh) * | 2018-09-30 | 2020-04-07 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种催化裂化装置提升管用喷嘴及其应用 |
| CN110961050A (zh) * | 2018-09-30 | 2020-04-07 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种催化裂化装置提升管用雾化喷嘴 |
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| CN111171877A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-05-19 | 北京航化节能环保技术有限公司 | 一种盘管夹套组合冷却烧嘴 |
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- 2015-04-28 CN CN201520265231.5U patent/CN204644301U/zh active Active
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