CN213924675U - 一种双螺旋烧嘴排布的气化炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种双螺旋烧嘴排布的气化炉，属于煤气化技术领域。包括气化炉本体和沿相同旋向的螺旋线排布在气化炉炉膛内壁的若干第一烧嘴和若干第二烧嘴，第一烧嘴和第二烧嘴的烧嘴口均朝向气化炉炉膛的中心；在炉膛内同一水平面上，每个第一烧嘴关于炉膛中心点中心对称分布一个第二烧嘴，第一烧嘴和第二烧嘴均以相同角度朝气化炉炉膛内壁斜向上偏转，第一烧嘴和第二烧嘴的偏转方向分别与各自的排布螺旋线的旋向相同。第一烧嘴和第二烧嘴双螺旋的多维度排列形式，使煤粉气化后形成向外扩散的互相促进的双气旋，一方面降低了气化炉中心温度，另一方面使灰渣颗粒向径向扩散，大幅度减少了飞灰量，提高了产渣量。

Description

一种双螺旋烧嘴排布的气化炉

技术领域

本实用新型属于煤气化技术领域，具体涉及一种双螺旋烧嘴排布的气化炉。

背景技术

煤气化技术是煤炭清洁高效利用的核心技术，是发展先进的清洁煤发电、煤化工、煤基多联产等能源系统的关键技术，对各系统的运行可靠性和经济性具有重要影响。在现代煤化工项目快速发展驱动下，煤气化技术正在向大型化、清洁高效、宽煤种适应性方向发展。煤气化技术发展呈现百花齐放的局面，但是现阶段高效清洁煤气化技术的发展过程中，仍然存在诸如提高气化效率、增强装置运行可靠性、减少污染物排放等方面的技术问题亟待解决。

主流煤气化技术存在的关键技术难题，突破干煤粉气流床气化高效喷嘴关键技术，是提升主流煤气化技术的煤气化效率和系统可靠性，拓宽气化煤种适用范围，降低气化过程污染物排放，增强煤炭清洁高效利用领域工程和技术服务能力的关键。

目前，大部分的气化炉烧嘴主要以对喷的方式排列，在气化炉内形成撞击流和射流混合的流场，如航天炉，GSP等，气化炉烧嘴对喷的组合方式，使气化炉的中心温度大大增加，从而导致飞灰产量大大增加。小部分气化炉为烧嘴设置偏转角度，以减小气化炉中心温度，减少飞灰产量，如壳牌炉等，但这种方式只是将烧嘴在同一个平面进行偏转，形成一个平面的切圆，所提高的渣捕捉效率有限。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种双螺旋烧嘴排布的气化炉，一方面降低了气化炉中心温度，另一方面使灰渣颗粒向径向扩散，大幅度减少了飞灰量，提高了产渣量。

本实用新型通过以下技术方案来实现：

本实用新型公开了一种双螺旋烧嘴排布的气化炉，包括气化炉本体和沿相同旋向的螺旋线排布在气化炉本体内壁的若干第一烧嘴和若干第二烧嘴，第一烧嘴和第二烧嘴的烧嘴口均朝向气化炉炉膛的中心；在气化炉炉膛内同一层水平面上，每个第一烧嘴关于气化炉炉膛中心点中心对称分布一个第二烧嘴，第一烧嘴和第二烧嘴均以相同角度朝气化炉炉膛内壁斜向上偏转，第一烧嘴和第二烧嘴的偏转方向分别与各自的排布螺旋线的旋向相同。

优选地，第一烧嘴和第二烧嘴排布的螺旋线均为等螺距螺旋线。

优选地，相邻第一烧嘴的高度差相等。

进一步优选地，0＜相邻第一烧嘴的高度差，第一烧嘴和第二烧嘴排布螺旋线的总高度≤气化炉本体总高度的1/10。

优选地，第一烧嘴的排布的层数为1～4。

优选地，第一烧嘴和第二烧嘴在水平面偏转方向相同，在竖直面偏转方向相同。

进一步优选地，第一烧嘴在水平方向的偏转角度为1°～5°。

进一步优选地，第一烧嘴在竖直方向的偏转角度为0.5°～5°。

优选地，第一烧嘴的数量为1～4个。

优选地，最下端的第一烧嘴和第二烧嘴与气化炉渣缩口的距离为气化炉本体总高度的1/6～1/5。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型公开的一种双螺旋烧嘴排布的气化炉，第一烧嘴和第二烧嘴分别在气化炉内壁沿螺旋线排布的多维度排列形式，使煤粉气化后形成向外扩散的互相促进的双气旋，使火焰高温区在炉膛内部向径向方向扩散开，使得炉膛内火焰更加饱满，能够大幅降低气化炉炉膛中心区域的火焰温度以及烧嘴头部和烧嘴罩的辐射热强度；气旋使灰渣颗粒向径向扩散，更易被壁面捕捉，大幅度减少了飞灰量，提高了产渣量。双螺旋多维度布置的烧嘴，在炉膛内同一层水平面上，每个第一烧嘴与第二烧嘴关于炉膛中心点中心对称使气化炉在同一高度热量均匀分布，同一高度相对偏转的两个烧嘴，形成对喷之势使火焰不会喷到气化炉壁面，在同一水平面形成稳定气旋，增强了气化炉的可控性及可塑性，使气化炉温度均匀分布在螺旋线上，在螺旋线高度上形成温度均匀的反应场，在温度均匀的反应场上形成稳定的渣膜，提高了气化炉运行的稳定性。

进一步地，第一烧嘴和第二烧嘴排布的螺旋线为等螺距螺旋线，使气流在各段均匀受力，保证气旋的稳定。

进一步地，相邻的第一烧嘴和第二烧嘴的高度差相等，为气旋提供均匀的不断向上的动力，使气旋能向上均匀旋起。

更进一步地，0＜相邻第一烧嘴的高度差，第一烧嘴和第二烧嘴排布螺旋线的总高度≤气化炉本体总高度的1/10；高度差选择合理的数值范围，使第一烧嘴和第二烧嘴的排布不会过密或过疏，能够提高形成的气旋效果。

进一步地，第一烧嘴和第二烧嘴排布的层数为1～4，太多会造成成本较高。

进一步地，第一烧嘴和第二烧嘴在水平面偏转方向相同，在竖直面偏转方向相同，协同性好，形成的气旋参数相近，相互促进性好。

更进一步地，烧嘴在水平方向的偏转角度为1°～5°，能够为灰渣提供向壁面的离心力，角度过大容易烧损气化炉壁面。

更进一步地，烧嘴在竖直方向的偏转角度为0.5°～5°，能够为气流提供斜向上的动力，角度过大，会减少煤粉在气化炉中的停留时间，竖直向上偏转角度α＝arctan(h/r)，h为烧嘴高度差，r为气化炉内径，正好能与下一个烧嘴的气旋关联促进上。

进一步地，第一烧嘴和第二烧嘴的数量分别为1～4个，数量过少，形成的气旋不稳定，过多则会增加成本。

进一步地，最下端的第一烧嘴和第二烧嘴与气化炉渣缩口的距离为气化炉总高度的1/6～1/5，该位置可以增加煤粉在气化炉中的停留时间，进而增加反应时间。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构俯视示意图；

图2为本实用新型的炉膛内每个水平面上第一烧嘴和第二烧嘴位置关系俯视示意图；

图3为本实用新型的整体结构正视示意图

图4为本实用新型的气化炉炉膛内形成的双气旋的示意图；

图5为本实用新型的第一烧嘴和第二烧嘴的偏转角度示意图。

图中：1-第一烧嘴，2-第二烧嘴，3-气化炉本体。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述，其内容是对本实用新型的解释而不是限定：

如图1和图3，本实用新型的一种双螺旋烧嘴排布的气化炉，包括气化炉本体3和沿相同旋向的螺旋线排布在气化炉本体3内壁的若干规格相同的第一烧嘴1和若干第二烧嘴2，第一烧嘴1和第二烧嘴2的烧嘴口均朝向气化炉炉膛的中心，优选地，第一烧嘴1和第二烧嘴2排布的螺旋线为等螺距螺旋线。优选地，相邻第一烧嘴1的高度差相等，相邻第二烧嘴2的高度差相等；一般地，0＜相邻第一烧嘴1的高度差，第一烧嘴1和第二烧嘴2排布螺旋线的总高度≤气化炉本体3总高度的1/10。第二烧嘴2匹配第一烧嘴1分布。一般地，第一烧嘴1的排布的层数为1～4。

如图2，在炉膛内同一水平面上，每个第一烧嘴1关于炉膛中心点中心对称分布一个第二烧嘴2。

第一烧嘴1和第二烧嘴2均以相同角度朝气化炉炉膛3内壁斜向上偏转，第一烧嘴1和第二烧嘴2的偏转方向分别与各自的排布螺旋线的旋向相同。第一烧嘴1和第二烧嘴2在水平面偏转方向相同，在竖直面偏转方向相同。优选地，第一烧嘴1在水平方向的偏转角度为1°～5°，第一烧嘴1在竖直方向的偏转角度为0.5°～5°。如图5，在设计选型上，β＝arctan(h/r)，h为烧嘴高度差，r为气化炉内径，竖直向上偏转角度α＝arctan(h/r)，h为烧嘴高度差，r为气化炉内径，正好能与下一个烧嘴的气旋关联促进上。

第一烧嘴1的数量为1～4个，第二烧嘴2与第一烧嘴1的数量相等；最下端的第一烧嘴1和第二烧嘴2与气化炉渣缩口的距离为气化炉本体3总高度的1/6～1/5。

第一烧嘴1和第二烧嘴2的上述双螺旋多维度排列形式，使煤粉气化后形成向外扩散的互相促进的双气旋，如图4所示。

下面结合一个具体实施例对本实用新型做进一步详细描述：

某1000t/天的干煤粉气化炉，气化炉直径为3米，高度为18米，现设置3个进料第一烧嘴1，3个进料第二烧嘴2，相邻第二烧嘴2间以

角度均匀的分布在气化炉横切面，相邻第二烧嘴2在竖直方向上的高度差为0.1米(烧嘴内径为0.05米)，第二烧嘴2的水平偏转角度为1.5°，竖直偏转角度为2°(α＝arctan(h/r))，第一烧嘴1和第二烧嘴2进料后，合成气在炉膛内形成了一个气旋。

双螺旋多维布置的第一烧嘴1和第二烧嘴2在气化炉炉膛3中形成的互相促进的双气旋，使火焰高温区在炉膛内部向径向方向扩散开，使得炉膛内火焰更加饱满；同时，炉膛中心区域火焰温度降低350℃，烧嘴平均温度降低170℃。从而降低了烧嘴头部和烧嘴罩的辐射热强度。

同时，合成气形成的气旋，使灰渣颗粒向径向扩散，更易被壁面捕捉，飞灰量较少了60％，渣产量得到大幅度增加。

经统计，该方案与传统方案相比，冷煤气效率≥82.5％，灰中含碳量≤20％。

需要说明的是，以上所述仅为本实用新型实施方式的一部分，根据本实用新型所描述的系统所做的等效变化，均包括在本实用新型的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种双螺旋烧嘴排布的气化炉，其特征在于，包括气化炉本体(3)和沿相同旋向的螺旋线排布在气化炉本体(3)内壁的若干第一烧嘴(1)和若干第二烧嘴(2)，第一烧嘴(1)和第二烧嘴(2)的烧嘴口均朝向气化炉炉膛的中心；在气化炉炉膛内同一层水平面上，每个第一烧嘴(1)关于气化炉炉膛中心点中心对称分布一个第二烧嘴(2)，第一烧嘴(1)和第二烧嘴(2)均以相同角度朝气化炉炉膛内壁斜向上偏转，第一烧嘴(1)和第二烧嘴(2)的偏转方向分别与各自的排布螺旋线的旋向相同。

2.根据权利要求1所述的一种双螺旋烧嘴排布的气化炉，其特征在于，第一烧嘴(1)和第二烧嘴(2)排布的螺旋线均为等螺距螺旋线。

3.根据权利要求1所述的一种双螺旋烧嘴排布的气化炉，其特征在于，相邻第一烧嘴(1)的高度差相等。

4.根据权利要求3所述的一种双螺旋烧嘴排布的气化炉，其特征在于，0＜相邻第一烧嘴(1)的高度差，第一烧嘴(1)和第二烧嘴(2)排布螺旋线的总高度≤气化炉本体(3)总高度的1/10。

5.根据权利要求1所述的一种双螺旋烧嘴排布的气化炉，其特征在于，第一烧嘴(1)的排布的层数为1～4。

6.根据权利要求1所述的一种双螺旋烧嘴排布的气化炉，其特征在于，第一烧嘴(1)和第二烧嘴(2)在水平面偏转方向相同，在竖直面偏转方向相同。

7.根据权利要求6所述的一种双螺旋烧嘴排布的气化炉，其特征在于，第一烧嘴(1)在水平方向的偏转角度为1°～5°。

8.根据权利要求6所述的一种双螺旋烧嘴排布的气化炉，其特征在于，第一烧嘴(1)在竖直方向的偏转角度为0.5°～5°。

9.根据权利要求1所述的一种双螺旋烧嘴排布的气化炉，其特征在于，第一烧嘴(1)的数量为1～4个。

10.根据权利要求1所述的一种双螺旋烧嘴排布的气化炉，其特征在于，最下端的第一烧嘴(1)和第二烧嘴(2)与气化炉渣缩口的距离为气化炉本体(3)总高度的1/6～1/5。

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