CN206438085U - 气化喷嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种气化喷嘴，包括由内向外依次同轴设置的内部喷嘴、中部喷嘴和外部喷嘴，外部喷嘴的头部设置有与外部喷嘴同轴的环形冷却水通道，环形冷却水通道在位于外部喷嘴的头部侧壁上分别设置有轴对称的冷却水进口和冷却水出口，从而将环形冷却水通道对称地分为第一通道和第二通道，第一通道和第二通道内的分别设有内构件，内构件包括第一扰流件，第一扰流件包括至少一个弧形片，弧形片在环形冷却水通道内沿水流方向延伸。本实用新型的气化喷嘴，能够对通过第一扰流件沿环形冷却水通道内流动的冷却水进行重新分布，使水流分布均匀，避免形成回流区域，进而使得冷却水的流速增大，提高整体的冷却速度和冷却效果。

Description

气化喷嘴

技术领域

本实用新型属于喷嘴领域，特别是气化喷嘴。

背景技术

随着全球石油价格升高，由煤制备化工原料越来越受到各国的关注。其中煤气化作为洁净煤技术的重要组成部分，具有龙头地位。它将廉价的煤炭转化成为清洁煤气，可用于生产化工产品。煤气化技术是煤化工的关键技术之一，目前国内煤化工企业运行的气化炉大部分以煤粉或水煤浆为原料通过气化炉制备合成气。水煤浆由一定粒度的煤(65％左右)、水(34％)及少量化学添加剂制成，是一种浆体燃料，可以像油一样泵送、雾化、贮存和稳定燃烧，其热值相当于燃料油的一半，可代替燃料油用于锅炉、电站、工业炉和窑炉。气化炉上的气化喷嘴对煤气化有重要作用。然而由于气化炉内温度较高，现有的气化喷嘴在使用过程中存在以下问题：(1)冷却效果不好；(2)烧嘴端面易出现龟裂；(3)喷嘴使用寿命短。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种气化喷嘴，该气化喷嘴冷却效果好。

本实用新型采用以下的技术方案：

一种气化喷嘴，包括由内向外依次同轴设置的内部喷嘴、中部喷嘴和外部喷嘴，所述外部喷嘴的头部设置有与所述外部喷嘴同轴的环形冷却水通道，所述环形冷却水通道在位于所述外部喷嘴的头部侧壁上分别设置有轴对称的冷却水进口和冷却水出口，从而将所述环形冷却水通道对称地分为第一通道和第二通道，所述第一通道和第二通道内分别设有内构件，所述内构件包括第一扰流件，所述第一扰流件包括至少一个弧形片，所述弧形片在所述环形冷却水通道内沿水流方向延伸。

优选地，所述内构件还包括对水流具有湍流作用的湍流块，所述湍流块设置于所述第一扰流件与冷却水出口之间；所述湍流块为蜂窝状多孔结构。优选地，所述第一扰流件包括多个弧形片，所述的多个弧形片之间沿所述外部喷嘴的径向由内向外依次设置。

优选地，所述弧形片所对的圆心角为10-60°。

优选地，所述第一扰流件中所述弧形片的个数为2-6。

优选地，所述湍流块的形状构造呈与所述环形冷却水通道相适配的弧形状。

优选地，所述弧形状的湍流块所对的圆心角为60-140°。

优选地，所述内构件还包括第二扰流件，所述第二扰流件设置于所述湍流块与所述冷却水出口之间。

优选地，所述气化喷嘴还包括冷却水进水管和冷却水出水管，所述冷却水进水管缠绕于所述外部喷嘴上，且连接至所述冷却水进口上；所述冷却水出水管缠绕于所述外部喷嘴上，且连接至所述冷却水出口上。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型的气化喷嘴，由于环形冷却水通道3内第一扰流件4的设置，能够对通过第一扰流件4沿环形冷却水通道3内流动的冷却水进行重新分布，在第一扰流件4的作用下，水流分布均匀，可避免形成回流区域，进而使得冷却水的流速增大，提高整体的冷却速度和冷却效果；

(2)湍流块5的设置，可以对重新分布后的冷却水进行湍流，增大其湍流速度，强化冷却水和环形冷却水通道壁(即外部喷嘴)的换热效果，降低气化喷嘴的壁面温度，均衡气化喷嘴头部端面内外圈的换热效果，缩小气化喷嘴头部端面内外圈的温度差，降低其热应力，防止气化喷嘴的头部端面发生龟裂，延长气化喷嘴的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的气化喷嘴在一种实施方式中的结构示意图；

图2为图1中气化喷嘴的环形冷却水通道的横向剖视图；

图3为现有技术中气化喷嘴的环形冷却水通道的横向剖视图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本实用新型的技术方案及其效果做进一步说明。以下实施方式仅用于说明本实用新型的内容，实用新型并不仅限于下述实施方式或实施例。应用本实用新型的构思对本实用新型进行的简单改变都在本实用新型要求保护的范围内。

如图1、2所示，本实用新型的气化喷嘴，包括由内向外依次同轴设置的内部喷嘴6、中部喷嘴7和外部喷嘴8，所述外部喷嘴8的头部设置有与所述外部喷嘴8同轴的环形冷却水通道3，所述环形冷却水通道3在位于所述外部喷嘴8的头部侧壁上分别设置有轴对称的冷却水进口1和冷却水出口2，从而将所述环形冷却水通道3对称地分为第一通道和第二通道，所述第一通道和第二通道内分别设有内构件，所述内构件包括第一扰流件4，所述第一扰流件4包括至少一个弧形片41，所述弧形片41在所述环形冷却水通道3内沿水流方向延伸。

环形冷却水通道3内的冷却水流动时，由于内圈流程比外圈流程短，相对而言，内圈冷却水的流速快，外圈冷却水的流速慢，因此会在外圈部位形成回流区域。回流区域的存在，会影响后面的水流速度，从而导致冷却速度慢、冷却效果差。

本实用新型的气化喷嘴，通过在环形冷却水通道3内设置第一扰流件4，能够对通过第一扰流件4沿环形冷却水通道3内流动的冷却水进行重新分布，在第一扰流件4的作用下，水流分布均匀，可避免形成回流区域，进而使得冷却水的流速增大，提高整体的冷却速度和冷却效果。

在一种实施方式中，所述第一扰流件4包括多个弧形片41，优选2-6个；所述的多个弧形片41之间沿所述外部喷嘴8的径向由内向外依次设置。

第一扰流件4由多个弧形片41组成，能够将冷却水重新分布为几部分，这样有助于进一步避免因内外圈水流速度的不同而形成回流区域，防止后面冷却水的流速减小，提高气化喷嘴的整体换热速度和换热效果。

在一种实施方式中，所述弧形片41所对的圆心角为10-60°(即图2中α)，优选30-40°，以保证对冷却水的重新分布效果。

在一种实施方式中，所述内构件还包括对水流具有湍流作用的湍流块5，所述湍流块5设置于所述第一扰流件4与冷却水出口2之间；所述湍流块5为蜂窝状多孔结构。

环形冷却水通道3内的冷却水流动时，由于内圈流程比外圈流程短，相对而言，内圈冷却水的流速快、换热效果好、温度低，外圈冷却水的流速慢、换热效果差、温度高，气化喷嘴的头部端面的内外圈温差大，进而导致热应力大，易产生龟裂。

湍流块5的设置，可以对重新分布后的冷却水进行湍流，增大其湍流速度，强化冷却水和环形冷却水通道壁(即外部喷嘴)的换热效果，降低气化喷嘴的壁面温度，均衡气化喷嘴头部端面内外圈的换热效果，缩小气化喷嘴头部端面内外圈的温度差，降低其热应力，防止气化喷嘴的头部端面发生龟裂，延长气化喷嘴的使用寿命。

在一种实施方式中，所述的形状构造呈与所述环形冷却水通道3相适配的弧形状，以保证对环形冷却水通道3的内圈至外圈的冷却水进行湍流，均衡内外圈的换热效果和换热速率。

在一种实施方式中，所述弧形状的湍流块5所对的圆心角为60-140°，优选80-120°(即图2中β)，以保证对环形冷却水通道3内的冷却水的湍流效果。

在一种实施方式中，所述内构件还包括第二扰流件，所述第二扰流件设置于所述湍流块5与所述冷却水出口2之间，所述第二湍流块为蜂窝状多孔结构，以对经湍流块5湍流后的冷却水进行重新分布，防止形成小范围的回流区域，保证对整个环形冷却水通道3的内外圈水流速度相同，提高环形冷却水通道3的整体换热速度和换热效果。

在一种实施方式中，所述第二扰流件与第一扰流件4的结构类似或相同，包括多个第二弧形片，优选2-6个；所述的多个第二弧形片之间沿所述外部喷嘴8的径向由内向外依次设置，以避免因内外圈水流速度的不同而形成回流区域。

在一种实施方式中，所述第二弧形片所对的圆心角为10-60°，优选30-40°，以保证对经湍流块5湍流后的冷却水的重新分布效果。

在一种实施方式中，所述内构件还包括与湍流块5间隔设置的第二湍流块，以进一步保证对环形冷却水通道3内的冷却水的湍流效果。

在一种实施方式中，所述第二湍流块为蜂窝状多孔结构。

在一种实施方式中，所述第二湍流块的形状构造呈与所述环形冷却水通道3相适配的弧形状，以保证对环形冷却水通道3的内圈至外圈的冷却水进行湍流，均衡内外圈的换热效果和换热速率。

在一种实施方式中，所述弧形状的第二湍流块所对的圆心角为60-140°，优选80-120°，以保证对环形冷却水通道3内的冷却水的湍流效果。

在一种实施方式中，所述气化喷嘴还包括冷却水进水管和冷却水出水管，所述冷却水进水管缠绕于所述外部喷嘴8上，且连接至所述冷却水进口1上；所述冷却水出水管缠绕于所述外部喷嘴8上，且连接至所述冷却水出口2上。

冷却水进水管和冷却水出水管的设置，不仅方便对气化喷嘴的头部进行冷却，还能对气化喷嘴的整体进行冷却，提高冷却效果。

本实用新型如图2所示实施方式的气化喷嘴的冷却过程如下：

冷却水依次经冷却水进水管和冷却水进口1输入环形冷却水通道3内，然后经第一扰流件4上弧形片41的作用进行重新分配，然后经湍流块5对其进行湍流作用，最后经冷却水出口2和冷却水出水管输出。

实施例1

如图2所示的气化喷嘴，用于气化过程中，在气化温度为1300-1350℃的情况下，使用40天后，停炉检查，烧嘴端面有轻微的龟裂现象，但是不影响继续使用。由于冷却效果好，该烧嘴的实际使用寿命可达60天。

如图3所示的现有技术的气化喷嘴(与图2所示的气化喷嘴相比，图3所示的气化喷嘴中环形冷却水通道3’中未设置作为内构件的扰流件和湍流块)的冷却过程如下：

冷却水依次经冷却水进水管和冷却水进口1’输入环形冷却水通道3’内，然后直接经冷却水出口2’和冷却水出水管输出。

对比例1

在使用条件与实施例1相同的情况下，如图3所示的气化喷嘴，使用40天后，烧嘴端面严重龟裂，无法继续使用。

由实施例1和对比例1的比较可知，在同样的条件下，本实用新型的气化喷嘴冷却效果好，使用寿命长，这充分说明第一扰流件和湍流块的设置，能够提高气化喷嘴的冷却效果，同时也使冷却端面上内外圈的温度差降低，从而延长气化喷嘴的使用寿命。

Claims (9)

1.一种气化喷嘴，包括由内向外依次同轴设置的内部喷嘴(6)、中部喷嘴(7)和外部喷嘴(8)，其特征在于，所述外部喷嘴(8)的头部设置有与所述外部喷嘴(8)同轴的环形冷却水通道(3)，所述环形冷却水通道(3)在位于所述外部喷嘴(8)的头部侧壁上分别设置有轴对称的冷却水进口(1)和冷却水出口(2)，从而将所述环形冷却水通道(3)对称地分为第一通道和第二通道，所述第一通道和第二通道内分别设有内构件，所述内构件包括第一扰流件(4)，所述第一扰流件(4)包括至少一个弧形片(41)，所述弧形片(41)在所述环形冷却水通道(3)内沿水流方向延伸。

2.根据权利要求1所述的气化喷嘴，其特征在于，所述内构件还包括对水流具有湍流作用的湍流块(5)，所述湍流块(5)设置于所述第一扰流件(4)与冷却水出口(2)之间；所述湍流块(5)为蜂窝状多孔结构。

3.根据权利要求2所述的气化喷嘴，其特征在于，所述第一扰流件(4)包括多个弧形片(41)，所述的多个弧形片(41)之间沿所述外部喷嘴(8)的径向由内向外依次设置。

4.根据权利要求3所述的气化喷嘴，其特征在于，所述弧形片(41)所对的圆心角为10-60°。

5.根据权利要求4所述的气化喷嘴，其特征在于，所述第一扰流件(4)中弧形片(41)的个数为2-6。

6.根据权利要求5所述的气化喷嘴，其特征在于，所述湍流块(5)的形状构造呈与所述环形冷却水通道(3)相适配的弧形状。

7.根据权利要求6所述的气化喷嘴，其特征在于，所述弧形状的湍流块所对的圆心角为60-140°。

8.根据权利要求2或4-7中任一项所述的气化喷嘴，其特征在于，所述内构件还包括第二扰流件，所述第二扰流件设置于所述湍流块(5)与所述冷却水出口(2)之间。

9.根据权利要求8所述的气化喷嘴，其特征在于，所述气化喷嘴还包括冷却水进水管和冷却水出水管，所述冷却水进水管缠绕于所述外部喷嘴(8)上，且连接至所述冷却水进口(1)上；所述冷却水出水管缠绕于所述外部喷嘴(8)上，且连接至所述冷却水出口(2)上。