一种挂渣燃烧器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种挂渣燃烧器，涉及燃烧器，解决了现有气化炉挂渣方法效率低，耗费时间长，挂渣不稳定，合成气浪费，污染环境的问题。一种挂渣燃烧器，包括喷口段，与所述喷口段相连接的混合段以及与所述混合段相连接的进料段。本实用新型提供的燃烧器，氧化剂、煤渣和燃料混合均匀、火焰稳定性强、燃烧效率高、火焰温度高，能够将煤渣充分加热至熔融。
【专利说明】
一种挂渣燃烧器
技术领域
[0001]本实用新型涉及燃烧器，尤其涉及一种用于气化炉挂渣的挂渣燃烧器。
【背景技术】
[0002]水冷壁式气化炉利用煤气化过程中产生的熔渣，附着在气化炉内壁形成具有较大热阻的固渣层。稳定的固渣层是保证气化性能的关键，固渣层不仅能够降低水冷壁的温度，且能够抵抗气体和熔渣的冲刷和磨蚀，降低水冷壁表面耐火材料的蚀损，从而保护水冷壁。
[0003]目前，水冷壁式气化炉在原始开车的过程中均需要经历一个低负荷挂渣过程。在现有技术中，这个挂渣过程主要依靠粉煤烧嘴来完成，即原始开车初期，利用粉煤烧嘴在气化炉内燃烧粉煤，由于此时负荷较低，所以炉温可以控制的相对较高，粉煤在燃烧过程中会形成液态熔渣，有小部分熔渣能溅射到气化炉的水冷壁上，在经过长时间后，溅射到水冷壁上的熔渣逐渐增多，从而就实现挂渣过程。
[0004]但是这种挂渣方法具有以下缺点:
[0005]首先，现场运行经验表明，对于灰熔点低且粘温曲线较陡的煤，炉温波动极易引起固渣层熔融脱落，挂渣不稳定。
[0006]其次，粉煤烧嘴并不是固渣层施工专用燃烧器，利用粉煤烧嘴进行挂渣主要是靠液态熔渣溅射来完成，不仅效率低、耗费时间长，而且大多无法挂出理想的渣层。同时，由于气化炉在原始开车挂渣过程中气化炉压力降低，产生的合成气无法在后续工艺中利用，只能进入火炬系统燃烧排放，不仅造成浪费，还污染环境。
[0007]最后，利用粉煤烧嘴实现低负荷挂渣，挂渣质量不容易控制。
【实用新型内容】
[0008]为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提出一种挂渣燃烧器，不仅提高了挂渣效率和挂渣质量、缩短了挂渣时间，而且提升了气化炉的耐高温性能，也提高了燃烧效率，避免了在挂渣过程中出现大量能源损耗。
[0009]为达此目的，本实用新型提供如下的技术方案:
[0010]本实用新型提供的一种挂渣燃烧器，包括:喷口段，与所述喷口段相连接的混合段以及与所述混合段相连接的进料段。所述喷口段、所述混合段及所述进料段依次顺序连接，燃料、氧化剂和煤渣经所述进料段进入挂渣燃烧器后由所述混合段充分混合，再进入所述喷口段熔融后喷入到气化炉，这样相比利用粉煤烧嘴直接进行挂渣提高了挂渣效率和挂渣质量、缩短了挂渣时间，而且提升了气化炉的耐高温性能，也提高了燃烧效率，避免了在挂渣过程中出现大量能源损耗。
[0011 ]在一个具体的技术方案中，所述喷口段包括喷口段外管和喷口腔，所述喷口腔位于所述喷口段外管的内腔中；所述喷口腔具有喷口。所述喷口腔位于所述喷口段外管围成的内腔的中心，充分混合后的燃料、氧化剂和煤渣在所述喷口腔内燃烧熔融后由所述喷口嗔出。
[0012]在另一个具体的技术方案中，所述喷口的截面面积小于所述喷口腔与所述混合段连接处的腔体截面面积，和/或所述喷口腔与所述喷口连接处为平滑过渡。所述喷口腔向所述喷口过渡平滑，避免了煤渣堵塞喷口腔，使挂渣燃烧器运行稳定。
[0013]在另一个具体的技术方案中，所述喷口段还包括固定圈，所述固定圈位于所述喷口段外管和所述喷口腔之间。所述固定圈的作用是固定所述喷口段外管和所述喷口腔之间的填充物，防止脱落，一般来说该填充物是耐火料。
[0014]在另一个具体的技术方案中，所述混合段包括混合段外管和混合腔，所述混合腔位于所述混合段外管的内腔中，所述混合腔与所述喷口腔相连通。所述混合腔位于所述混合段外管围城的内腔的中心，燃料、氧化剂和煤渣在所述混合腔中充分混合，所述混合腔与所述喷口腔相连接处的截面相互对应一致，使混合后的燃料、氧化剂和煤渣顺利进入到喷口腔。
[0015]在另一个具体的技术方案中，所述混合段还包括一个或多个固定板，所述固定板置于所述混合段外管和所述混合腔之间。所述固定板的作用是固定所述混合段外管和所述混合腔之间的填充物，防止脱落，一般来说该填充物是耐火料。多个所述固定板可以围绕所述混合腔的中心线布置并均匀排布。
[0016]在另一个具体的技术方案中，一个所述固定板包括径向固定板和周向固定板，优选的是，一个或多个所述周向固定板与所述径向固定板垂直连接。径向固定板和周向固定板这样的结构设计能更好地固定的之间的填充物，一个所述周向固定板的左右两侧均可布置径向固定板，达到更好的固定目的。
[0017]在另一个具体的技术方案中，所述进料段包括进口管、端盖、进料段外管和进料腔，所述端盖和所述进料段外管半包围形成所述进料段的内腔，所述进料腔位于该内腔中；所述进料腔与所述混合腔相连通和/或所述进口管与所述进料腔相连通。燃料、氧化剂和煤渣由所述进口管进入到所述进料腔中并相互碰撞，所述进料腔与所述混合腔相连接处的截面相互对应一致，使混合后的燃料、氧化剂和煤渣顺利进入到混合腔。
[0018]在另一个具体的技术方案中，所述进口管位于所述端盖中心和/或所述进口管的中心线与所述进料腔的中心线同轴。以这种方式将煤渣和氧化剂喷入到所述进料腔，有利于煤渣在所述进料腔内均匀分布。
[0019]在另一个具体的技术方案中，所述进料段还包括一个或多个燃料进口管，所述燃料进口管与所述进料腔相连通。燃料可以单独从所述燃料进口管投放，方便控制燃烧进程、燃烧状态和温度。优选地，所述燃料进口管数量为2-6个。
[0020]在另一个具体的技术方案中，所述燃料进口管的中心线与所述进口管的中心线成a夹角，15° <a<60°。所述燃料进口管的这种结构形式，燃料会与煤渣发生碰撞，使其充分混合，以便燃料和氧化剂混合均匀并充分燃烧，有利于充分加热煤渣。
[0021]在另一个具体的技术方案中，多个所述燃料进口管的排布方式为圆周均匀排布。
[0022]在另一个具体的技术方案中，所述进料段与所述混合段通过法兰密封连接和/或所述混合段与所述喷口段通过法兰密封连接。
[0023]在另一个具体的技术方案中，所述进料段外管与所述进料腔之间，所述混合段外管与所述混合腔之间和/或所述喷口段外管与所述喷口腔之间填充有耐火料。耐火料的布置可以降低外管的温度，防止过热影响外管的强度。
[0024]本实用新型的有益效果为:
[0025]本实用新型提供的一种挂渣燃烧器，燃料、氧化剂和煤渣经所述进料段进入燃烧器后由所述混合段充分混合，再进入所述喷口段熔融后喷入到气化炉，这样相比利用粉煤烧嘴直接进行挂渣提高了挂渣效率和挂渣质量、缩短了挂渣时间，而且提升了气化炉的耐高温性能，也提高了燃烧效率，避免了在挂渣过程中出现大量能源损耗。
[0026]同时由于进料段，混合段以及喷口段的结构设计，使氧化剂、煤渣和燃料混合均匀，火焰温度高，稳定性强，能够将煤渣充分加热至熔融。并且混合腔、喷口腔与喷口之间过渡平滑，避免了煤渣堵塞混合腔和喷口腔，燃烧器运行稳定。而且进料段、混合段以及喷口段的内腔都布置有耐火料，本燃烧器具有良好的耐高温性能，固定圈和固定板的设计对耐火料起到有效的固定作用。
【附图说明】
[0027]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本实用新型实施例提供的一种挂渣燃烧器示意图；
[0029]图2为图1所示挂渣燃烧器的A-A剖面图。
[0030]图中:
[0031]1、进料段;2、混合段;3、喷口段；11、进口管；12、燃料进口管；13、端盖；14、进料段外管；15、进料腔;21、混合段外管;22、固定板;23、混合腔;31、固定圈；32、喷口段外管;33、喷口腔;221、径向固定板;222、周向固定板。
【具体实施方式】
[0032]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0033]实施例1
[0034]本实用新型实施例提供了一种挂渣燃烧器，如图1所示，包括:喷口段3，与喷口段3相连接的混合段2以及与混合段2相连接的进料段I，喷口段3、混合段2及进料段I依次顺序连接，喷口段3、混合段2及进料段I之间通过法兰密封连接。其中，喷口段3包括喷口段外管32和喷口腔33，喷口腔33位于喷口段外管32的内腔中，喷口段3具有喷口，喷口段外管32、喷口腔33及喷口的中心线重合，喷口的截面面积小于喷口腔33与混合段2连接处的腔体截面面积，并且喷口腔33与喷口连接处为平滑过渡，平滑过渡的设计可以避免混合后的燃料、氧化剂和煤渣通过时堵塞喷口腔33，使燃烧器运行稳定。混合段2包括混合段外管21和混合腔23，混合腔23位于混合段外管21的内腔中，并且混合腔23与混合段外管21的中心线同轴，同时混合腔23与喷口腔33相连通且连接处的截面相同，这样可以保证混合后的燃料、氧化剂和煤渣顺利通过，不会堵塞。进料段I包括进口管U、端盖13、进料段外管14和进料腔15，端盖13和进料段外管14半包围形成进料段I的内腔，端盖13位于进料段外管14 一端位置，进口管11位于端盖13的中心，进料腔15位于进料段外管14的内腔中，一端与进口管11连通，另一端与混合腔23相连通，并且进口管11、进料腔15及进料段外管14的中心线同轴，同时混合腔23与进料腔15连接处的截面相同，这样以保证混合后的燃料、氧化剂和煤渣通过时不产生堵塞。
[0035]如图1所示，进料段外管14与进料腔15之间，混合段外管21与混合腔23之间以及喷口段外管32与喷口腔33之间填充有耐火料。耐火料的成分含有Al203、Si02、Fe203、Na20、K20，其中Al2O3含量大于99%，Si02含量小于0.2% ,Fe2O3含量小于0.1 %，Na20+K20含量小于
0.3%。耐火料熔点? 2000°C，耐火料正常使用温度< 1900°C。耐火料的布置可以降低外管的温度，防止过热影响外管的强度。
[0036]需要说明的是，喷口段外管32、混合段外管21、进料段外管14、端13的外形可以是任意形状，本实用新型实施例仅以附图所示的为例进行详细说明。示例地，进料段外管14、混合段外管21及喷口段外管32的外径和壁厚相同。氧化剂为浓度高于60%的富氧或纯氧。煤渣中粒度I ΟΟμπι以下的颗粒所占比重达80 %以上，煤渣的熔点(流动温度)高于1400 °C。
[0037]下面结合本实用新型实施例1中的挂渣燃烧器，详细说明采用该挂渣燃烧器运行的过程。
[0038]燃料、氧化剂和煤渣经进料段I的进口管11进入到进料腔15时燃料、氧化剂和煤渣进行预混，预混后的燃料、氧化剂和煤渣进入混合段2中的混合腔23进行充分混合，之后进入喷口段3中的喷口腔33内充分燃烧，熔融后由喷口喷入到气化炉中进行挂渣，这样相比利用粉煤烧嘴直接进行挂渣提高了挂渣效率和挂渣质量、缩短了挂渣时间，而且提升了气化炉的耐高温性能，也提高了燃烧效率，避免了在挂渣过程中出现大量能源损耗。
[0039]实施例2
[0040]本实用新型实施例提供了一种挂渣燃烧器，如图1所示，包括:喷口段3，与喷口段3相连接的混合段2以及与混合段2相连接的进料段I，喷口段3、混合段2及进料段I依次顺序连接，喷口段3、混合段2及进料段I之间通过法兰密封连接。其中，喷口段3包括喷口段外管32和喷口腔33，喷口腔33位于喷口段外管32的内腔中，喷口段3具有喷口，喷口段外管32、喷口腔33及喷口的中心线重合，喷口的截面面积小于喷口腔33与混合段2连接处的腔体截面面积，并且喷口腔33与喷口连接处为平滑过渡，平滑过渡的设计可以避免混合后的燃料、氧化剂和煤渣通过时堵塞喷口腔33，使燃烧器运行稳定。混合段2包括混合段外管21和混合腔23，混合腔23位于混合段外管21的内腔中，并且混合腔23与混合段外管21的中心线同轴，同时混合腔23与喷口腔33相连通且连接处的截面相同，这样可以保证混合后的燃料、氧化剂和煤渣顺利通过，不会堵塞。进料段I包括进口管U、端盖13、进料段外管14和进料腔15，端盖13和进料段外管14半包围形成进料段I的内腔，端盖13位于进料段外管14 一端位置，进口管11位于端盖13的中心，进料腔15位于进料段外管14的内腔中，一端与进口管11连通，另一端与混合腔23相连通，并且进口管11、进料腔15及进料段外管14的中心线同轴，同时混合腔23与进料腔15连接处的截面相同，这样以保证混合后的燃料、氧化剂和煤渣通过时不产生堵塞。进料段I中进料段外管14与进料腔15之间布置有耐火料。
[0041 ]如图1所示，进料段I的端盖13上以进口管11为中心均匀分布6个燃料进口管12，燃料进口管12与进料腔15相连通，燃料进口管12的中心线与进口管11的中心线成a夹角，15°<a<60°。燃料单独从燃料进口管12投放到进料腔15中，更方便控制燃烧进程、燃烧状态和温度。燃料进口管12的这种结构形式，燃料在进料腔15中会与由进口管11投放的氧化剂和煤渣发生碰撞，使其充分混合，以便燃料和氧化剂混合均匀并充分燃烧，有利于充分加热煤渣。
[0042]如图1和图2所示，混合段2内设置有固定板22和耐火料，耐火料置于混合段外管21和混合腔23之间，固定板22埋布在混合段2内的耐火料之中，对耐火料起固定作用，防止其脱落。固定板22的结构具体包括径向固定板221和周向固定板222，径向固定板221以混合腔23的中心线为中心辐射排布，周向固定板222与径向固定板221垂直连接，并且可以设置在径向固定板221的两侧，以达到更好地固定耐火料的目的。
[0043]如图1所不，喷口段3内设置有固定圈31和耐火料，耐火料置于喷口段外管32与喷口腔33之间，固定圈31埋布在喷口段3内的耐火料之中，固定圈31以喷口腔33的中心线为中心排布。固定圈31起到固定耐火料的作用，防止其脱落。
[0044]需要说明的是，喷口段外管32、混合段外管21、进料段外管14、端13的外形可以是任意形状，本实用新型实施例仅以附图所示的为例进行详细说明。示例地，进料段外管14、混合段外管21及喷口段外管32的外径和壁厚相同。氧化剂为浓度高于60%的富氧或纯氧。煤渣中粒度I ΟΟμπι以下的颗粒所占比重达80 %以上，煤渣的熔点(流动温度)高于1400 °C。耐火料的成分含有Al203、Si02、Fe203、Na20、K20，其中Al2O3含量大于99%，Si02含量小于0.2%，?6203含量小于0.1%，他20+1(20含量小于0.3%。耐火料熔点2 2000°C，耐火料正常使用温度< 1900°C。耐火料的布置可以降低外管的温度，防止过热影响外管的强度。
[0045]下面结合本实用新型实施例2中的挂渣燃烧器，详细说明采用该挂渣燃烧器运行的过程。
[0046]氧化剂和煤渣经进料段I的进口管11进入到有耐火料包围的进料腔15中，与由燃料进口管12进入的燃料进行碰撞，燃料、氧化剂和煤渣进行预混，预混后的燃料、氧化剂和煤渣进入混合段2中有耐火料包围的混合腔23内进行充分混合，之后进入到喷口段3中有耐火料包围的喷口腔33内充分燃烧，熔融后经由喷口喷入到气化炉中进行挂渣，这样相比利用粉煤烧嘴直接进行挂渣提高了挂渣效率和挂渣质量、缩短了挂渣时间，而且提升了气化炉的耐高温性能，也提高了燃烧效率，避免了在挂渣过程中出现大量能源损耗。以及，燃料与氧化剂和煤渣由不同的进料口投放，既方便控制投放比例与速度，有利于控制燃烧进程、燃烧状态和温度。同时，由于进料段I，混合段2以及喷口段3的结构设计，使氧化剂、煤渣和燃料混合均匀，火焰温度高，稳定性强，能够将煤渣充分加热至熔融。并且混合腔23、喷口腔33与喷口之间过渡平滑，避免了煤渣堵塞混合腔23和喷口腔33，设备运行稳定。而且进料段
1、混合段2以及喷口段3的内腔都布置有耐火料，本设备具有良好的耐高温性能，固定圈31和固定板22的设计对耐火料起到有效的固定作用。
[0047]另外，在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0048]以上所述，仅为本实用新型的两种【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种挂渣燃烧器，其特征在于: 包括喷口段(3)，与所述喷口段(3)相连接的混合段(2)以及与所述混合段(2)相连接的进料段(I)。2.根据权利要求1所述的挂渣燃烧器，其特征在于: 所述喷口段(3)包括喷口段外管(32)和喷口腔(33)，所述喷口腔(33)位于所述喷口段外管(32)的内腔中； 所述喷口段(3)具有喷口。3.根据权利要求2所述的挂渣燃烧器，其特征在于: 所述喷口的截面面积小于所述喷口腔(33)与所述混合段(2)连接处的腔体截面面积，和/或所述喷口腔(33)与所述喷口连接处为平滑过渡。4.根据权利要求2所述的挂渣燃烧器，其特征在于: 所述喷口段(3)还包括固定圈(31)，所述固定圈(31)位于所述喷口段外管(32)和所述喷口腔(33)之间。5.根据权利要求2所述的挂渣燃烧器，其特征在于: 所述混合段(2)包括混合段外管(21)和混合腔(23)，所述混合腔(23)位于所述混合段外管(21)的内腔中，所述混合腔(23)与所述喷口腔(33)相连通。6.根据权利要求5所述的挂渣燃烧器，其特征在于: 所述混合段(2)还包括一个或多个固定板(22)，所述固定板(22)置于所述混合段外管(21)和所述混合腔(23)之间。7.根据权利要求6所述的挂渣燃烧器，其特征在于: 一个所述固定板(22)包括径向固定板(221)和周向固定板(222)。8.根据权利要求1、2或5所述的挂渣燃烧器，其特征在于: 所述进料段(I)包括进口管(U)、端盖(13)、进料段外管(14)和进料腔(15)，所述端盖(13)和所述进料段外管(14)半包围形成所述进料段(I)的内腔，所述进料腔(15)位于该内月￡中; 所述进料腔(15)与所述混合腔(23)相连通和/或所述进口管(11)与所述进料腔(15)相连通。9.根据权利要求8所述的挂渣燃烧器，其特征在于: 所述进口管(11)位于所述端盖(13)中心和/或所述进口管(11)的中心线与所述进料腔(15)的中心线同轴。10.根据权利要求8所述的挂渣燃烧器，其特征在于: 所述进料段(I)还包括一个或多个燃料进口管(I2)，所述燃料进口管(I2)与所述进料腔(15)相连通。11.根据权利要求10所述的挂渣燃烧器，其特征在于: 所述燃料进口管(12)的中心线与所述进口管(11)的中心线成a夹角，15° <a<60°o12.根据权利要求10所述的挂渣燃烧器，其特征在于: 多个所述燃料进口管(12)的排布方式为圆周均匀排布。13.根据权利要求1所述的挂渣燃烧器，其特征在于: 所述进料段(I)与所述混合段(2)通过法兰密封连接和/或所述混合段(2)与所述喷口段(3)通过法兰密封连接。14.根据权利要求8所述的挂渣燃烧器，其特征在于: 所述进料段外管(14)与所述进料腔(15)之间，所述混合段外管(21)与所述混合腔(23)之间和/或所述喷口段外管(32)与所述喷口腔(33)之间填充有耐火料。
【文档编号】C10J3/50GK205481000SQ201620127697
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月18日
【发明人】李立志, 魏兆福, 郭进军, 高瑞恒, 张燕, 陈永进, 张礼, 陈拴柱
【申请人】航天长征化学工程股份有限公司