CN207749078U - 一种外混旋流式水煤浆工艺烧嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种外混旋流式水煤浆工艺烧嘴，包括从内到外依次同轴套装的水煤浆喷管、氧气喷管、冷却水进水管和冷却水出水管，在水煤浆喷管的中心设置有与水煤浆喷管平行的中心杆，且中心杆与水煤浆喷管同轴设置；水煤浆喷管的端部为水煤浆喷口，氧气喷管的端部为氧气喷口；中心杆的侧壁上固定有多个旋流片，多个旋流片环绕中心杆的侧壁的一周布设。本实用新型的外混旋流式水煤浆工艺烧嘴，当煤浆进入水煤浆喷管后，在旋流片的引导下，形成切向速度进而形成旋流喷射，旋流流动能够极好的增加物料的停留时间，保障煤浆的气化效果和碳转化率，利用高速机械转动形成机械雾化效果。

Description

一种外混旋流式水煤浆工艺烧嘴

技术领域

本实用新型属于煤气化技术领域，涉及一种烧嘴，具体涉及一种外混旋流式水煤浆工艺烧嘴。

背景技术

在煤化工领域，煤气化是工艺流程的第一步，大部分煤化工产品都依赖煤气化阶段所产生的高品质的合成气，而煤气化的工艺烧嘴则被定义为整个系统中的关键设备之一。水煤浆加压气化技术是煤气化领域的主要工艺之一，其工艺烧嘴均为三通道结构设计，中心管和外环隙走氧气，中间环隙走煤浆，在高温高压条件下对水煤浆进行雾化燃烧并气化转化，得到用于化工合成的合成气。该类水煤浆工艺烧嘴均存在使用性能和寿命不理想的问题，容易造成企业非计划停车，给企业经济效益带来严重影响，其主要原因之一就是不能在影响工艺烧嘴使用寿命的核心问题—内混撞击式雾化机理上取得创新突破。现有内混直流式水煤浆工艺烧嘴为了达到良好的雾化效果，预混合腔内的混合物(水煤浆、氧气)流速必须达到一定值；由于混合物中含有大量的煤粉固体颗粒，造成中喷头内腔磨损；预混合腔内的混合物流速不能太小，太小会造成雾化不佳，影响总体碳转化率；流速也不能太大，太大则混合物的轴向速度分量大，火焰就会细长，甚至直冲炉底，影响部分物料的停留时间，以及碳转化率。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本实用新型提供了一种外混旋流式水煤浆工艺烧嘴，克服现有水煤浆工艺烧嘴内腔易磨损、雾化效果差的缺陷。

为达到上述目的，本实用新型采取如下的技术方案：

一种外混旋流式水煤浆工艺烧嘴，包括从内到外依次同轴套装的水煤浆喷管、氧气喷管、冷却水进水管和冷却水出水管，在水煤浆喷管的中心设置有与水煤浆喷管平行的中心杆，且中心杆与水煤浆喷管同轴设置；所述水煤浆喷管的端部为水煤浆喷口，氧气喷管的端部为氧气喷口；所述中心杆的侧壁上固定有多个旋流片，多个旋流片环绕中心杆的侧壁的一周布设。

本实用新型还具有如下区别技术特征：

可选地，所述旋流片是沿长边弯曲的矩形的旋流片，旋流片的一条长边固定在中心杆的侧壁且旋流片垂直于中心杆的侧壁设置，旋流片的一条短边所在的旋流片的端部为来料端，旋流片的另一条短边所在的旋流片的端部为送料端，旋流片的来料端平行于中心杆的轴向，旋流片的送料端偏离来料端的角度为10度～60度；多个旋流片环绕中心杆的侧壁的一周均匀布设。

可选地，所述氧气喷口的端面超出水煤浆喷口的端面，且水煤浆喷口的端面与氧气喷口的端面距离为3mm～100mm。

可选地，所述冷却水进水管的端部密封连通所述冷却水出水管。

可选地，所述水煤浆喷管从进料口到水煤浆喷口依次为水煤浆喷管来料段、水煤浆喷管缩径段和水煤浆喷管缩口段；所述水煤浆喷管缩径段的直径小于水煤浆喷管来料段，所述水煤浆喷管缩口段的直径逐渐减小至水煤浆喷口处。

可选地，所述旋流片安装在水煤浆喷管缩径段。

可选地，所述氧气喷管从进气口到氧气喷口依次为氧气喷管进气段、氧气喷管缩径段和氧气喷管缩口段；所述氧气喷管缩径段的直径小于氧气喷管进气段，所述氧气喷管缩口段的直径逐渐减小至氧气喷口处。

可选地，所述旋流片的数量为6片～36片，且多个旋流片环绕中心杆的侧壁的一周均匀布设。

本实用新型与现有技术相比，有益的技术效果是：

(Ⅰ)本实用新型的外混旋流式水煤浆工艺烧嘴，当煤浆进入水煤浆喷管后，在旋流片的引导下，形成切向速度进而形成旋流喷射，旋流流动能够极好的增加物料的停留时间，保障煤浆的气化效果和碳转化率，利用高速机械转动形成机械雾化效果。本实用新型在气化炉运行的全过程中开启冷却水回路，冷却水进水管和冷却水出水管对烧嘴进行保护。

(Ⅱ)本实用新型中，氧气进入氧气喷管后，氧气喷口的缩口结构会带来氧气喷射速度的极大提升，在高速流动的情况下氧气在氧气喷口外部位置撞击进入旋转雾化后的煤浆液滴内，进一步形成外混式撞击雾化，提高雾化效率。

(Ⅲ)本实用新型中，氧气与煤浆的撞击发生在烧嘴喷头外部，可以极大减小该撞击过程对喷头的磨蚀效果，进而增加烧嘴喷头材料的耐用寿命，旋流过程能够良好的增强雾化效果，增大煤浆与氧气的接触面积，保障后续燃烧和气化的需求。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构的剖面图。

图2为本实用新型的旋流片的安装示意图。

图3为本实用新型的图2的A-A剖面图。

图中各标号表示为:1-中心杆，2-水煤浆喷管，3-氧气喷管，4-冷却水进水管，5-冷却水出水管，6-旋流片；

21-水煤浆喷口，22-水煤浆喷管来料段，23-水煤浆喷管缩径段，24-水煤浆喷管缩口段；

31-氧气喷口，32-氧气喷管进气段，33-氧气喷管缩径段，34-氧气喷管缩口段；

61-来料端，62-送料端。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

如图1和图2所示，一种外混旋流式水煤浆工艺烧嘴，包括从内到外依次同轴套装的水煤浆喷管2、氧气喷管3、冷却水进水管4和冷却水出水管5，在水煤浆喷管2的中心设置有与水煤浆喷管2平行的中心杆1，且中心杆1与水煤浆喷管2同轴设置；水煤浆喷管2的端部为水煤浆喷口21，氧气喷管3的端部为氧气喷口31；中心杆1的侧壁上固定有多个旋流片6，多个旋流片6环绕中心杆1的侧壁的一周布设。通过上述技术方案，当煤浆进入水煤浆喷管2后，在旋流片6的引导下，形成切向速度进而形成旋流喷射，旋流流动能够极好的增加物料的停留时间，保障煤浆的气化效果和碳转化率，利用高速机械转动形成机械雾化效果；氧气进入氧气喷管3后，氧气喷口31的缩口结构会带来氧气喷射速度的极大提升，在高速流动的情况下氧气在氧气喷口31外部位置撞击进入旋转雾化后的煤浆液滴内，进一步形成外混式撞击雾化，提高雾化效率；氧气与煤浆的撞击发生在烧嘴喷头外部，可以极大减小该撞击过程对喷头的磨蚀效果，进而增加烧嘴喷头材料的耐用寿命，旋流过程能够良好的增强雾化效果，增大煤浆与氧气的接触面积，保障后续燃烧和气化的需求；本实用新型在气化炉运行的全过程中开启冷却水回路，冷却水进水管4和冷却水出水管5对烧嘴进行保护。

在本实用新型提供的具体实施方式中，旋流片6是沿长边弯曲的矩形的旋流片6，旋流片6的一条长边固定在中心杆1的侧壁且旋流片6垂直于中心杆1的侧壁设置，旋流片6的一条短边所在的旋流片6的端部为来料端61，旋流片6的另一条短边所在的旋流片6的端部为送料端62，旋流片6的来料端61平行于中心杆1的轴向，旋流片6的送料端62偏离来料端61的角度为10度～60度；多个旋流片6环绕中心杆1的侧壁的一周均匀布设。旋流片6的布设方式能够使煤浆形成切向速度进而形成旋流喷射，旋流流动能够极好的增加物料的停留时间，保障煤浆的气化效果。在其他实施方式中，各旋流片6还可以是矩形、三角形等构型，并通过其他常见的倾斜固定方式固定安装在中心杆1的侧壁，都能达到使煤浆形成切向速度进而形成旋流喷射，旋流流动能够极好的增加物料的停留时间，保障煤浆的气化效果。

在图1和图2所示的具体实施方式中，氧气喷口31的端面超出水煤浆喷口21的端面，且水煤浆喷口21的端面与氧气喷口31的端面距离为3mm～100mm，氧气喷口31的端面超出水煤浆喷口21的端面，能使氧气喷口31喷出的氧气充分布设在水煤浆喷口21的周围，实现氧气能够在氧气喷口31外部位置撞击进入旋转雾化后的煤浆液滴内，进一步形成外混式撞击雾化，提高雾化效率。

在本实用新型提供的具体实施方式中，冷却水进水管4的端部密封连通冷却水出水管5，在气化炉运行的全过程中开启冷却水回路，冷却水进水管4和冷却水出水管5对烧嘴进行冷却保护。

在一种实施方式中，水煤浆喷管2从进料口到水煤浆喷口21依次为水煤浆喷管来料段22、水煤浆喷管缩径段23和水煤浆喷管缩口段24；水煤浆喷管缩径段23的直径小于水煤浆喷管来料段22，水煤浆喷管缩口段24的直径逐渐减小至水煤浆喷口21处。水煤浆喷管缩径段23的直径小于水煤浆喷管来料段22，使水煤浆进入水煤浆喷管缩径段23时，能很好的提高水煤浆的喷速，同样的，水煤浆喷管缩径段23的设置也是为了提高水煤浆的喷速。

具体的，旋流片6安装在水煤浆喷管缩径段23，使旋流片6靠近水煤浆喷口21设置，从而使水煤浆在靠近水煤浆喷口21处发生旋流。

在本实用新型提供的具体实施方式中，氧气喷管3从进气口到氧气喷口31依次为氧气喷管进气段32、氧气喷管缩径段33和氧气喷管缩口段34；氧气喷管缩径段33的直径小于氧气喷管进气段32，氧气喷管缩口段34的直径逐渐减小至氧气喷口31处。氧气喷管缩径段33的直径小于氧气喷管进气段32，能很好的提高氧气的喷速，同样的，氧气喷管缩口段34的设置也是为了提高氧气的喷速。

在另一种实施方式中，旋流片6的数量为6片～36片，且多个旋流片6环绕中心杆1的侧壁的一周均匀布设，旋流片6的数量是确保最优的旋流参数的基础，根据实际雾化要求，既要实现良好的雾化效果，又要将煤浆颗粒对通道内壁的磨蚀作用降到最低，从而确定所述旋流片6的数量。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (8)

1.一种外混旋流式水煤浆工艺烧嘴，包括从内到外依次同轴套装的水煤浆喷管(2)、氧气喷管(3)、冷却水进水管(4)和冷却水出水管(5)，其特征在于，在水煤浆喷管(2)的内部设置有与水煤浆喷管(2)平行的中心杆(1)，且中心杆(1)与水煤浆喷管(2)同轴设置；所述水煤浆喷管(2)的端部为水煤浆喷口(21)，氧气喷管(3)的端部为氧气喷口(31)；所述中心杆(1)的侧壁上固定有多个旋流片(6)，多个旋流片(6)环绕中心杆(1)的侧壁的一周布设。

2.如权利要求1所述的外混旋流式水煤浆工艺烧嘴，其特征在于，所述旋流片(6)是沿长边弯曲的矩形的旋流片(6)，旋流片(6)的一条长边固定在中心杆(1)的侧壁且旋流片(6)垂直于中心杆(1)的侧壁设置，旋流片(6)的一条短边所在的旋流片(6)的端部为来料端(61)，旋流片(6)的另一条短边所在的旋流片(6)的端部为送料端(62)，旋流片(6)的来料端(61)平行于中心杆(1)的轴向，旋流片(6)的送料端(62)偏离来料端(61)的角度为10度～60度；多个旋流片(6)环绕中心杆(1)的侧壁的一周均匀布设。

3.如权利要求1所述的外混旋流式水煤浆工艺烧嘴，其特征在于，所述氧气喷口(31)的端面超出水煤浆喷口(21)的端面，且水煤浆喷口(21)的端面与氧气喷口(31)的端面距离为3mm～100mm。

4.如权利要求1所述的外混旋流式水煤浆工艺烧嘴，其特征在于，所述冷却水进水管(4)的端部密封连通所述冷却水出水管(5)。

5.如权利要求1所述的外混旋流式水煤浆工艺烧嘴，其特征在于，所述水煤浆喷管(2)从进料口到水煤浆喷口(21)依次为水煤浆喷管来料段(22)、水煤浆喷管缩径段(23)和水煤浆喷管缩口段(24)；所述水煤浆喷管缩径段(23)的直径小于水煤浆喷管来料段(22)，所述水煤浆喷管缩口段(24)的直径逐渐减小至水煤浆喷口(21)处。

6.如权利要求5所述的外混旋流式水煤浆工艺烧嘴，其特征在于，所述旋流片(6)安装在水煤浆喷管缩径段(23)。

7.如权利要求1所述的外混旋流式水煤浆工艺烧嘴，其特征在于，所述氧气喷管(3)从进气口到氧气喷口(31)依次为氧气喷管进气段(32)、氧气喷管缩径段(33)和氧气喷管缩口段(34)；所述氧气喷管缩径段(33)的直径小于氧气喷管进气段(32)，所述氧气喷管缩口段(34)的直径逐渐减小至氧气喷口(31)处。

8.如权利要求1所述的外混旋流式水煤浆工艺烧嘴，其特征在于，所述旋流片(6)的数量为6片～36片，且多个旋流片(6)环绕中心杆(1)的侧壁的一周均匀布设。