CN215924872U - 一种用于气化炉点火升温的一体化预热烧嘴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于气化炉点火升温的一体化预热烧嘴，包括点火烧嘴，所述的点火空气通道的外部同轴且由内到外依次设置的液体燃料通道和空气通道；所述的点火空气通道与液体燃料通道之间形成用于输送液体燃料的液体燃料环腔；所述的液体燃料通道与空气通道之间形成用于输送空气的空气环腔；本实用新型采用点火烧嘴与液体气动雾化烧嘴相结合的形式，点火烧嘴的存在可以来保证预热烧嘴的稳定运行，从而确保整个燃烧过程的安全；液体雾化组件可以针对厂内的低热值自产低成本液体燃料进行处理，解决了现有技术中预热烧嘴升温燃料成本高的技术问题。

Description

一种用于气化炉点火升温的一体化预热烧嘴

技术领域

本实用新型属于化工技术领域，涉及一种烧嘴，具体是一种用于气化炉点火升温的一体化预热烧嘴。

背景技术

水煤浆加压气化炉是以水煤浆为原料进行煤气化的工业炉，气化炉为直立圆筒形。气化炉内壁堆砌有耐火材料，用于隔绝气化炉内的高温环境从而保护气化炉的承压金属炉壁。在气化炉点火升温的过程中，需要使用预热烧嘴将气化炉内的蓄热体-耐火材料加热至1200℃，然后将预热烧嘴更换为水煤浆工艺烧嘴，工艺烧嘴喷入水煤浆和氧气在高温环境下燃烧，开始气化炉的升温升压过程，直到气化炉进入高温高压的满负荷运行。

气化炉的预热烧嘴为抽风倒立式燃烧器，使用天然气或柴油作为燃料，其***包括了点火枪、点火烧嘴、预热烧嘴以及风箱。预热烧嘴***体积庞大，在气化岛平台上由人工进行安装组合以及拆卸，工人劳动强度大。预热烧嘴所用天然气或柴油均需外购，因水煤浆气化炉普遍连续运行时间较短，每年每台气化炉需要点火约15次，企业的燃料购置成本高。气化炉出口有开工抽引器用于维持气化炉内的负压，此时通过风箱环境中的空气进入气化炉内与点火烧嘴和预热烧嘴喷出的燃料混合，在点火枪的作用点点燃，开始气化炉的升温过程。整个升温过程气化炉维持负压状态，高温火焰通过辐射和对流传热的形式将热量传递给炉内的耐火材料，待气化炉可以维持在1200℃时，拆除预热烧嘴***，更换水煤浆工艺烧嘴。工艺烧嘴喷入的水煤浆和纯氧在气化炉内高温的作用下燃烧，开始气化炉的二次升温及升压过程。

现有技术的缺陷：

(1)***结构繁杂，组件较多，组装和维护较为复杂；

(2)所用燃料为天然气或者柴油等需要外购的燃料，造成企业运行成本上升；

(3)安装更换耗时长，浪费大量人力，且更换烧嘴时处于高温的气化炉炉口，操作环境恶劣，有一定的安全风险。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种用于气化炉点火升温的一体化预热烧嘴，解决了现有技术中预热烧嘴升温燃料成本高的技术问题。

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：

一种用于气化炉点火升温的一体化预热烧嘴，包括点火烧嘴，所述的点火烧嘴包括同轴设置的点火杆、燃料气通道和点火空气通道，且点火烧嘴上设置有燃烧端，所述点火杆、燃料气通道和点火空气通道与所述燃烧端相通，所述的点火空气通道外同轴设置有液体燃料通道和空气通道，且液体燃料通道和空气通道均与点火烧嘴的燃烧端相通。

本实用新型还具有以下区别技术特征：

具体的，所述的点火空气通道与液体燃料通道之间形成用于输送液体燃料的液体燃料环腔；所述的液体燃料通道与空气通道之间形成用于输送空气的空气环腔。

具体的，液体燃料通道和空气通道通过混合腔与燃烧端相通，且所述的液体燃料环腔通过第一通道和混合腔连通，所述的空气环腔通过第二通道和混合腔连通；所述的混合腔的轴向前端的外壁上设置有液体喷孔。

具体的，所述的混合腔、第一通道、第二通道和液体喷孔均设置在点火空气通道和空气通道的轴向前端的混合环管中，所述的混合环管的轴向末端与液体燃料环腔和空气环腔的轴向前端相连。

具体的，所述的点火杆、燃料气通道、点火空气通道、燃料气通道和空气通道的轴向长度依次减小。

具体的，所述的点火杆和燃料气通道之间形成用于输送燃料气的燃料气环腔；所述的燃料气通道和点火空气通道之间形成用于输送点火空气的点火空气环腔。

具体的，所述的燃料气通道的轴向前端面和点火空气通道的轴向前端面平齐，所述的燃料气通道的轴向前端面和点火空气通道的轴向前端面上固定安装有与点火杆同轴且内壁与点火杆外壁固定相连的环形喷嘴；所述的环形喷嘴上设置有混合气体喷孔。

具体的，所述的气体喷孔设置有大小不同的两组，每组均设置有多个，且均沿与点火杆同轴的周向均匀分布。

具体的，所述的空气通道外壁的轴向前端上固定安装有多个旋流片。

具体的，所述的多个旋流片上固定安装有稳焰罩；所述的稳焰罩上设置有多个空气流通孔。

优选的，所述的空气流通孔与点火杆的轴向中心线之间的夹角范围为 30～80°。

本实用新型与现有技术相比，有益的技术效果是：

(Ⅰ)本实用新型采用点火烧嘴与液体雾化组件相结合的形式，点火烧嘴的存在可以来保证预热烧嘴的稳定运行，从而确保整个燃烧过程的安全；液体雾化组件可以针对厂内的低热值自产低成本液体燃料进行处理，解决了现有技术中预热烧嘴升温燃料成本高的技术问题。

(Ⅱ)本实用新型中一体化预热烧嘴的设计可以实现点火烧嘴与液体雾化组件的单独使用，也可以联合使用。在温度达到液体燃料的自然温度后，可以选择将点火烧嘴关停，大大减少了燃料成本。

(Ⅲ)相较于现有技术，本装置作为气液集成式的烧嘴，在使用时避免了拆除预热烧嘴***，更换水煤浆工艺烧嘴的步骤，大幅度减少了工人安装与拆卸的工作量，并且降低了安装难度，加快安装拆卸的进度。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的轴向剖面示意图。

图3为本实用新型中的部分结构示意图。

图4为本实用新型中的部分结构剖面示意图。

图中各个标号的含义为：1-点火烧嘴，2-燃烧端，3-液体燃料通道，4-空气通道，5-液体燃料环腔，6-空气环腔，7-混合腔，8-第一通道，9-第二通道， 10-液体喷孔，11-液体燃料入口快接头，12-空气入口快接头，13-旋流片，14- 稳焰罩，15-空气流通孔，16-法兰；

101-点火杆，102-燃料气通道，103-点火空气通道，104-燃料气环腔，105- 点火空气环腔，106-环形喷嘴，107-混合气体喷孔，108-燃料气入口快接头， 109-点火空气入口快接头，1010-点火空气出料孔，1011-混合环管。

以下结合实施例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

需要说明的是，点火烧嘴的设计结构为预混式旋流气体燃烧器，可以实现热值正在5MJ/Nm³及以上气体的稳定燃烧。

需要说明的是，热值正在5MJ/Nm³及以上气体包括了气化合成气、驰放气、转炉煤气、液氮洗气、净化气、变换气等低热值燃气，也可以使用天然气、LPG、焦炉煤气和二甲醚等高热值气体。

需要说明的是，点火烧嘴是燃烧设备的重要组成部分，它有助于燃料的着火和火焰的稳定，其性能的优劣将直接影响到锅炉的安全运行、能耗和环境。然而，锅炉点火烧嘴的工作条件比较恶劣，长期受炉膛高温辐射和火焰冲刷，容易造成蠕变、高温变形和损坏。

需要说明的是，液体燃料通道3的外壁的轴向末端设置有液体燃料入口快接头11，空气通道4的外壁的轴向末端设置有空气入口快接头12。

需要说明的是，燃料气通道102的外壁的轴向末端设置有燃料气入口快接头108，燃料气通道102的外壁轴向前端设置有点火空气出料孔1010；点火空气通道103的外壁的轴向末端设置有点火空气入口快接头109。

需要说明的是，空气通道202的外壁的轴向中间上设置有法兰6。

需要说明的是，本实用新型中的所有零部件，在没有特殊说明的情况下，均采用本领域已知的零部件。

以下给出本实用新型的具体实施例，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。

需要说明的是，本实用新型中的所有零部件，在没有特殊说明的情况下，均采用本领域已知的零部件。

以下给出本实用新型的具体实施例，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。

实施例1：

本实施例给出了一种用于气化炉点火升温的一体化预热烧嘴，如图1至图 4所示，包括点火烧嘴1，点火烧嘴包括同轴设置的点火杆101、燃料气通道 102和点火空气通道103，且点火烧嘴1上设置有燃烧端2，所述点火杆101、燃料气通道102和点火空气通道103与所述燃烧端2相通，点火空气通道103 外同轴设置有液体燃料通道3和空气通道4，且液体燃料通道3和空气通道4 均与点火烧嘴1的燃烧端2相通。

本实施例中，各个通道的具体尺寸参数为：

燃料气通道为Φ48.3×2.77mm；

点火空气通道为Φ60.3×2.77mm；

液体燃料通道Φ88.9×3.05mm；

空气通道Φ73.0×3.05mm。

本实施例中，相应的各个通道中通入的气体的具体参数为：

燃料气：即指驰放气(氢气和一氧化碳占比大约40-60％)，50Nm³/h， 0.45MPa(G)，流量可调；

点火空气：10850Nm³/h，0.5MPa(G)流量可调；

液体燃料：即指粗甲醇(含水量30％)，1.25m³/h，压力0.4MPa；

空气：38950Nm³/h，0.5MPa(G)。

作为本案的一种优选实施例，点火空气通道103与液体燃料通道3之间形成用于输送液体燃料的液体燃料环腔5；液体燃料通道3与空气通道4之间形成用于输送空气的空气环腔6，腔体设置在管道之间，方便气体或者液体流通。

限定了输送液体燃料的液体燃料环腔是点火空气通道与液体燃料通道的管壁之间形成的；输送空气的空气环腔是液体燃料通道与空气通道的管壁之间形成的。

作为本案的一种优选实施例，液体燃料通道3和空气通道4通过混合腔7 与燃烧端2相通，且液体燃料环腔5通过第一通道8和混合腔7连通，空气环腔6通过第二通道9和混合腔7连通；混合腔7的轴向前端的外壁上设置有液体喷孔10，限定气体或者液体的具体流动方通道。

作为本案的一种优选实施例，所述的混合腔7、第一通道8、第二通道9 和液体喷孔10均设置在点火空气通道103和空气通道4的轴向前端的混合环管1011中，所述的混合环管1011的轴向末端与液体燃料环腔5和空气环腔6 的轴向前端相连，限定了具体的连接关系。

作为本案的一种优选实施例，点火杆101、燃料气通道102、点火空气通道103、燃料气通道102和空气通道4的轴向长度依次减小，一方面方便各个通道上设置入口快接头，另一方面还可以节省原材料。

作为本案的一种优选实施例，点火杆101和燃料气通道102之间形成用于输送燃料气的燃料气环腔104；燃料气通道102和点火空气通道103之间形成用于输送点火空气的点火空气环腔105，限定了通道上的腔体是在通道上的管道与管道之间形成的。

作为本案的一种优选实施例，燃料气通道102的轴向前端面和点火空气通道103的轴向前端面平齐，燃料气通道102的轴向前端面和点火空气通道103 的轴向前端面上固定安装有与点火杆101同轴且内壁与点火杆101外壁固定相连的环形喷嘴106；环形喷嘴106上设置有混合气体喷孔107；限定了点火烧嘴的具体结构。

作为本案的一种优选实施例，气体喷孔107设置有大小不同的两组，每组均设置有多个，且均沿与点火杆101同轴的周向均匀分布，圆周分布有利于让燃烧更加均匀和充分。

作为本案的一种优选实施例，空气通道4外壁的轴向前端上固定安装有多个旋流片13，旋流片可以强化部分助燃空气与小液滴的混合，有利于燃烧。

作为本案的一种优选实施例，多个旋流片13上固定安装有稳焰罩14，稳焰罩14上设置有多个空气流通孔15，设置稳焰罩有助于燃烧的稳定性，空气流通孔用于助燃空气到达喷嘴处，有利于燃烧。

作为本案的一种优选实施例，空气流通孔15与点火杆101的轴向中心线之间的夹角范围为30～80°，在这个角度范围内喷射效果较佳。

本实用新型的工作过程如下所述：

气化炉在点火升温之前，首先，人工将预热烧嘴安装于炉顶之上，用惰性气体吹扫各个燃料气通道102、点火空气通道103、液体燃料通道3和空气通道4，并连接好燃料气通道102上的燃料气入口快接头108与相应燃气储备箱之间的管线、点火空气通道103上的点火空气入口快接头109与相应点火空气储备箱之间的管线、液体燃料通道3上的液体燃料入口快接头11与相应液体燃料储备箱之间的管线以及空气通道4上的空气入口快接头12与相应空气储备箱之间的管线。

然后，燃料气通过燃料气入口快接头108进入到燃料气环腔104中，点火空气通过点火空气入口快接头109进入到点火空气环腔105中，液体燃料通过液体燃料入口快接头11进入到液体燃料环腔5中，空气通过空气入口快接头 12进入到空气环腔6中，点火空气环腔105中的气体通过燃料气通道102上的点火空气出料孔1010进入到燃料气环腔104中，与燃料气环腔中104的燃料气混合后从环形喷嘴106上的混合气体喷孔107喷出；液体燃料环腔中5 液体燃料通过第一通道8流到混合腔7，空气环腔6中的空气通过第二通道9 进入到混合腔7，混合后的雾化液体从液体喷孔10喷出。

最后，电启动点火杆101，即可点燃点火烧嘴1上的混合气体喷孔107喷出气体，利用点火烧嘴1引燃液体喷孔10喷出的液体，在气化炉内的温度达到液体燃料的自然温度后，可以选择将点火烧嘴1关停。

实测例：

遵循上述技术方案，甲醇作为新型环保清洁燃料，以柴油和甲醇做对比分析，理论上柴油的热值为42.6MJ/Kg，甲醇的热值为20MJ/Kg，柴油的热值是甲醇的2.13倍，采用等热值计算，则1.6～1.8t甲醇相当于1t柴油。

柴油价格按5500～6000元/吨，化工生产自产甲醇成本按～1500元/吨，则气化炉预热烧嘴燃料由柴油改为甲醇后，同等热负荷工况下，燃料成本费用降低到原来的44～45％。以气化装置3台气化炉，每年升温累计15次左右计算，仅燃料成本每年可节省60～80万，极大降低了气化炉升温费用。

Claims (11)

1.一种用于气化炉点火升温的一体化预热烧嘴，包括点火烧嘴(1)，所述的点火烧嘴包括同轴设置的点火杆(101)、燃料气通道(102)和点火空气通道(103)，且点火烧嘴(1)上设置有燃烧端(2)，所述点火杆(101)、燃料气通道(102)和点火空气通道(103)与所述燃烧端(2)相通，其特征在于，所述的点火空气通道(103)外同轴设置有液体燃料通道(3)和空气通道(4)，且液体燃料通道(3)和空气通道(4)均与点火烧嘴(1)的燃烧端(2)相通。

2.如权利要求1所述的用于气化炉点火升温的一体化预热烧嘴，其特征在于，所述的点火空气通道(103)与液体燃料通道(3)之间形成用于输送液体燃料的液体燃料环腔(5)；所述的液体燃料通道(3)与空气通道(4)之间形成用于输送空气的空气环腔(6)。

3.如权利要求2所述的用于气化炉点火升温的一体化预热烧嘴，其特征在于，液体燃料通道(3)和空气通道(4)通过混合腔(7)与燃烧端(2)相通，且所述的液体燃料环腔(5)通过第一通道(8)和混合腔(7)连通，所述的空气环腔(6)通过第二通道(9)和混合腔(7)连通；所述的混合腔(7)的轴向前端的外壁上设置有液体喷孔(10)。

4.如权利要求3所述的用于气化炉点火升温的一体化预热烧嘴，其特征在于，所述的混合腔(7)、第一通道(8)、第二通道(9)和液体喷孔(10)均设置在点火空气通道(103)和空气通道(4)的轴向前端的混合环管(1011)中，所述的混合环管(1011)的轴向末端与液体燃料环腔(5)和空气环腔(6)的轴向前端相连。

5.如权利要求1所述的用于气化炉点火升温的一体化预热烧嘴，其特征在于，所述的点火杆(101)、燃料气通道(102)、点火空气通道(103)、燃料气通道(102)和空气通道(4)的轴向长度依次减小。

6.如权利要求1所述的用于气化炉点火升温的一体化预热烧嘴，其特征在于，所述的点火杆(101)和燃料气通道(102)之间形成用于输送燃料气的燃料气环腔(104)；所述的燃料气通道(102)和点火空气通道(103)之间形成用于输送点火空气的点火空气环腔(105)。

7.如权利要求1所述的用于气化炉点火升温的一体化预热烧嘴，其特征在于，所述的燃料气通道(102)的轴向前端面和点火空气通道(103)的轴向前端面平齐，所述的所述的燃料气通道(102)的轴向前端面和点火空气通道(103)的轴向前端面上固定安装有与点火杆(101)同轴且内壁与点火杆(101)外壁固定相连的环形喷嘴(106)；所述的环形喷嘴(106)上设置有混合气体喷孔(107)。

8.如权利要求7所述的用于气化炉点火升温的一体化预热烧嘴，其特征在于，所述的气体喷孔(107)设置有大小不同的两组，每组均设置有多个，且均沿与点火杆(101)同轴的周向均匀分布。

9.如权利要求1所述的用于气化炉点火升温的一体化预热烧嘴，其特征在于，所述的空气通道(4)外壁的轴向前端上固定安装有多个旋流片(13)。

10.如权利要求9所述的用于气化炉点火升温的一体化预热烧嘴，其特征在于，所述的多个旋流片(13)上固定安装有稳焰罩(14)；所述的稳焰罩(14)上设置有多个空气流通孔(15)。

11.如权利要求10所述的用于气化炉点火升温的一体化预热烧嘴，其特征在于，所述的空气流通孔(15)与点火杆(101)的轴向中心线之间的夹角范围为30～80°。

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