专利名称：一种含碳燃料部分氧化制备合成气的烧嘴的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及气流床气化技术领域中的烧嘴，特别是涉及一种含碳燃料部分氧化制备合成气的烧嘴。
背景技术：
煤炭为世界燃料的主要部分。在燃煤方式上，一般分为两种层燃和悬浮燃烧。层燃炉大多采用固定床来燃烧颗粒较大的固体燃料。悬浮燃烧可以用来燃烧气体、液体燃料和煤粉。悬浮燃烧设备，以气流床为代表，主要设备是烧嘴和炉体。在气流床工艺中，喷射原料物流进入气化炉进行燃烧的设备叫烧嘴。烧嘴技术主要氛围两个技术方面。—是煤粉烧嘴。将煤加工成粉状，由载气输送，经煤粉烧嘴以一定的速度、方向、扩散范围与氧化剂一起喷入炉膛进行燃烧。二是水煤浆烧嘴。将粉状煤中加入油或水等，混合搅拌均匀形成水煤浆，使其具有流动性，与液体燃料有一定相似的特性，经水煤浆烧嘴以一定的速度、方向、雾化程度与氧化剂一起喷入炉膛进行燃烧。可见，烧嘴是燃料气流床气化技术的最关键的设备之一。通过烧嘴将含碳燃料和氧化剂以一定速度送入气流床，在高速喷射的氧化剂作用下，氧化剂与含碳燃料充分混合，并在特定温度和压力下，发生化学反应。对工艺烧嘴的性能主要从以下几个方面来考虑( I)混合效果烧嘴的原理是利用高速喷出原料气体与其他原料物流混合均匀，达到理想的混合。在水煤浆烧嘴技术中，这种效果也称为雾化效果。(2)火焰长度及张角在气化炉工作状态下，从烧嘴中喷射出来的反应物气流的张角应该有一个合理的开度，火焰长短也应该在一个合理的范围，不宜直接冲刷到耐火材料或者水冷壁的墙面。烧嘴的最佳工作状态与气化炉的高度和直径应该有一个相互匹配的对应关系。(3)使用寿命在保证烧嘴工作性能的前提下，最大程度地提高烧嘴的使用寿命，减少因烧嘴产生的停开车次数。确保其能够长时间长周期的连续运行能力，提高生产的经济效率。所以，烧嘴的结构、材料等至关重要，必须要考虑氧化剂与含碳燃料的充分混合，以及固体燃料对烧嘴各个部位产生的磨损，以及高温对烧嘴的影响。现有烧嘴大多存在如下几个问题(I)烧嘴混合效果差，氧化剂与含碳燃料在气流床反应器中，未完全反应，便已经进入气化反应器的换热部分，造成碳转化率低，燃料浪费；(2)由于(I)的原因，烧嘴的燃烧火焰势必加长，对气化反应器耐火壁面、底部的产生热腐蚀；(3)由于磨损、高温热烧蚀等原因，烧嘴寿命短。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种含碳燃料部分氧化制备合成气的烧嘴，使得喷嘴的混合效果得到改进，从而使得含碳燃料与氧化剂在气化反应器中达到反应效率最大化。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种含碳燃料部分氧化制备合成气的烧嘴，包括燃料通道，所述燃料通道出气端设有点火装置，所述燃料通道外侧设有氧化剂通道；所述氧化剂通道外侧设有冷却夹套，所述燃料通道与氧化剂通道的端部通过燃料输送管隔开，所述燃料输送管表面设置有导流纹。所述导流纹为弧线导流纹。所述弧线导流纹的上端点切线与燃料输送管的管壁的角度为(Γ30°。所述弧线导流纹的上端点切线与燃料输送管的管壁的角度为0 10°。 所述弧线导流纹的上端点与下端点的角度为0、0°。所述弧线导流纹的上端点与下端点的角度为0 30°。所述导流纹的条数为3-12条。所述导流纹的深度小于5mm。所述导流纹的宽度为3_20mm。所述冷却夹套通过隔板设置为双层结构。所述冷却夹套的末端为圆角结构。所述冷却夹套的内部末端设有螺旋翅片。所述螺旋翅片的数量为8-16片。有益效果由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果本实用新型在燃料通道与氧化剂通道的端部通过燃料输送管隔开，燃料输送管端部设置有导流纹，在导流纹的作用下，氧化剂在出口处产生旋流，与燃料形成撞击流，且由于氧化剂的高速通过，燃料与氧化剂充分混合。本实用新型的导流纹结构大大加强了含碳燃料、氧化剂的混合，碳转化能力明显提高。本实用新型的烧嘴，具有反应效率高、寿命长等优点。本实用新型中冷却夹套为圆角结构，圆角结构可使烧嘴端部拥有相当的挠性，以至于能够承受高的局部热通量，而不至于产生使得外形结构产生变化的局部热应力。在冷却夹套内侧端部设置螺旋翅片，冷却介质由内侧通道进入经过螺旋翅片可实现充分换热，从外侧换热通道流回，以保护烧嘴。
图I是本实用新型的纵向剖面示意图；图2是本实用新型中燃料输送管局部外形示意图；图3是本实用新型中燃料输送管径向结构示意图，为避免混淆本图中仅画出一根流道的上下端点；[0038]图4是本实用新型中螺旋冷却夹套内部螺旋翅片结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本实用新型的实施方式涉及一种含碳燃料部分氧化制备合成气的烧嘴，如图I所示，包括燃料通道I，所述燃料通道I出气端设有点火装置，所述燃料通道I外侧设有氧化剂通道2 ;所述氧化剂通道2外侧设有冷却夹套7，所述燃料通道I与氧化剂通道2的端部通过燃料输送管5隔开，所述燃料输送管5表面设置有导流纹6。具体地说，烧嘴内设有一通道，该通道为燃料通道1，燃料通道I外侧设有氧化剂通道2，并以燃料输送管5将燃料通道I和氧化剂通道2在端部隔开。燃料进入燃料输送管·5，经燃料通道I与经氧化剂通道2的氧化剂于烧嘴端部充分混合，并喷射入气化炉。在氧化剂通道2中，燃料输送管5的表面设有导流纹6，氧化剂流经导流纹6时，在导流纹6的作用下产生旋流，并与燃料形成撞击流，充分混合并喷射入气化炉。如图2所示，在燃料输送管5的外侧表面设有导流纹6。导流纹6的数量可根据喷嘴的管径、气化炉工况增加或减少，优选为3 12条导流纹。导流纹6深度可根据燃料输送管端部壁厚而定，优选为(T5mm。导流纹6宽度可视所需旋流效果和气体流量而定，优选为3 20_。导流纹6可以是弧线导流纹也可以是直线导流纹，优选弧线导流纹。当采用弧形导流纹时，弧线导流纹的上端点切线与燃料输送管的管壁的角度β根据选所需而定，一般情况下两者的角度β为0 30°，优选角度β为(Γ10°。如图3所示，导流纹6的旋转方向是顺时针旋转，也可以逆时针旋转。导流纹6的上端点与下端点之间的角度α可根据所需气体流向和流速而定，一般情况下角度α为0 90°，优选角度α为0 30°。氧化剂通道2外侧设有冷却夹套7，冷却夹套7通过隔板4将冷却介质通道分为内外两层。冷却夹套7的端部为圆角结构，避免高温产生的热应力对喷嘴的外部结构产生影响。圆角结构可使烧嘴端部拥有相当的挠性，以至于能够承受高的局部热通量，而不至于产生使得外形结构产生变化的局部热应力。冷却夹套的内部末端设有螺旋翅片，如图4所示，螺旋翅片8如图4中布置。冷却介质由内侧通道进入经过螺旋翅片8充分换热，从外侧换热通道流回，以保护烧嘴。螺旋翅片数量根据工况适当增加或减少，理想为8片 16片。值得一提的是，本实用新型的导流纹结构适用于包括一切粉煤烧嘴、水煤浆烧嘴的烧嘴改进，实现方式相当灵活。不难发现，在燃料通道与氧化剂通道的端部通过燃料输送管隔开，燃料输送管端部设置有导流纹，在导流纹的作用下，氧化剂在出口处产生旋流，与燃料形成撞击流，且由于氧化剂的高速通过，燃料与氧化剂充分混合。本实用新型的导流纹结构大大加强了含碳燃料、氧化剂的混合，碳转化能力明显提高。本实用新型的烧嘴，具有反应效率高、寿命长等优点。
权利要求1.一种含碳燃料部分氧化制备合成气的烧嘴，包括燃料通道(1)，所述燃料通道(I)出气端设有点火装置，所述燃料通道(I)外侧设有氧化剂通道(2);所述氧化剂通道(2)外侧设有冷却夹套(7)，其特征在于，所述燃料通道(I)与氧化剂通道(2)的端部通过燃料输送管(5 )隔开，所述燃料输送管(5 )表面设置有导流纹(6 )。
2.根据权利要求I所述的含碳燃料部分氧化制备合成气的烧嘴，其特征在于，所述导流纹(6)为弧线导流纹。
3.根据权利要求2所述的含碳燃料部分氧化制备合成气的烧嘴，其特征在于，所述弧线导流纹(6)的上端点切线与燃料输送管(5)的管壁的角度为(Γ30°。
4.根据权利要求3所述的含碳燃料部分氧化制备合成气的烧嘴，其特征在于，所述弧线导流纹(6)的上端点切线与燃料输送管(5)的管壁的角度为(TlO°。
5.根据权利要求2所述的含碳燃料部分氧化制备合成气的烧嘴，其特征在于，所述弧线导流纹(6)的上端点与下端点的角度为(Γ90°。
6.根据权利要求5所述的含碳燃料部分氧化制备合成气的烧嘴，其特征在于，所述弧线导流纹(6)的上端点与下端点的角度为(Γ30°。
7.根据权利要求1-6中任ー权利要求所述的含碳燃料部分氧化制备合成气的烧嘴，其特征在于，所述导流纹(6)的条数为3-12条。
8.根据权利要求1-6中任ー权利要求所述的含碳燃料部分氧化制备合成气的烧嘴，其特征在于，所述导流纹(6)的深度小于5mm。
9.根据权利要求1-6中任ー权利要求所述的含碳燃料部分氧化制备合成气的烧嘴，其特征在于，所述导流纹(6)的宽度为3-20mm。
10.根据权利要求1-6中任ー权利要求所述的含碳燃料部分氧化制备合成气的烧嘴，其特征在于，所述冷却夹套(7)通过隔板(4)设置为双层结构。
11.根据权利要求10所述的含碳燃料部分氧化制备合成气的烧嘴，其特征在于，所述冷却夹套(7)的末端为圆角结构。
12.根据权利要求11所述的含碳燃料部分氧化制备合成气的烧嘴，其特征在于，所述冷却夹套(7)的内部末端设有螺旋翅片(8)。
13.根据权利要求12所述的含碳燃料部分氧化制备合成气的烧嘴，其特征在于，所述螺旋翅片(8)的数量为8-16片。
专利摘要本实用新型涉及一种含碳燃料部分氧化制备合成气的烧嘴，包括燃料通道，所述燃料通道出气端设有点火装置，所述燃料通道外侧设有氧化剂通道；所述氧化剂通道外侧设有冷却夹套，所述燃料通道与氧化剂通道的端部通过燃料输送管隔开，所述燃料输送管端部设置有导流纹。本实用新型在燃料通道与氧化剂通道的端部通过燃料输送管隔开，燃料输送管端部设置有导流纹，在导流纹的作用下，氧化剂在出口处产生旋流，与燃料形成撞击流，且由于氧化剂的高速通过，燃料与氧化剂充分混合，从而使得含碳燃料与氧化剂能够达到反应效率最大化。
文档编号C10J3/50GK202610199SQ20122025815
公开日2012年12月19日 申请日期2012年6月2日 优先权日2012年6月2日
发明者潘凡峰, 刘超, 汪雍, 陈墨庆 申请人:新煤化工设计院(上海)有限公司