CN212246913U - 一种喷氧和冷却通道独立的蒸氧喷嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种喷氧和冷却通道独立的蒸氧喷嘴，包括喷嘴单元和冷却单元，喷嘴单元包括主喷管，主喷管的一端设置有气体入口，另一端为气体喷射口；冷却单元包括水夹套，水夹套套设在主喷管上，且水夹套的内壁与主喷管管壁之间设置有第一间隙；水夹套内部设置有集水腔，集水腔通过隔水件将其沿径向分割为内腔体和外腔体，内腔体和外腔体在主喷管喷头端连通，内腔体与进水口连接，外腔体与出水口连接。本实用新型通过在水夹套和主喷管之间设置一定间隔，使得冷却单元和喷嘴单元之间形成一个空腔，冷却单元和喷嘴单元为独立通道，形成独立的应力释放机构，可以避免受热后喷嘴的应力无处释放造成焊缝等连接处拉裂漏水。

Description

一种喷氧和冷却通道独立的蒸氧喷嘴

技术领域

本实用新型属于气化炉喷嘴技术领域，具体涉及一种喷氧和冷却通道独立的蒸氧喷嘴。

背景技术

块煤加压熔渣气化炉中有块煤从气化炉入气化炉，气化剂蒸汽、氧气从气化炉下部均布的多个蒸氧喷嘴喷入炉内，在气化炉中心形成高温燃烧区，最高温度可达2500℃。块煤在高温燃烧区进行燃烧及气化反应，剩余的煤灰在高温作用下成为熔融液态。根据国内类似固定床气化炉的运行经验，在煤质良好的情况下鼓风烧嘴可使用60到80天，若使用未经过预处理的煤则平均40到50天就需要停炉对烧嘴进行维修。

现有技术中公开的喷嘴结构，有采用盘管铸铜冷却方式，也有冷却水夹套方式(如ZL201620077565.4)。但盘管铸铜冷却式喷嘴在高温环境下因喷口冷却不佳其喷口极易发生变形及破损，变形后的喷口导致流束刚度下降，氧气紧贴堆焊层并与煤发生燃烧放热反应加剧喷嘴的损坏。而铸铜堆焊的结构难以维修，造成大量的浪费，最多只能使用80天左右。冷却水夹套式喷嘴是在盘管铸铜冷却式喷嘴头部增设水夹套，使整个烧嘴头部均可受到冷却，可以使烧嘴头部在受到全面冷却的情况下与炉内的带腐蚀性高温气体隔离，可有效的延长鼓风口氧气烧嘴的使用寿命，减少修复成本。但在使用100天之后发生夹套漏水的情况，经分析认为主要是热应力以及夹套内外层膨胀差造成的焊缝拉裂，引起的漏水，降低喷嘴使用寿命短和性能参数。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种喷氧和冷却通道独立的蒸氧喷嘴，解决现有的蒸氧喷嘴整体冷却不均、夹套热应力导致漏水且不易拆卸的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种喷氧和冷却通道独立的蒸氧喷嘴，包括用于喷射气体的喷嘴单元和用于冷却喷嘴单元的冷却单元，喷嘴单元包括主喷管，主喷管的一端设置有气体入口，另一端为气体喷射口；所述的冷却单元包括水夹套，所述的水夹套套设在主喷管上，且水夹套的内壁与主喷管管壁之间设置有第一间隙；所述的水夹套内部设置有集水腔，所述的集水腔通过隔水件将其沿径向分割为内腔体和外腔体，所述的内腔体和外腔体在主喷管喷头端连通，所述的内腔体与进水口连接，所述的外腔体与出水口连接。

进一步的，靠近主喷管喷射端的第一间隙中设置有支撑块，所述的支撑块沿主喷管周向均匀设置有多个。

优选的，所述的第一间隙沿主喷管径向的宽度为1～10mm。

进一步的，所述的水夹套的一端设置有用于与主喷管连接的第一法兰，所述的主喷管上设置有第二法兰，所述的主喷管和水夹套通过第一法兰和第二法兰固定在一起；所述的第一间隙贯通第一法兰，第一间隙和第二法兰形成一端封闭一端开放的空腔。

具体的，所述的隔水件包括沿主喷管喷头端至进气端方向依次设置的水舌、连通器和主隔水管，所述的水舌、连通器、主隔水管依次对接，其中，水舌与水夹套的内、外层腔壁之间均设置有第二间隙，连通器上设置有用于流通冷却水的内圈通孔和外圈通孔，所述的主隔水管与水夹套外层腔壁之间的间隙、连通器上的外圈通孔、水舌与水夹套外层腔壁间的第二间隙形成所述的外腔体，所述的主隔水管与水夹套内层腔壁之间的间隙、连通器上的内圈通孔、水舌与水夹套内层腔壁间的第二间隙形成所述的内腔体。

具体的，所述的水舌为舌状管体，舌状管体通过多个支点支撑在水夹套内部，所述的连通器为环形筒体，环形筒体的筒壁厚度至少与水夹套的集水腔厚度匹配，主隔水管与连通器之间设置有变径管，变径管的直径沿主喷管喷头方向逐渐缩小。

具体的，所述的出水口设置在水夹套靠近主喷管进气端的外壁上，所述的进水口设置在主隔水管上，进水口通过垂直主喷管轴向设置的进水通道延伸到水夹套外部。

具体的，所述的水夹套由内、外两个管体套接而成，两个管体的管壁之间形成所述的集水腔。

进一步的，水夹套的内层腔壁上套设有膨胀节。

具体的，所述的水夹套上设置有用于安装蒸氧喷嘴的安装法兰，所述的主喷管的气体入口的方向垂直于主喷管轴线，所述的主喷管的末端同轴设置有观察口法兰。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型通过在水夹套和主喷管之间设置一定间隔，使得冷却单元和喷嘴单元之间形成一个空腔，冷却单元和喷嘴单元为独立通道，形成独立的应力释放机构，可以避免受热后喷嘴的应力无处释放造成焊缝等连接处拉裂漏水。

(2)喷嘴单元的主喷管和冷却单元的水夹套通过第一法兰和第二法兰装配在一起，便于拆卸，易于维修，可以大大的降低维修难度，提高维修效率，减少维修量。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的喷嘴的整体结构示意图。

图2是本实用新型的喷头部分局部放大图。

图中各标号表示为：1-喷嘴单元，2-冷却单元，3-第一间隙，4-支撑块；

101-主喷管，102-气体入口，103-气体喷射口，105-观察口法兰；

201-水夹套，202-集水腔，203-隔水件，204-内腔体，205-外腔体，206-进水口，207-出水口，208-第一法兰，209-水舌，210-连通器，211-主隔水管，212-第二间隙，213-内圈通孔，214-外圈通孔，215-变径管，216-进水通道，217-膨胀节，218-安装法兰。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

本实用新型的喷嘴可用于固定床碎煤熔渣加压气化炉中，通过该喷嘴向炉内喷入气化炉运行所需的气化剂—氧蒸混合气。也可适用于将煤粉、渣油、重油以及醇类等气液固介质喷入炉内，也可作为能源、环保、冶金、石油、化工等工业领域的工业装置中向高温环境中喷入介质的喷嘴。

以下给出本实用新型的具体实施方式，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“内、外”是指以相应附图的轮廓为基准定义的。

如图1所示，本实用新型给出一种喷氧和冷却通道独立的蒸氧喷嘴，该喷嘴包括用于喷射气体的喷嘴单元1和用于冷却喷嘴单元的冷却单元2。

其中，喷嘴单元1包括主喷管101，主喷管101的一端设置有气体入口102，另一端为气体喷射口103，冷却单元2包括水夹套201，水夹套201套设在主喷管101上，且水夹套201的内壁与主喷管101管壁之间设置有第一间隙3，本实用新型的一个具体实施例中，在靠近主喷管101喷射端的第一间隙3中设置有多个支撑块4，多个支撑块4沿主喷管101周向均匀设置，一般支撑块为2～8个，支撑块焊接于主喷管外壁上，用于保证主喷管与水夹套外部的安装法兰同轴度。其中，第一间隙的沿主喷管径向的宽度根据需要设计，在本实施例中，该第一间隙的宽度为1～10mm。

水夹套201的一端设置有用于与主喷管连接的第一法兰208，同时主喷管101上设置有第二法兰104，主喷管101和水夹套201通过第一法兰208和第二法兰104固定在一起。第一间隙3贯通第一法兰208，使得第一间隙3和第二法兰104形成一端封闭一端开放的空腔，其中，位于喷射端的空腔开放，相对应的另一端的空腔通过第二法兰封闭。形成的空腔被水夹套内的冷却水冷却，空腔将冷却单元2与喷嘴单元1分隔开，冷却单元2与喷嘴单元1各自为自由端，可以向喷嘴头部自由膨胀，形成独立的应力释放机构，可以避免受热后喷嘴的应力无处释放造成焊缝等连接处拉裂漏水。

水夹套201内部设置有集水腔202，集水腔202通过设置在其内部的隔水件203将其沿径向分割为内腔体204和外腔体205，内腔体204和外腔体205在主喷管喷头端连通，具体的，在本实用新型的优选实施例中，如图2所示，隔水件203包括沿主喷管喷头端至进气端方向依次设置的水舌209、连通器210、变径管215和主隔水管211，水舌209、连通器210、变径管215和主隔水管211依次对接，其中，四个元件均通过焊接的方式对接在一起。变径管215的直径沿主喷管喷头方向逐渐缩小。连通器210上设置有用于流通冷却水的内圈通孔213和外圈通孔214，内圈通孔213和外圈通孔214均沿周向均匀设置有多个，均布腔体内的冷却水。主隔水管211与水夹套201外层腔壁之间的间隙、连通器上的外圈通孔214、水舌与水夹套外层腔壁间的第二间隙212形成外腔体205，主隔水管211与水夹套201内层腔壁之间的间隙、连通器上的内圈通孔213、水舌与水夹套内层腔壁间的第二间隙212形成内腔体204。

其中，水舌209与水夹套201的内、外层腔壁之间不接触，通过多个支点支撑在水夹套201头部，水舌209与水夹套腔壁之间形成第二间隙212，具体的，在本实施例中，水舌209为舌状管体。

连通器210为环形筒体，环形筒体的筒壁厚度至少与水夹套的集水腔202厚度匹配，使得连通器与水夹套的腔壁无缝隙连接。也可直接将连通器与水夹套腔壁设置为一体结构。

在本实用新型的一个实施例中，水夹套的头部截面逐渐收缩为锥形，与主喷管的喷头形状匹配。为了安装方便，将水夹套由锥形头部和主体部位组成，水夹套的锥形头部与环形筒体状的连通器、主隔水管211三者通过焊接的方式连接在一起。

冷却单元中的进水口206设置在内腔体204上，出水口207设置在外腔体205上，如图1所示，在本实施例中，出水口207设置在水夹套201靠近主喷管进气端的外层腔壁上，进水口206设置在主隔水管211上，并且分别通过两个垂直于主喷管轴线方向的管道将进水口和出水口接至水夹套201外部。

具体的，在本实用新型的一个具体实施例中，水夹套201由内、外两个管体套接而成，两个管体之间存在间隙，该间隙通过前端面封头(图1左侧)和后端面封头(图1右侧)封闭形成集水腔202。

作为本实用新型的一个优选实施例，水夹套201的内层腔壁即内管体上套设有膨胀节217，该膨胀节用于承受水夹套内层腔壁与外层腔壁因受热不同造成的线性膨胀量不同，避免冷却水系统的焊缝拉裂。具体的，膨胀节为波纹管。

为了方便连接，在本实用新型的一个具体实施例中，如图1所示，在水夹套201上设置有用于安装蒸氧喷嘴的安装法兰218，进水口管道和出水口管道上也设置有安装法兰，主喷管101的末端同轴设置有观察口法兰105，其中，气体入口法兰、进水口管道法兰、出水口管道法兰均垂直主喷管101的轴线设置，主喷管的气体入口的方向也垂直于主喷管101轴线。为了方便拆装，将气体入口管为一个三通结构，其中两端沿主喷管轴向，分别连接主喷管101和观察口法兰104，另外一端为气体入口管道，各个部件的连接方式均采用焊接。

以下以蒸氧喷嘴为例，对本实用新型的喷嘴的喷射和冷却过程进行说明。

对于喷嘴单元，水蒸气(或二氧化碳)与氧气的混合气由蒸氧气体入口102进入主喷管101，最终由喷头喷入气化炉内。

对于冷却单元，冷却水由进水口206进入水夹套的内腔体204中，向喷嘴前端流动，经过联通器210的内圈通孔213均布后均匀的流入由水舌209和水夹套端面构成的第二间隙213中，自内而外的以一定的流速对喷头进行冷却，后经过联通器210的内圈通孔214进入外腔体205中对整个水夹套外腔进行冷却，最终经由出水口207流出。

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，只要其不违背本实用新型的思想，同样应当视其为本实用新型所公开的内容。

Claims (10)

1.一种喷氧和冷却通道独立的蒸氧喷嘴，包括用于喷射气体的喷嘴单元(1)和用于冷却喷嘴单元的冷却单元(2)，喷嘴单元(1)包括主喷管(101)，主喷管(101)的一端设置有气体入口(102)，另一端为气体喷射口(103)，其特征在于，

所述的冷却单元(2)包括水夹套(201)，所述的水夹套(201)套设在主喷管(101)上，且水夹套(201)的内壁与主喷管(101)管壁之间设置有第一间隙(3)；所述的水夹套(201)内部设置有集水腔(202)，所述的集水腔(202)通过隔水件(203)将其沿径向分割为内腔体(204)和外腔体(205)，所述的内腔体(204)和外腔体(205)在主喷管喷头端连通，所述的内腔体(204)与进水口(206)连接，所述的外腔体(205)与出水口(207)连接。

2.如权利要求1所述的喷氧和冷却通道独立的蒸氧喷嘴，其特征在于，靠近主喷管(101)喷射端的第一间隙(3)中设置有支撑块(4)，所述的支撑块(4)沿主喷管(101)周向均匀设置有多个。

3.如权利要求1所述的喷氧和冷却通道独立的蒸氧喷嘴，其特征在于，所述的第一间隙(3)沿主喷管(101)径向的宽度为1～10mm。

4.如权利要求1所述的喷氧和冷却通道独立的蒸氧喷嘴，其特征在于，所述的水夹套(201)的一端设置有用于与主喷管连接的第一法兰(208)，所述的主喷管(101)上设置有第二法兰(104)，所述的主喷管(101)和水夹套(201)通过第一法兰(208)和第二法兰(104)固定在一起；所述的第一间隙(3)贯通第一法兰(208)，第一间隙(3)和第二法兰(104)形成一端封闭一端开放的空腔。

5.如权利要求1所述的喷氧和冷却通道独立的蒸氧喷嘴，其特征在于，所述的隔水件(203)包括沿主喷管喷头端至进气端方向依次设置的水舌(209)、连通器(210)和主隔水管(211)，所述的水舌(209)、连通器(210)、主隔水管(211)依次对接，其中，水舌(209)与水夹套(201)的内、外层腔壁之间均设置有第二间隙(212)，连通器(210)上设置有用于流通冷却水的内圈通孔(213)和外圈通孔(214)，所述的主隔水管(211)与水夹套(201)外层腔壁之间的间隙、连通器上的外圈通孔(214)、水舌与水夹套外层腔壁间的第二间隙(212)形成所述的外腔体(205)，所述的主隔水管(211)与水夹套(201)内层腔壁之间的间隙、连通器上的内圈通孔(213)、水舌与水夹套内层腔壁间的第二间隙(212)形成所述的内腔体(204)。

6.如权利要求5所述的喷氧和冷却通道独立的蒸氧喷嘴，其特征在于，所述的水舌(209)为舌状管体，舌状管体通过多个支点支撑在水夹套(201)内部，所述的连通器(210)为环形筒体，环形筒体的筒壁厚度至少与水夹套的集水腔(202)厚度匹配，主隔水管(211)与连通器(210)之间设置有变径管(215)，变径管(215)的直径沿主喷管喷头方向逐渐缩小。

7.如权利要求5所述的喷氧和冷却通道独立的蒸氧喷嘴，其特征在于，所述的出水口(207)设置在水夹套(201)靠近主喷管进气端的外层腔壁上，所述的进水口(206)设置在主隔水管(211)上，进水口(206)通过垂直主喷管轴向设置的进水通道(216)延伸到水夹套(201)外部。

8.如权利要求1所述的喷氧和冷却通道独立的蒸氧喷嘴，其特征在于，所述的水夹套(201)由内、外两个管体套接而成，两个管体的管壁之间形成所述的集水腔(202)。

9.如权利要求1所述的喷氧和冷却通道独立的蒸氧喷嘴，其特征在于，水夹套(201)的内层腔壁上套设有膨胀节(217)。

10.如权利要求1所述的喷氧和冷却通道独立的蒸氧喷嘴，其特征在于，所述的水夹套(201)上设置有用于安装蒸氧喷嘴的安装法兰(218)；所述的主喷管的气体入口的方向垂直于主喷管(101)轴线，所述的主喷管(101)的末端同轴设置有观察口法兰(105)。

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