CN203346349U - 一种高强度气化炉工艺烧嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种烧嘴，尤其是涉及一种高强度气化炉工艺烧嘴。其主要是解决现有技术所存在的烧嘴的中心氧管的出口为直管式，这样喷射中心氧时速度较慢，煤浆与氧气的预混效率较低，并且采用夹套式的冷却管使得冷却效果较差等的技术问题。本实用新型包括外管，的外管一端通过法兰连接有喷嘴机构，喷嘴机构外绕卷有冷却水盘管，喷嘴机构包括有一次喷氧嘴，一次喷氧嘴内设有煤浆喷嘴，煤浆喷嘴内设有二次喷氧嘴，二次喷氧嘴端面距烧嘴端面基准面有一定的缩入量，一次喷氧嘴、煤浆喷嘴、二次喷氧嘴的端部都为缩口型，一次喷氧嘴、煤浆喷嘴、二次喷氧嘴分别通过管道机构连通一次氧入口、煤浆入口、二次氧入口。

Description

一种高强度气化炉工艺烧嘴

技术领域

本实用新型涉及一种烧嘴，尤其是涉及一种高强度气化炉工艺烧嘴。

背景技术

工艺烧嘴结构形式一搬为，同心三流道，二流道，有外氧管、煤浆管、中心氧管、和冷却水管。中国专利公开了一种水煤浆烧嘴（公开号：CN103013574 A），其包括燃料气管，燃料气管内具有燃料气通道，燃料气通道内设有点火机构；第一氧气管，第一氧气管套设在燃料气管的外面以在第一氧气管与燃料气管之间限定出环形的第一氧气通道；水煤浆管，水煤浆管套设在第一氧气管的外面以在水煤浆管与第一氧气管之间限定出环形的水煤浆通道；第二氧气管，第二氧气管套设在水煤浆管的外面以在第二氧气管与水煤浆管之间限定出环形的第二氧气通道；以及冷却管，冷却管套设在第二氧气管的外面以在冷却管与第二氧气管之间限定出环形的冷却通道；冷却管的下端与第二氧气管的下端相连以封闭冷却通道的下；冷却管与第二氧气管之间设有隔离管，隔离管将冷却通道隔离成环形的进水通道和环形的出水通道，出水通道与进水通道的下端连通；进水通道位于出水通道的内侧且第二氧气管的外壁面上设有多个用于散热的散热件；还包括封闭件，冷却管的下端与第二氧气管的下端分别与封闭件相连；水煤浆通道的下端面向下延伸超出燃料气通道和第一氧气通道的下端面第一预定距离；第一氧气通道的下端面向下延伸超出燃料气通道的下端面第二预定距离，且第二氧气通道的下端面向下延伸超出水煤浆通道的下端面第三预定距离，第二和第三预定距离小于第一预定距离。但是这种烧嘴的中心氧管的出口为直管式，这样喷射中心氧时速度较慢，煤浆与氧气的预混效率较低，并且采用夹套式的冷却管使得冷却效果较差。

实用新型内容

本实用新型是提供一种高强度气化炉工艺烧嘴，其主要是解决现有技术所存在的烧嘴的中心氧管的出口为直管式，这样喷射中心氧时速度较慢，煤浆与氧气的预混效率较低，并且采用夹套式的冷却管使得冷却效果较差等的技术问题。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本实用新型的一种高强度气化炉工艺烧嘴，包括外管，所述的外管一端通过法兰连接有喷嘴机构，喷嘴机构外绕卷有冷却水盘管，喷嘴机构包括有一次喷氧嘴，一次喷氧嘴内设有煤浆喷嘴，一次喷氧嘴与煤浆喷嘴之间设有可让氧气通过的间隙，煤浆喷嘴内设有二次喷氧嘴，煤浆喷嘴与二次喷氧嘴之间设有可让煤浆通过的间隙，二次喷氧嘴内设有可让氧气通过的通道，二次喷氧嘴端面距烧嘴端面基准面有一定的缩入量，一次喷氧嘴、煤浆喷嘴、二次喷氧嘴的端部都为缩口型，一次喷氧嘴、煤浆喷嘴、二次喷氧嘴分别通过管道机构连通一次氧入口、煤浆入口、二次氧入口，二次喷氧嘴的喷氧量为总喷氧量的15-30%，其余均为一次喷氧嘴的喷氧量。

设置冷却水盘管的目的，是为保护烧嘴处于高温气体部分不易产生晶像变化。

烧嘴中心氧管的出口设计成缩口形式，目的是对中心氧进行加速，同时其端面距烧嘴端面基准面，有一定的缩入量。形成一个水煤浆和中心氧的预混区，水煤浆的出口管也设计成缩口形式，使进入预混区的水煤浆具备一定的压力、在预混区内，改善水煤浆的流变性能、作用，保证水煤浆在离开烧嘴后的雾化效果。无论是中心氧，还是水煤浆及外氧的流通面积，均需要满足各自介质的流量要求，在供应压力允许的情况下，力争达到必要的混合和雾化效果。

但是中心氧的比例要有一定的限制条件，一般为总氧量的20%、25%，其余均作为外氧。中心氧量不能太小，不然达不到对煤浆的稀释和加速作用。中心氧量也不能太大，太大会使预混合区的混合物流速增加太多，造成中心管出口处的磨损情况恶化.和不稳定，降低烧嘴的连续使用寿命，而这一点正是影响烧嘴使用寿命的最主要因素。另一方面，中心氧量增大时，必然使烧嘴出口物料的轴向速度量增加，径向速度分量减小，其结果使整个烧嘴出口的火焰形状变得细长，无法与气化炉的内部型面匹配，造成较大直径的煤粉颗粒在气化炉内的停留时间变短，炉渣中的含碳量增加，引起气化效率的降低，而且会使火焰直冲炉底，损坏锥体砖，引起激冷环过热损坏降低正常工作，还能够引起.上升菅下降菅振荡损坏。

作为优选，所述的一次喷氧嘴的内壁与垂面的夹角α为45-55°，煤浆喷嘴的内壁与垂面的夹角β、二次喷氧嘴的外壁与垂面的夹角都为65-75°。外氧管口的缩口比例更大一些，目的是提高的氧气流速，对于通过预混区的水煤浆混合物进行良好的雾化，以便在气化炉内达到良好的雾化效果。

作为优选，所述的冷却水盘管由Inconel600耐高温材料制成。冷却水盘管的材质应选用Inconel600高温性能稳定的材料，Inconel600合金是镍-铬-铁基固溶强化合金，具有良好的耐高温腐蚀和抗氧化性能、优良的冷热加工和焊接性能，在700℃以下具有满意的热强性和高的塑性。合金可以通过冷加工得到强化，也可以用电阻焊、溶焊或钎焊连接，适宜制作在1100℃以下承受低载荷的抗氧化零件。冷却水盘管在弯制过程中，要控制好弯制速度，控制管材的变形量和减薄量，保证盘管成型后的整体、强度和刚度。

作为优选，所述的煤浆喷嘴由GH188或UMCo-50耐磨材料制成。为了增加煤浆喷头的抗磨损能力，因此选用抗磨性能、抗氧化性能良好的GH188或UMCo-50。

作为优选，所述的煤浆喷嘴的外表面涂覆有陶瓷层。水煤浆气化炉工艺烧嘴连续使用寿命的另外一种损坏形式是外喷头端面的径向放射性裂纹及不规则龟裂的形成。在烧嘴正常运行一段时间后，外氧喷头口部的边沿.会出现径向放射性裂纹及不规则的龟裂，热冲击影响。由于外氧喷头的端面在炉内高温气体， 1200~1500℃，金属材料在这样的高温条件下长期工作，就会使其向在冶炼和锻造过程，还有较高氧气浓度这样就会形成不规则的龟裂。由于外氧喷头处的氧气浓度较高，金属材料在高温的氧化环境中，会发生氧化反应。高温情况下，金属材料也会发生一定的渗碳效应，使金属材料的成份和性能发生变化。煤中含的硫，也会使金属表面发生高温硫化腐蚀。径向放射性口部的裂纹，在高温条件下，是应力的释放也是外氧喷头损坏的主要因素。工艺烧嘴的出口处存在较高的射流，也是高温气体回流速度最高的区域，外氧喷头的端面受到含有固体煤粉颗粒的高温气体的不断冲刷，造成破坏的因素。因此采用陶瓷层能够改善硬化表面结构性能，保证表面的光洁度，，保证材料的内在质量均匀。

作为优选，所述的二次喷氧嘴端面与烧嘴端面基准面之间形成水煤浆预混区，预混区出口平均流速一般为12-20米/秒，二次喷氧嘴的出口流速一般为150-180米/秒，煤浆喷嘴出口流速一般为2-4米/秒，一次喷氧嘴的出口流速一般为160-200米/秒。为了使水煤浆中的煤粉在气化炉中充分气化，必须对水煤浆利用相应数量的氧气进行有效地雾化，水煤浆雾化液滴大小.和雾化气体流量、流速、之间的关系。为了达到良好的雾化效果，气体的流速必须达到一定的数值。也就是说，预混区内的混合物，流速必须达到一定的值，混合物中含有大量的煤粉固体颗粒，这是造成煤浆喷头内壁磨损的主要原因。

作为优选，所述的冷却水盘管内的冷却水温度为160-200℃。冷却水盘管内的冷却水温度如果控制不当，会造成盘管表面的低温腐蚀，一般地将冷却水温度控制在160℃以上比较合适。

作为优选，所述的管道机构包括有与喷嘴机构连接的第一法兰，第一法兰通过外管连接有第一三通，第一三通分别连接一次氧入口、第二法兰，第二法兰通过煤浆管连接有第二三通，煤浆管伸入到外管内，第二三通分别连接煤浆入口、第三法兰，第三法兰通过内管连接有第三三通，内管伸入到煤浆管内，第三三通分别连接二次氧入口、第四法兰，冷却水盘管的两端连接有冷却水出口、冷却水入口。

作为优选，所述的一次氧入口的前端设有连通冷却水盘管的分水盘，冷却水盘管与分水盘连接的这部分与水平面的夹角γ为10-20°。 

因此，本实用新型具有气化压力高、气化炉结构简单、生产成本低等优点并且煤浆喷头新型耐磨材料的应用，提高煤浆喷头耐磨，有效的保护了外氧喷头，结构简单、合理。

附图说明

附图1是本实用新型的一种结构示意图；

附图2是图1的A向结构示意图；

附图3是图2的B-B剖面旋转结构示意图。

图中零部件、部位及编号：外管1、分水盘2、冷却水盘管3、一次喷氧嘴4、煤浆喷嘴5、二次喷氧嘴6、一次氧入口7、煤浆入口8、二次氧入口9、第一法兰10、第二法兰11、第一三通12、煤浆管13、第二三通14、第三法兰15、内管16、第三三通17、第四法兰18、冷却水入口19、冷却水出口20。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本例的一种高强度气化炉工艺烧嘴，如图1、图2、图3，包括外管1，外管一端通过法兰连接有喷嘴机构，喷嘴机构外绕卷有冷却水盘管3，冷却水盘管由Inconel600耐高温材料制成，冷却水盘管内的冷却水温度为160-200℃。喷嘴机构包括有一次喷氧嘴4，一次喷氧嘴内设有煤浆喷嘴5，煤浆喷嘴由GH188和UMCo-50耐磨材料制成，煤浆喷嘴的外表面涂覆有陶瓷层。一次喷氧嘴与煤浆喷嘴之间设有可让氧气通过的间隙，煤浆喷嘴内设有二次喷氧嘴6，煤浆喷嘴与二次喷氧嘴之间设有可让煤浆通过的间隙，二次喷氧嘴内设有可让氧气通过的通道，二次喷氧嘴端面距烧嘴端面基准面有一定的缩入量，一次喷氧嘴、煤浆喷嘴、二次喷氧嘴的端部都为缩口型，一次喷氧嘴、煤浆喷嘴、二次喷氧嘴分别通过管道机构连通一次氧入口7、煤浆入口8、二次氧入口9。管道机构包括有与喷嘴机构连接的第一法兰10，第一法兰通过外管连接有第一三通12，第一三通分别连接一次氧入口7、第二法兰11，第二法兰通过煤浆管13连接有第二三通14，煤浆管伸入到外管内，第二三通分别连接煤浆入口8、第三法兰15，第三法兰通过内管16连接有第三三通17，内管伸入到煤浆管内，第三三通分别连接二次氧入口9、第四法兰18，冷却水盘管的两端连接有冷却水出口20、冷却水入口19。一次氧入口的前端设有连通冷却水盘管3的分水盘2，冷却水盘管与分水盘连接的这部分与水平面的夹角γ为15°。二次喷氧嘴的喷氧量为总喷氧量的20%，其余均为一次喷氧嘴的喷氧量。一次喷氧嘴的内壁与垂面的夹角α为50°，煤浆喷嘴的内壁与垂面的夹角β、二次喷氧嘴的外壁与垂面的夹角都为70°。二次喷氧嘴端面与烧嘴端面基准面之间形成水煤浆预混区，预混区出口平均流速一般为12-20米/秒，二次喷氧嘴的出口流速一般为150-180米/秒，煤浆喷嘴出口流速一般为2-4米/秒，一次喷氧嘴的出口流速一般为160-200米/秒。

使用时，将整个工艺烧嘴通过法兰接入到气化炉中，在一次氧入口7、二次氧入口9、煤浆入口8内分别氧气与煤浆，氧气、煤浆分别从一次喷氧嘴4、二次喷氧嘴6、煤浆喷嘴5喷出，在预混区进行混合，点火装置点火后煤浆与纯氧气在烧嘴的端部燃烧，反应生成的主要成分为一氧化碳和氢气的混合气。

以上所述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。

Claims (9)

1.一种高强度气化炉工艺烧嘴，包括外管（1），其特征在于所述的外管（1）一端通过法兰连接有喷嘴机构，喷嘴机构外绕卷有冷却水盘管（3），喷嘴机构包括有一次喷氧嘴（4），一次喷氧嘴内设有煤浆喷嘴（5），一次喷氧嘴与煤浆喷嘴之间设有可让氧气通过的间隙，煤浆喷嘴内设有二次喷氧嘴（6），煤浆喷嘴与二次喷氧嘴之间设有可让煤浆通过的间隙，二次喷氧嘴内设有可让氧气通过的通道，二次喷氧嘴端面距烧嘴端面基准面有一定的缩入量，一次喷氧嘴、煤浆喷嘴、二次喷氧嘴的端部都为缩口型，一次喷氧嘴、煤浆喷嘴、二次喷氧嘴分别通过管道机构连通一次氧入口（7）、煤浆入口（8）、二次氧入口（9），二次喷氧嘴的喷氧量为总喷氧量的15-30%，其余均为一次喷氧嘴的喷氧量。

2.根据权利要求1所述的一种高强度气化炉工艺烧嘴，其特征在于所述的一次喷氧嘴（4）的内壁与垂面的夹角α为45-55°，煤浆喷嘴的内壁与垂面的夹角β、二次喷氧嘴（6）的外壁与垂面的夹角都为65-75°。

3.根据权利要求1或2所述的一种高强度气化炉工艺烧嘴，其特征在于所述的冷却水盘管（3）由Inconel600耐高温材料制成。

4.根据权利要求1或2所述的一种高强度气化炉工艺烧嘴，其特征在于所述的煤浆喷嘴（5）由GH188或UMCo-50耐磨材料制成。

5.根据权利要求1或2所述的一种高强度气化炉工艺烧嘴，其特征在于所述的煤浆喷嘴（5）的外表面涂覆有陶瓷层。

6.根据权利要求1或2所述的一种高强度气化炉工艺烧嘴，其特征在于所述的二次喷氧嘴（6）端面与烧嘴端面基准面之间形成水煤浆预混区，预混区出口平均流速一般为12-20米/秒，二次喷氧嘴的出口流速一般为150-180米/秒，煤浆喷嘴（6）出口流速一般为2-4米/秒，一次喷氧嘴（4）的出口流速一般为160-200米/秒。

7.根据权利要求1或2所述的一种高强度气化炉工艺烧嘴，其特征在于所述的冷却水盘管（3）内的冷却水温度为160-200℃。

8.根据权利要求1或2所述的一种高强度气化炉工艺烧嘴，其特征在于所述的管道机构包括有与喷嘴机构连接的第一法兰（10），第一法兰通过外管（1）连接有第一三通（12），第一三通分别连接一次氧入口（7）、第二法兰（11），第二法兰通过煤浆管（13）连接有第二三通（14），煤浆管伸入到外管内，第二三通分别连接煤浆入口（8）、第三法兰（15），第三法兰通过内管（16）连接有第三三通（17），内管伸入到煤浆管内，第三三通分别连接二次氧入口（9）、第四法兰（18），冷却水盘管（3）的两端连接有冷却水出口（20）、冷却水入口（19）。

9.根据权利要求1或2所述的一种高强度气化炉工艺烧嘴，其特征在于所述的一次氧入口（7）的前端设有连通冷却水盘管（3）的分水盘（2），冷却水盘管与分水盘连接的这部分与水平面的夹角γ为10-20°。

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