一种生物质、城市生活垃圾高温裂解炉的裂解气纯氧烧嘴的制作方法

本实用新型涉及一种纯氧气烧嘴，特别是生物质、城市生活垃圾高温裂解炉使用的裂解气纯氧烧嘴 ，用于生物质 、城市生活垃圾资源化处理，用于生物质、城市生活垃圾高温裂解炉。

背景技术：

现已有一种生物质、城市生活垃圾高温裂解炉，使用自产裂解燃气的燃烧热作为垃圾高温裂解的热源，使生物质、城市生活垃圾裂解生成可燃气体（以下简称裂解气），实现了生活垃圾零污染处理过程、生物质资源化全利用的环保目标。为了不产生大气污染物二恶英、NOx，和提高裂解气的热值，生物质、城市生活垃圾高温裂解炉的烧嘴，裂解气燃烧的助燃剂选用纯氧而不用空气。

目前广泛使用的纯氧烧嘴大都是用天然气（成分主要是甲烷）和纯氧燃烧。这些降低纯氧烧嘴火焰温度、保护烧嘴的方法很难解决裂解气与纯氧燃烧时火焰温度过高的问题。因此，裂解气与纯氧燃烧时降低烧嘴火焰温度的方法要另辟途径。

技术实现要素：

本实用新型提供一种生物质、城市生活垃圾高温裂解炉的裂解气纯氧烧嘴，用于裂解炉自产裂解气和纯氧燃烧产生的热量，供生物质、城市生活垃圾高温裂解制裂解气，既要满足裂解炉工艺要求，也要能保护烧嘴和烧嘴砖不受严重的烧损。

本实用新型采用的技术方案是：一种生物质、城市生活垃圾高温裂解炉的裂解气纯氧烧嘴，其特征在于：为一个由金属材料组成的相互叠套的多层的导气通道管，所述导气通道管有氧气通道管、裂解气通道管和过热蒸汽通道管，其中氧气通道管和过热蒸汽通道管形成混合气管，所述混合气管上安装有过热蒸汽加入器，上述各通道管的前端设有喷孔或旋流片。

本实用新型可以加以如下改进：所述氧气通道管包括一次氧气通道管和二次氧气通道管，所述一次氧气通道管设在导气通道管的中心位置，在一次氧气通道管前端设置有一次氧气喷孔，一次氧气喷孔的内侧几圈氧气喷孔分布在几个直径不同的同心圆上，一次氧气喷孔的中心线与烧嘴中线成10-30⁰交角，每圈氧气喷孔的中心线线蔟在烧嘴后方相交于烧嘴中心线上，所述中心线线蔟在烧嘴前方空间呈发散状态；所述裂解气通道管在一次氧气通道管的外层，裂解气通道管前端设置有旋流片；所述二次氧气通道管和过热蒸汽通道管形成混合气管，位于导气通道管的最外层，所述混合气管上安装有过热蒸汽加入器，混合气管的前端设置有旋流片。

本实用新型还可以加以如下改进：所述裂解气通道管设在导气通道管的中心位置，裂解气通道管的前端是带有旋流器盲板的旋流器；所述氧气通道管和过热蒸汽通道管形成混合气管，位于裂解气通道管外，所述混合气管上安装有过热蒸汽加入器，混合气管的前端设置有旋流片。

本实用新型还可以加以如下改进：所述裂解气通道管设在导气通道管的中心位置，裂解气通道管的前端设置有多个当量直径小的裂解气喷孔，裂解气喷孔的中心线与烧嘴中线存在一个交角，每圈裂解气喷孔的中心线线族在烧嘴后方相交于烧嘴中心线上；裂解气通道管外面为氧气通道管和过热蒸汽通道管形成的混合气管，所述混合气管上安装有过热蒸汽加入器，混合气管前端设置有旋流片。

本实用新型还可以加以如下改进：所述氧气通道管和过热蒸汽通道管形成的混合气管设在导气通道管的中心位置，所述混合气管上安装有过热蒸汽加入器，混合气管的前端设置有多个当量直径小的混合气喷孔，喷孔的中心线与烧嘴中线存在一个交角，每圈混合气喷孔的中心线线族在烧嘴后方相交于烧嘴中心线上；所述裂解气通道管设置在混合气管外面，裂解气通道管前端设置有旋流片，旋流片安装氧气、过热水蒸汽混合气通道管外壁与裂解气管道内壁之间，形成一个旋流器。

本实用新型还可以加以如下改进：所述氧气通道管和过热蒸汽通道管形成的混合气管设在导气通道管的中心位置，所述混合气管上安装有过热蒸汽加入器，前端设置有混合气旋流器；所述裂解气通道管设置在混合气管外面，裂解气通道管的前端设置有旋流片，旋流片安装在通道管前端的混合气管外壁和裂解气管内壁之间，形成一个旋流器。

本实用新型过热水蒸汽加入器由圆环管和连接管组成，圆环管的内侧和外侧上开有不连续的能滿足氧气喷射速度的椭圆形或圆形通气孔。过热蒸汽加入器安装在氧气、过热水蒸汽的混合气管道中，连接管穿过氧气、过热水蒸混合气管管壁与过热水蒸汽管道连接。

本实用新型在纯氧气中加入过热水蒸汽,降低氧气浓度，从而降低裂解气与纯氧燃烧的火焰温度，并同时用燃气和氧气流体形态变化的方法来保护烧嘴和烧嘴砖不受过热烧损，使烧嘴在高温和纯氧条件下具有较长的使用寿命。

本实用新型在向氧气中加入过热水蒸汽采用两种形式。第一种形式是裂解气燃烧分两步供氧，即将所需氧气分为两部分，其中一部分（一次氧气）与裂解气燃烧，然后将剩余的一部分氧气（二次氧气）中加入过热水蒸汽，二次氧气与第一步燃烧后剩下的裂解气燃烧。由于纯氧中加入了过热水蒸汽，氧气浓度降低了，从而起到降低燃烧温度的作用。第二种形式是：采用裂解气燃烧一步供氧。第二种形式又分几个类型。

特别地，本实用新型的优势还在于：水蒸汽在烧嘴中虽然不参与燃烧反应，但在裂解炉中水蒸汽是生物质、垃圾高温裂解参与化学反应的物质，因为生物质裂解气化的中间产物生物质炭只有在水蒸汽参与反应时才会生成一氧化碳(或二氧化碳)和氢气；裂解反应的中间产物高分子焦油能在水蒸汽参与反应的条件下加速裂解成简单分子。

所述烧嘴所用过热水蒸汽的温度以氧气、过热水蒸汽混合气管道前端旋流片（或喷孔）处无水滴生成为准（高于水汽露点）。即过热水蒸汽过热部分的热量要大于与氧气混合温升的吸热和通过的通道管内外壁热损失量之和。

本实用新型优点：本实用新型的裂解气纯氧烧嘴使得生物质和城市生活垃圾裂解制可燃气得以成功实现，而且烧嘴结构简单，使用寿命长。

附图说明

图1为本实用新型第一种形式的结构示意图；

图2为图1的侧面图；

图3为本实用新型的第二种实施方式结构示意图；

图4为图3的侧面图；

图5为本实用新型的第三种实施方式结构示意图；

图6为图5的侧面图；

图7为本实用新型的第四种实施方式结构示意图；

图8为图7的侧面图；

图9为本实用新型的第五种实施方式结构示意图；

图10为图9的侧面图；

图11为本实用新型的蒸汽加入器的结构示意图；

图中：1是二次氧气、过热水蒸汽混合气旋流片；2-1，2-2，2-3，2-4是裂解气旋流片；3是一次氧气喷孔；4-1，4-2，4-3，4-4，4-5是过热水蒸汽加入器；5是二次氧气进口管；6是二次氧气、过热水蒸汽混合气通道管；7-1，7-2，7-3，7-4，7-5是裂解气进口管；8-1，8-2，8-3，8-4，8-5是裂解气通道管；9是一次氧气进口管；10是一次氧气通道管；11-1，11-2，11-3是氧气、过热蒸汽旋流片；12-1，12-2是旋流器盲板；13-1，13-2，13-3，13-4是氧气进口管；14-1，14-2，14-3，14-4是氧气、过热水蒸汽混合气通道管；15是裂解气喷孔；16是氧气、过热水蒸汽喷孔；4-a是连接管；4-b是过热蒸汽加入环；4-c是加入环内侧开孔；4-d 是加入环外侧开孔。

具体实施方式

下面结合附图及其实施例说明本实用新型所述烧嘴的结构和工作原理。

从图1、2可知，本实用新型为一种生物质、城市生活垃圾高温裂解炉的裂解气纯氧烧嘴，是一个由金属材料组成的相互叠套的多层的导气通道管，所述导气通道管有氧气通道管、裂解气通道管和过热蒸汽通道管，其中氧气通道管和过热蒸汽通道管形成混合气管，上述各通道管的前端设有喷孔或旋流片。所述氧气通道管包括一次氧气通道管和二次氧气通道管，所述一次氧气通道管设在导气通道管的中心位置，在一次氧气通道管前端设置有一次氧气喷孔，一次氧气喷孔的内侧几圈氧气喷孔分布在几个直径不同的同心圆上，一次氧气喷孔的中心线与烧嘴中线成10-30⁰交角，每圈氧气喷孔的中心线线蔟在烧嘴后方相交于烧嘴中心线上，所述中心线线蔟在烧嘴前方空间呈发散状态；所述裂解气通道管在一次氧气通道管的外层，裂解气通道管前端设置有旋流片；所述二次氧气通道管和过热蒸汽通道管形成混合气管，位于导气通道管的最外层，所述混合气管上安装有过热蒸汽加入器，混合气管的前端设置有旋流片。

其工作过程为：裂解气由裂解气进口管7-1进入裂解气通道管8-1到达烧嘴前端，经过裂解气旋流片2-1形成裂解气旋流体在烧嘴前方与一次氧气喷孔3喷出的氧气和二次氧气、过热水蒸汽旋流片1喷出气束流同时交汇燃烧。一次氧气由一次氧气进口管9进入一次氧气通道管10到达烧嘴前端，经过一次氧气喷孔3喷出在烧嘴前端与燃气旋流片孔2-1流出的燃气旋流体交汇燃烧。二次氧气经二次氧气进口管5进入二次氧气、过热水蒸汽通道管6，过热水蒸汽经过热水蒸汽加入器4-1，从环内侧分布孔4-c、环外侧分布孔4-d喷出进入二次氧气、过热水蒸汽通道管6与二次氧气混合，混合气到达二次氧气、过热水蒸汽通道管6的前端，从二次氧气、过热水蒸汽混合气旋流片1喷出与裂解气旋流片2-1喷出的裂解气混合燃烧。

图3、4为本实用新型的另一种实施方式；本实用新型为一种生物质、城市生活垃圾高温裂解炉的裂解气纯氧烧嘴，是一个由金属材料组成的相互叠套的多层的导气通道管，所述导气通道管有氧气通道管、裂解气通道管和过热蒸汽通道管，其中氧气通道管和过热蒸汽通道管形成混合气管，上述各通道管的前端设有喷孔或旋流片。所述裂解气通道管设在导气通道管的中心位置，裂解气通道管的前端设置有多个当量直径小的裂解气喷孔，裂解气喷孔的中心线与烧嘴中线存在一个交角，每圈裂解气喷孔的中心线线族在烧嘴后方相交于烧嘴中心线上；裂解气通道管外面为氧气通道管和过热蒸汽通道管形成的混合气管，所述混合气管上安装有过热蒸汽加入器，混合气管前端设置有旋流片。

其工作过程为： 裂解气由裂解气进口管7-2进入裂解气通道管8-2到达烧嘴前端，经过裂解气旋流片2-2喷出形成裂解气旋流体在烧嘴前方与氧气、过热水蒸汽旋流片11-1喷出气流束交汇。氧气由氧气进口管13-1进入氧气、过热水蒸汽混合气通道管14-1中，过热水蒸汽经过热水蒸汽加入器4-2均匀加入到氧气、过热水蒸汽混合气通道管14-1中，从环内侧分布孔4-c和环外侧分布孔4-d喷出，两者混合均匀后到达烧嘴前端，经过氧气、过热蒸汽旋流片孔11-1喷出在烧嘴前端与裂解气旋流片喷孔2-2流出的燃气旋流体交汇燃烧。

图5、6为本实用新型的另一种实施方式；本实用新型为一种生物质、城市生活垃圾高温裂解炉的裂解气纯氧烧嘴，是一个由金属材料组成的相互叠套的多层的导气通道管，所述导气通道管有氧气通道管、裂解气通道管和过热蒸汽通道管，其中氧气通道管和过热蒸汽通道管形成混合气管，上述各通道管的前端设有喷孔或旋流片。所述裂解气通道管设在导气通道管的中心位置，裂解气通道管的前端设置有多个当量直径小的裂解气喷孔，裂解气喷孔的中心线与烧嘴中线存在一个交角，每圈裂解气喷孔的中心线线族在烧嘴后方相交于烧嘴中心线上；裂解气通道管外面为氧气通道管和过热蒸汽通道管形成的混合气管，所述混合气管上安装有过热蒸汽加入器，混合气管前端设置有旋流片。

其工作过程为：裂解气由裂解气进口管7-3进入裂解气通道管8-3到达烧嘴前端，经过裂解气喷孔15喷出在烧嘴前方与氧气、过热水蒸汽旋流片11-2喷出气流束交汇。氧气由氧气进口13-2进入氧气、过热水蒸汽混合气通道管14-2中，过热水蒸汽经过热水蒸汽加入器4-3均匀加入到氧气、过热水蒸汽混合气通道管14-2中，从环内侧分布孔4-c和环外侧分布孔4-d 喷出，两者混合均匀后到达烧嘴前端，经过氧气、过热蒸汽旋流片孔11-2喷出在烧嘴前端与裂解气喷孔15流出的燃气流体交汇燃烧。

图7、8本实用新型第二种形式第三类的烧嘴实施方式；本实用新型为一种生物质、城市生活垃圾高温裂解炉的裂解气纯氧烧嘴，是一个由金属材料组成的相互叠套的多层的导气通道管，所述导气通道管有氧气通道管、裂解气通道管和过热蒸汽通道管，其中氧气通道管和过热蒸汽通道管形成混合气管，上述各通道管的前端设有喷孔或旋流片。所述氧气通道管和过热蒸汽通道管形成的混合气管设在导气通道管的中心位置，所述混合气管上安装有过热蒸汽加入器，混合气管的前端设置有多个当量直径小的混合气喷孔，喷孔的中心线与烧嘴中线存在一个交角，每圈混合气喷孔的中心线线族在烧嘴后方相交于烧嘴中心线上；所述裂解气通道管设置在混合气管外面，裂解气通道管前端设置有旋流片，旋流片安装氧气、过热水蒸汽混合气通道管外壁与裂解气管道内壁之间，形成一个旋流器。

其工作过程：裂解气由裂解气进口管7-4进入裂解气通道管8-4到达烧嘴前端，经过裂解气旋流片孔2-3喷出在烧嘴前方与氧气、过热水蒸汽多个当量直径小的喷孔16喷出气流束交汇。氧气由氧气进口13-3进入氧气、过热水蒸汽混合气通道管14-3中，过热水蒸汽经过热水蒸汽加入器4-4均匀加入到氧气、过热水蒸汽混合气通道管14-3中，从环内侧分布孔4-c和环外侧分布孔4-d 喷出，两者混合均匀后到达烧嘴前端，经过氧气、过热蒸汽多个当量直径小的喷孔16喷出在烧嘴前端与裂解气旋流片2-3流出的燃气流体交汇燃烧。

图9、10为本实用新型另一实施方式；本实用新型为一种生物质、城市生活垃圾高温裂解炉的裂解气纯氧烧嘴，是一个由金属材料组成的相互叠套的多层的导气通道管，所述导气通道管有氧气通道管、裂解气通道管和过热蒸汽通道管，其中氧气通道管和过热蒸汽通道管形成混合气管，上述各通道管的前端设有喷孔或旋流片。所述氧气通道管和过热蒸汽通道管形成的混合气管设在导气通道管的中心位置，所述混合气管上安装有过热蒸汽加入器，前端设置有混合气旋流器；所述裂解气通道管设置在混合气管外面，裂解气通道管的前端设置有旋流片，旋流片安装在通道管前端的混合气管外壁和裂解气管内壁之间，形成一个旋流器。

其工作过程：裂解气由裂解气进口管7-5进入裂解气通道管8-5到达烧嘴前端，经过裂解气旋流片孔2-4喷出在烧嘴前方与氧气、过热水蒸汽旋流片12-2喷出气流束交汇。氧气由氧气进口13-4进入氧气、过热水蒸汽混合气通道管14-4中，过热水蒸汽经过热水蒸汽加入器4-5均匀加入到氧气、过热水蒸汽混合气通道管14-4中，从环内侧分布孔4-c和环外侧分布孔4-d 喷出，两者混合均匀后到达烧嘴前端，经过氧气、过热蒸汽旋流片的喷孔11-3喷出在烧嘴前端与裂解气旋流片2-4流出的燃气流体交汇燃烧。

由图11可知，本实用新型过热水蒸汽加入器由圆环管和连接管组成。圆环管的内侧和外侧上开有不连续的能滿足氧气喷射速度的椭圆形或圆形通气孔。过热蒸汽加入器安装在氧气、过热水蒸汽的混合气管道中，连接管穿过氧气、过热水蒸混合气管管壁与过热水蒸汽管道连接。

本实用新型所述的实施例仅仅是对实用新型的优选实施方式进行的描述，并非对实用新型构思和范围进行限定，在不脱离实用新型设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入实用新型的保护范围，实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。