CN204644302U - 一种双通道水煤浆雾化喷嘴 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种双通道水煤浆雾化喷嘴，通过内外同轴设置的中心喷管和外环喷管，并在中心喷头沿水煤浆流动方向依次连接设置收缩段和扩张段，将外环喷头设置为沿中心轴向内收缩的倒锥形结构，从而先利用所述中心喷头先收缩再扩张的特殊结构设计使得中心导管内的水煤浆流体在向下流动的过程中，先经收缩段加速再经扩张段，实现了第一次雾化，之后利用外环喷头喷出的高速氧气通过气动雾化对水煤浆进行第二次雾化，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双通道水煤浆雾化喷嘴，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，雾化性能是气化喷嘴的评价标准的一个重要方面。
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。中心通道相比内环通道有明显内缩，形成供中心氧和水煤浆混合的内混室，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的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双通道水煤浆雾化喷嘴。
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：
一种双通道水煤浆雾化喷嘴，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，所述中心喷头的内部沿水煤浆流动方向依次连接设置收缩段和扩张段，所述中心导管的管壁上设有水煤浆入口；
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；
所述中心喷头扩张段的出口端伸入所述外环喷头内且所述扩张段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间间隙宽度为1-10mm。
在所述收缩段和所述扩张段之间还设置有过渡段，所述过渡段的内径等于所述收缩段的最小内径。
所述外环喷头内壁的收缩角α为30°-70°。
所述中心喷头扩张段内壁的扩张角β为5°-60°。
所述中心喷头扩张段的出口端高出所述外环喷头的出口端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。
本实用新型所述的双通道水煤浆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，形成均匀的水煤浆流体，之后在继续向下流动的过程中，随着收缩段内径的逐渐减小，流体速度增加，从而在流体内部蓄积了一定的激发能量，当流体经过收缩段的最小直径并进入扩张段后，流体经由小空间进入大空间，流体内部的激发能量瞬间释放，从而使水煤浆发生雾化，该过程为第一次雾化，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，与第一次雾化后的水煤浆发生冲击、碰撞，水煤浆被进一步雾化，该过程为第二次雾化。
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)本实用新型所述的双通道水煤浆雾化喷嘴，通过内外同轴设置的中心喷管和外环喷管，并在所述中心喷头沿水煤浆流动方向依次连接设置收缩段和扩张段，将所述外环喷头设置为沿中心轴向内收缩的倒锥形结构，从而首先利用所述中心喷头先收缩再扩张的特殊结构设计使得中心导管内的水煤浆流体在向下移动的过程中，先经收缩段蓄积能量再经扩张段释放能量，实现了第一次雾化，然后利用外环喷头喷出的高速氧气通过气动雾化对水煤浆进行第二次雾化，使水煤浆实现完全雾化，雾化效果更彻底。
(2)本实用新型所述的双通道水煤浆雾化喷嘴，在所述收缩段和所述扩张段之间还设置有过渡段，所述过渡段的内径等于所述收缩段的最小内径，从而使得水煤浆流体在各个区域段停留时间的分配利于水煤浆的第一次雾化，进一步提高了雾化效果。
(3)本实用新型所述的双通道水煤浆雾化喷嘴，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双通道水煤浆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-中心喷头，4-冷却水夹套，5-冷却盘管，6-环氧通道，7-中心导管，8-氧气入口，9-水煤浆入口，10-第一密封法兰，11-固定法兰，12-第二密封法兰。
具体实施方式
本实用新型提供一种双通道水煤浆雾化喷嘴，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7和位于所述中心导管7下端的中心喷头3，所述中心喷头3沿水煤浆流动方向依次连接设置收缩段和扩张段；所述中心导管7的管壁上设有水煤浆入口9，从而所述中心导管7作为水煤浆通道能够将由水煤浆入口9进入中心导管7的水煤浆形成均匀的水煤浆流体，本实施例中，所述收缩段的收缩比为1:5-1:2，所述扩张段的扩张比为4:1-3:2。
进一步，本实施例在所述收缩段和所述扩张段之间还设置有过渡段，所述收缩段、过渡段与扩张段沿中心轴方向上的高度之比为3:1:2，本实施例中，如图1所示，所述过渡段为内径不变的直管段，从而所述过渡段的内径与所述收缩段的最小内径以及所述扩张段的最小内径均相同。
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倒锥形结构；所述外环导管1套设于所述中心导管7的外侧，所述外环导管1的管壁上设有氧气入口8，所述外环导管1和所述中心导管7之间形成环氧通道6。
所述中心喷头3扩张段的出口端伸入所述外环喷头2内且所述扩张段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。本实施例中，所述中心喷头3扩张段的出口端高出所述外环喷头2的出口端的距离为0.5-5cm。
在外环喷头2和中心喷头3的结构中，收缩段的内侧壁面与中心轴之间的夹角为收缩角α，扩张段的内侧壁面与中心轴之间的夹角为扩张角β。如图1所示，本实施例中，所述外环喷头2内壁的收缩角α为30°-70°，所述中心喷头3扩张段内壁的扩张角β为5°-60°。
本实施例中，所述双通道水煤浆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5和冷却水夹套4，所述冷却盘管5设于所述外环导管1的外侧，所述冷却水夹套4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10对外环导管1的顶端进行密封，采用第二密封法兰12中心导管7的顶端进行密封，之后使用固定法兰11将所述双通道水煤浆雾化喷嘴固定连接于气化炉炉体上。
本实用新型所述的双通道水煤浆雾化喷嘴的工作原理如下：先将水煤浆经水煤浆入口9进入中心导管7，形成均匀的水煤浆流体，之后进入中心喷头3并在继续向下流动的过程中，随着收缩段内径的逐渐减小，流体速度增加，从而在流体内部蓄积了一定的激发能量，当流体经过收缩段的最小直径并进入扩张段后，流体经由小空间进入大空间，流体内部的激发能量瞬间释放，从而使水煤浆发生雾化，该过程为第一次雾化；进一步，环氧通道6中的氧气经收缩加速后，以较高的速度从外环喷头2喷出，与第一次雾化后的水煤浆发生冲击、碰撞，水煤浆被进一步雾化，该过程为第二次雾化。
本实用新型所述的双通道水煤浆雾化喷嘴，通过内外同轴设置的中心喷管和外环喷管，并在所述中心喷头3沿水煤浆流动方向依次连接设置收缩段和扩张段，将所述外环喷头2设置为沿中心轴向内收缩的倒锥形结构，从而首先利用所述中心喷头2先收缩再扩张的特殊结构设计使得中心导管7内的水煤浆流体在向下流动的过程中，先经收缩段蓄积能量再经扩张段释放能量，实现了第一次雾化，然后利用外环喷头2喷出的高速氧气通过气动雾化对水煤浆进行第二次雾化，使水煤浆实现完全雾化，雾化效果更彻底。
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)
1.一种双通道水煤浆雾化喷嘴，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，所述中心喷头的内部沿水煤浆流动方向依次连接设置收缩段和扩张段，所述中心导管的管壁上设有水煤浆入口；
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；
所述中心喷头扩张段的出口端伸入所述外环喷头内且所述扩张段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所述的双通道水煤浆雾化喷嘴，其特征在于，在所述收缩段和所述扩张段之间还设置有过渡段，所述过渡段的内径等于所述收缩段的最小内径。
3.根据权利要求1或2所述的双通道水煤浆雾化喷嘴，其特征在于，所述外环喷头内壁的收缩角α为30°-70°。
4.根据权利要求3所述的双通道水煤浆雾化喷嘴，其特征在于，所述中心喷头扩张段内壁的扩张角β为5°-60°。
5.根据权利要求1或2或4所述的双通道水煤浆雾化喷嘴，其特征在于，所述中心喷头扩张段的出口端高出所述外环喷头的出口端0.5-5cm。
6.根据权利要求5所述的双通道水煤浆雾化喷嘴，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 (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN106040467A (zh) * | 2016-07-19 | 2016-10-26 | 西安交通大学 | 一种基于高压水的双流体喷嘴 |
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| CN113019724A (zh) * | 2021-02-18 | 2021-06-25 | 北京航化节能环保技术有限公司 | 一种喷嘴装置及喷嘴头部装配尺寸的控制方法 |
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