粉煤加压气化用工艺烧嘴的制作方法

本发明粉煤加压气化用工艺烧嘴属于煤化工技术领域，具体涉及一种新型干煤粉气化炉工艺烧嘴结构。

背景技术：

当前气流床气化技术是现代煤化工主流技术。干煤粉多烧嘴气流床气化技术主要有荷兰shell粉煤加压气化废锅流程、激冷流程技术和科林ccg粉煤加压下行激冷流程气化技术。

传统的粉煤加压气化工艺烧嘴采用中心通道为粉煤通道，外侧通道为主氧通道结构形式，由于粉煤为直管式的单一通道造成粉煤仅有沿着通道轴线方向的流速和动量；外侧环氧通道限于其密度小的劣势，虽然可以采取切向环流喷流形式，但受限与其动量较小，较难起到粉煤与氧气的彻底融合和强化接触几率，最终整体燃烧效果较差。另一方面，主氧气通道设置在外侧，氧气喷射后不易裹携容易造成火焰贴近气化炉燃烧室壁面进而存在高温烧蚀风险。

技术实现要素：

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种粉煤加压气化用工艺烧嘴，改变氧气和粉煤介质通道布置，优化粉煤通道旋流流场，强化氧气与粉煤混合，大幅度提高燃烧效率同时提高气化炉的安全性，结构简单、紧凑，便于加工制造且易操作。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：粉煤加压气化用工艺烧嘴，包括由内向外依次嵌套构成同轴环形通道套合结构的主氧通道、粉煤通道和冷却水通道，所述主氧通道和粉煤通道均为下端锥角缩口的中空结构，所述冷却水通道为下端封闭的夹套结构，冷却水通道下部伸入气化炉燃烧室的上部开口内并通过工艺烧嘴法兰连接固定；

所述主氧通道上部设置有氧气进口，主氧通道的底部内壁上设置有扰流结构；

所述粉煤通道内呈螺旋状盘绕有多根粉煤分布管，粉煤分布管的上端入口安装有粉煤入口组件，粉煤分布管的下端出口对应粉煤通道的下端锥角缩口；

所述冷却水通道的上部设有冷却水入口组件和冷却水出口组件。

所述扰流结构包括均匀焊接在主氧通道底部内壁上的多个边角倒钝的矩形板条，所述矩形板条在主氧通道内壁上倾斜设置并形成扰流角a，所述扰流角a为22°-26°。

所述主氧通道底部内壁上焊接有16-24个矩形板条构成扰流结构。

所述的冷却水通道通过导流扰流组件分为底部相通的内、外冷却层，所述冷却水入口组件与冷却水通道的外冷却层连通，且冷却水出口组件与冷却水通道的内冷却层连通。

所述冷却水通道内底部安装有强化热交换组件。

所述粉煤分布管的下端出口位于粉煤通道下端锥角缩口上的直管位置处。

所述粉煤分布管的上端入口与粉煤入口组件管口通过焊接连接。

所述的粉煤通道内呈螺旋状盘绕有3-4根粉煤分布管，且所述粉煤分布管为不锈钢管。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明颠覆了传统的“氧包煤”结构，进而调整为“煤包氧”结构，首先粉煤通道内粉煤分布管的螺旋盘绕结构可确保粉煤以旋流流态进入气化炉燃烧室，有利于粉煤与氧气的接触，其次中心氧被粉煤包裹一定程度上可防止火焰贴近气化炉燃烧室壁面，提高了气化炉燃烧室的安全性，结构简单、紧凑，便于加工制造且易操作；

2、本发明中冷却水通道内底部的强化热交换组件可有效消除通道内部冷却水的层流结构并强化换热，延长冷却水通道部件的使用寿命；

3、本发明为同轴环形通道套合结构，便于拆卸和更换；

4、本发明可随着气化炉大型化，适应性增加烧嘴的个数，或采用顶置+侧置的组合，也可采用多烧嘴侧置的组合，其中侧置烧嘴还可以采用同高度均布对置和带一定角度的切向布置方式等，扩展性强。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明；

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中主氧通道内扰流结构的结构示意图；

图中：1为主氧通道，11为氧气进口，12为扰流结构，121为矩形板条，2为粉煤通道，21为粉煤入口组件，22为粉煤分布管，3为冷却水通道，31为冷却水入口组件，32为导流扰流组件，33为强化热交换组件，34为冷却水出口组件，4为工艺烧嘴法兰，5为气化炉燃烧室。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，本发明粉煤加压气化用工艺烧嘴，包括由内向外依次嵌套构成同轴环形通道套合结构的主氧通道1、粉煤通道2和冷却水通道3，所述主氧通道1和粉煤通道2均为下端锥角缩口的中空结构，所述冷却水通道3为下端封闭的夹套结构，冷却水通道3下部伸入气化炉燃烧室5的上部开口内并通过工艺烧嘴法兰4连接固定；

所述主氧通道1上部设置有氧气进口11，主氧通道1的底部内壁上设置有扰流结构12；

所述粉煤通道2内呈螺旋状盘绕有多根粉煤分布管22，粉煤分布管22的上端入口安装有粉煤入口组件21，粉煤分布管22的下端出口对应粉煤通道2的下端锥角缩口；

所述冷却水通道3的上部设有冷却水入口组件31和冷却水出口组件34。

所述扰流结构12包括均匀焊接在主氧通道1底部内壁上的多个边角倒钝的矩形板条121，所述矩形板条121在主氧通道1内壁上倾斜设置并形成扰流角a，所述扰流角a为22°-26°。

所述主氧通道1底部内壁上焊接有16-24个矩形板条121构成扰流结构12。

所述的冷却水通道3通过导流扰流组件32分为底部相通的内、外冷却层，所述冷却水入口组件31与冷却水通道3的外冷却层连通，且冷却水出口组件34与冷却水通道3的内冷却层连通。

所述冷却水通道3内底部安装有强化热交换组件33。

所述粉煤分布管22的下端出口位于粉煤通道2下端锥角缩口上的直管位置处，这样可以确保粉煤在锥形环隙内充分混合并形成旋流状气固两相流体。

所述粉煤分布管22的上端入口与粉煤入口组件21管口通过焊接连接。

所述的粉煤通道2内呈螺旋状盘绕有3-4根粉煤分布管22，且所述粉煤分布管22为不锈钢管。

工作过程

本发明中以主氧通道1作为中心通道，主氧通过氧气进口11进入主氧通道1内，在主氧通道1底部流经扰流结构12后产生直流和旋流状氧气流，而后从主氧通道1下端收缩的出口喷入气化炉燃烧室5；

主氧通道1的外侧为粉煤通道2，一定颗粒的干煤粉通过粉煤入口组件21送入呈螺旋状设置的粉煤分布管22，在载气n2或者co2携带下，干煤粉在粉煤分布管22的作用下以气固两相流并带旋流角形式进入气化炉燃烧室5；

在一定温度下，旋流状的氧气和干煤粉在气化炉燃烧室5内进行混合、燃烧和不完全氧化反应，主要产物为co和h2；

粉煤通道2外侧为冷却水通道3，冷却水经过冷却水入口组件31进入通道内部的外冷却层，在冷却水通道3底部再经过强化热交换组件33后，从内冷却层流出，最后通过冷却水出口组件34流出冷却水通道3，从而实现烧嘴冷却效果。

本发明粉煤加压气化用工艺烧嘴主要用于干煤粉多烧嘴组合气化炉，随着煤气化技术的不断发展，气化炉大型化趋势势在必行，单一烧嘴结构难以突破通过简单的放大满足大型气化炉技术要求。而本发明可随着气化炉大型化，适应性增加烧嘴的个数，或采用顶置+侧置的组合，也可采用多烧嘴侧置的组合，其中侧置烧嘴还可以采用同高度均布对置和带一定角度的切向布置方式等，通过多种结构形式和数量的组合来实现这一目的，扩展性强。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。