一种用于水煤浆气化的工艺烧嘴及系统的制作方法

专利名称：一种用于水煤浆气化的工艺烧嘴及系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及煤气化领域，具体而言涉及一种用于水煤浆气化的工艺烧嘴及系 统。
背景技术：
煤炭是一种重要的能源，长期以来，煤炭在使用过程中伴随着严重的环境污染。近 年来，以减少污染排放和提高利用效率为目的的洁净煤技术日益为人们所重视；煤气化技 术作为其中的一种煤炭加工和转化技术，被认为是最为高效清洁的洁净煤技术之一。现代 煤气化技术，尤其是高压、大容量气流床气化技术在工业上获得广泛应用，德士古水煤浆加 压气化技术便是其中最为典型的代表。在我国已经有多家厂家引进并利用德士古技术进行 水煤浆气化，该技术具有环境污染小、自动化程度高等优点，但该技术工艺带有一些普遍存 在的问题，这些问题不同程度上影响着德士古装置的正常运行；德士古(Texaco)工艺烧嘴 是德士古气化装置中最重要的部分，是气化炉能否长期稳定高效生产的关键，而如何改善 工艺烧嘴的雾化效果和使用寿命便是德士古水煤浆加压气化技术中最重要的课题之一。德士古(Texaco)气化炉以水煤浆为原料，采用高纯仏为气化剂，属于增压喷流床 气化。德士古气化炉主要由烧嘴、燃烧室、激冷室或废热锅炉组成；烧嘴是德士古气化炉的 最关键部件，为三流道设计。水煤浆介于中心氧和外环氧之间走中间通道；气化炉上部为 燃烧室，是气化区，具有耐火砖衬里；气化炉下部为激冷室，是煤气冷却区。将原料煤、水和 添加剂同时加入棒磨机中，研磨成可供泵输送的水煤浆，其中水煤浆浓度质量分数控制在 58-65%之间，优选水煤浆浓度质量分数控制在60 63%附近。水煤浆通过顶部烧嘴在高 速氧气流的作用下破碎、雾化喷入气化炉。雾化的水煤浆和氧气在炉内受到耐火衬里的高 温辐射作用，迅速经历预热、水分蒸发、煤的干馏、挥发物的裂解燃烧以及炭的气化等一系 列复杂的物理化学过程，最后生成以压+CO为主的合成气。工艺烧嘴对德士古气化炉的长周期高效运行有着重要的影响。目前工业大生产主 要应用的是外混式的三流道烧嘴，如图1所示，工艺氧走最外通道和最内通道，水煤浆走中 间通道、介于两股氧射流之间；工艺氧高速喷出冲击水煤浆，从而使得水煤浆破碎雾化，成 为适宜燃烧的煤浆小水滴。该结构的工艺烧嘴的雾化效果相对于两流道的烧嘴有所改善， 但是由于是单烧嘴的射流以及气化炉高径比本身的限制，炉内湍流混合比较弱，雾化角较 小，煤浆小颗粒雾化不充分且其分布不均勻，使得局部地方发生氧气过剩，生成CO2,而且已 生成的有效气(H2+CO)容易发生二次反应，导致有效气产量下降，而氧气过少的地方，形成 未燃烧区，就会有一些煤浆颗粒未能气化就落到激冷室中。，而且射流方式造成煤浆颗粒停 留时间过短，甚至部分煤浆小颗粒喷射出燃烧室后还未来得及燃烧气化，从而使得德士古 工艺的气化效率和碳转化率相对于Siell和四烧嘴对置式气化炉低。火焰长度不容易把 握，过长时对耐火砖不利，使耐火砖局部受热，且耐火砖会受到高速水煤浆的严重冲刷。同 时由于工艺烧嘴头部处在高温环境中，且受到煤浆颗粒的高速冲刷，因此烧嘴往往在较短 的时间内变形和磨损，甚至被烧穿。[0005]美国专利U. S. Pat 3705108,3743606分别公开了一种水煤浆气化烧嘴，该类烧嘴 具有结构简单，维修方便的优点，但是在工业生产的实际使用中发现，该类烧嘴存在下列缺点。(1) “火焰”的喷射距离较长，造成气化炉内耐火砖严重烧蚀，缩短了造气炉的使用 寿命；(2)气化剂与燃料混合较差，气化不完善，有效气(CCHH2)成分的含量较低，而CO2 含量则偏高，碳的转化率仅为96% ；(3)烧嘴磨蚀严重，寿命仅为2 3个月。中国专利文献95111750. 5提出了一种带有旋流器的三通道组合式水煤浆气化烧 嘴，该烧嘴主要由中心氧喷管、内环水煤浆喷管、外环氧喷管及冷却水喷管组成，且分别在 中心喷头内、外环喷头内设置有旋流器。该烧嘴有效地缩短了燃烧火焰的长度，减少了火焰 对耐火砖的烧蚀，同时促进了水煤浆与氧气的混合及雾化，气化效率有所提高。但(1)煤浆 是射流方式，所以依然还会有一些煤浆颗粒未能气化燃烧就喷射入激冷室中，所以气化效 率还有提高的空间；( 同时烧嘴被热坏烧蚀的情况依然改善有限；C3)冷却水盘管也较容 易被烧穿，严重时甚至造成停车；(4)高速水煤浆对烧嘴的直接正面冲击，长时间会造成烧 嘴受冲刷磨损。因此，为了克服上述缺陷，需要提供一种新型的适用于水煤浆气化的水煤浆气化 炉的工艺烧嘴及其包括该工艺烧嘴的气化炉系统。

实用新型内容本实用新型的目的是在现有技术的基础上提供一种新型的用于水煤浆气化的工 艺烧嘴以及包括该工艺烧嘴的气化炉系统，以解决目前的用于水煤浆气化的水煤浆气化炉 的工艺烧嘴以及气化炉系统所存在的技术问题。为此，本实用新型的一个方面提供了一种新型的用于水煤浆气化的工艺烧嘴，包 括第一氧气通道，所述第一氧气通道包括第一氧气通道入口和第一氧气通道出口 ；水煤浆通道，所述水煤浆通道包括至少一个水煤浆通道入口、和水煤浆通道出 Π ；第二氧气通道，所述第二氧气通道包括第二氧气通道入口和第二氧气通道出口 ；第一冷却水夹套，所述第一冷却水夹套包括第一冷却水夹套入口和第一冷却水夹 套出口 ；冷却水盘管，所述冷却水盘管包括冷却水盘管入口和冷却水盘管出口 ；其中所述第一氧气通道位于所述工艺烧嘴的中心部位，所述水煤浆通道位于所述 第一氧气通道与所述第二氧气通道之间环绕所述第一氧气通道的外周，所述第二氧气通道 环绕所述水煤浆通道的外周，所述冷却水夹套环绕所述第二氧气通道的外周，所述冷却水 盘管盘绕于所述冷却水夹套外围。优选地，该工艺烧嘴进一步包括耐高温抗磨损抗腐蚀外壳，其中所述耐高温抗磨 损抗腐蚀外壳环绕所述冷却水盘管的外周，并纵向延伸至所述工艺烧嘴的喷口处。优选地，该工艺烧嘴进一步包括第二冷却水夹套，所述第二冷却水夹套包括第二冷却水夹套入口和第二冷却水夹套出口，所述第二冷却水夹套位于所述水煤浆通道与所述 第二氧气通道之间，并环绕所述水煤浆通道的外周，所述第一冷却水夹套和所述第二冷却 水夹套内分别设置有第一冷却水通道和第二冷却水通道，分别从所述第一冷却水夹套入口 和第二冷却水夹套入口开始，所述第一冷却水通道和第二冷却水通道先向下延伸至所述第 一冷却水夹套和所述第二冷却水夹套底部，然后再以“Z”字形反复蜿蜒向上直至到达所述 第一冷却水夹套出口和第二冷却水夹套出口。优选地，该工艺烧嘴进一步包括第一水蒸汽/ 二氧化碳通道，所述第一水蒸汽/ 二氧化碳通道包括第一水蒸汽/ 二氧化碳通道入口和第一水蒸汽/二氧化碳通道出口，以及第二水蒸汽/ 二氧化碳通道，所述第二水蒸汽/ 二氧化碳通道包括第二水蒸汽/ 二氧化碳通道入口和第二水蒸汽/二氧化碳通道出口，其中，所述第一水蒸汽/ 二氧化碳通道位于所述第一氧气通道与所述水煤浆通道 之间，并环绕所述水煤浆通道的外周，并在所述第一水蒸汽/ 二氧化碳通道出口处呈向圆 柱体中心线缩口的圆环柱体，所述第二水蒸汽/ 二氧化碳通道位于所述水煤浆通道与所述 第二氧气通道之间，并环绕所述第二氧气通道的外周，并在所述第二水蒸汽/ 二氧化碳通 道出口处呈向圆柱体中心线缩口的圆环柱体。优选地，该工艺烧嘴的所述第一氧气通道在所述第一氧气通道出口处呈向圆柱体 中心线缩口的圆柱体，所述水煤浆通道在所述水煤浆通道出口处呈向圆柱体中心线缩口的 圆环柱体，并且所述第二氧气通道在所述第二氧气通道出口处呈向圆柱体中心线缩口的圆 环柱体。优选地，该工艺烧嘴的所述第一水蒸汽/ 二氧化碳通道在所述第一水蒸汽/ 二氧 化碳通道出口处呈向圆柱体中心线缩口的圆环柱，并且所述第二水蒸汽/ 二氧化碳通道在 所述第二水蒸汽/二氧化碳通道出口处呈向圆柱体中心线缩口的圆环柱体。优选地，该工艺烧嘴进一步包括水煤浆混合雾化器，所述水煤浆混合雾化器包 括管道区段和预混室，其中，所述管道区段和所述预混室共用水平或垂直设置的第一圆柱状壳体，在所 述第一圆柱状壳体内部同心设置第二圆柱状壳体，且在远离所述管道区段的所述预混室的 端部具有封闭所述第一圆柱状壳体的第一端壁，在所述第一端壁的中心处具有一出口，其 与工艺烧嘴的所述水煤浆通道相联通，所述管道区段和所述预混室由向所述第二圆柱状壳体凸进的水平或垂直设置的 锥台限定，所述锥台在所述第一圆柱状壳体和所述第二圆柱状壳体之间具有环形开口用于 二氧化碳进入，所述锥台在所述第二圆柱状壳体的中心处具有一大致圆形出口用于水煤浆 进入，所述第一圆柱状壳体与同心设置的所述第二圆柱状壳体以及水平或垂直设置的 所述锥台的台面一起限定为水煤浆进入通道，所述第一圆柱状壳体与同心设置的所述第二 圆柱状壳体以及水平或垂直设置的所述锥台的锥面一起限定为二氧化碳进入通道，所述二氧化碳进入通道(256)的气相入口与外接所述水煤浆混合雾化器(200)的 管道区段O10)的二氧化碳管道相联接(即水煤浆混合雾化器与外接的CO2管线联接到水煤浆混合雾化器的管道区段的气相入口上)。水煤浆混合雾化器可以采用水平形式的，也可以采用竖直形式的，优选采用水平 形式，而如附图中所示为竖直形式的。其中，水煤浆混合雾化器与外接的(X)2管线优选以法兰联接的方式联接到雾化混 合雾化器的管道区段的气相入口上。雾化水煤浆从椭圆形出口从水煤浆混合雾化器输出而进入与之法兰连接的具有 相同尺寸和相同管径的椭圆型雾化水煤浆管线。混合雾化器和工艺烧嘴的连接管线即雾化 水煤浆管线尽可能短和少弯管，优选的混合雾化器和工艺烧嘴的连接管线长度在0. 8米以 内，更优选在0. 3 0. 7米，进一步优选在0. 4 0. 6米。更优选地，该工艺烧嘴在位于所述预混室外部的所述第一圆柱状壳体上对称设置 有超声波发生器。更优选地，该工艺烧嘴在环绕所述预混室外部的所述第一圆柱状壳体设置有环形 超声波发生器。更优选地，所述水煤浆混合雾化器的预混室外部与超声波发生器之间还设置有保 护膜。进一步优选地，所述环形开口的方向朝向所述预混室中心部位。优选地，该工艺烧嘴从所述水煤浆通道的入口开始在所述水煤浆通道的内部向下 螺旋设置螺旋状导流板。优选地，该工艺烧嘴进一步包括第一氧气旋流器、和第二氧气旋流器，并且所述第 一氧气旋流器、和第二氧气旋流器分别位于所述第一氧气通道出口的缩口的上部或位于缩 口的下端、以及所述第二氧气通道出口的缩口的上部或位于缩口的下端。优选地，该工艺烧嘴进一步包括第一氧气旋流器、和第二水蒸汽/ 二氧化碳旋流 器，并且所述第一氧气旋流器、和第二水蒸汽/ 二氧化碳旋流器分别位于所述第一氧气通 道出口的缩口的下端或位于缩口的上部以及所述第二水蒸汽/二氧化碳通道出口的缩口 的下端或位于缩口的上部。优选地，该工艺烧嘴的所述至少一个水煤浆通道入口位于所述水煤浆通道的切向 方向，所述至少一个水煤浆通道入口选自一个，更优选为两个，再优选为三个或四个，且两 个以上的所述水煤浆通道入口对称分布。优选地，该工艺烧嘴的所述水煤浆通道入口沿B-B面的断面呈垂直方向直径(D) 长水平方向直径(d)短的椭圆形。优选地，该工艺烧嘴的所述第一氧气旋流器、和所述第二氧气旋流器或所述第二 水蒸汽/ 二氧化碳旋流器被构造成使得第一氧气、和第二氧气或第二水蒸汽/ 二氧化碳分 别在所述第一氧气旋流器、和所述第二氧气旋流器或所述第二水蒸汽/ 二氧化碳旋流器的 切线方向射出。本实用新型的另一方面提供了一种适用于水煤浆气化的水煤浆气化炉系统，其特 征在于包括本实用新型所述的水煤浆气化的工艺烧嘴，以及气化炉。本实用新型的用于水煤浆气化的工艺烧嘴以及其系统，气化剂一般为氧气，由中心氧通道和环隙氧通道进入烧嘴，水煤浆(或其他燃料)由水煤浆通道进入烧嘴，调控气化 剂与水煤浆的混合比可使烧嘴出口处的燃烧火焰缩短到适宜的长度。同时，在水煤浆进入烧嘴之前，首先进入预混室与由Y型孔进入的高压(X)2进行预 混合，并且在水煤浆混合雾化器预混室的周围均布安装有两个或四个超声波装置。Y型孔和 超声波有助于(X)2和水煤浆混合均勻，达到初级雾化的效果。通过水煤浆初级雾化器后，在 水煤浆内部分散入CO2,当水煤浆从烧嘴出口喷出时，由于内外压差增大，CO2气泡急剧膨胀 瞬间轻微闪爆将液体炸成更为细小的液滴，这样与氧气接触比表面积更大，气化反应更加 迅速。雾化颗粒细度即液雾平均粒径(SMD)要小，扩散阻力越小，使得雾化颗粒分布更趋于 均勻，从而减轻了为燃烧区和局部氧气过剩的问题。本实用新型中的第一冷却水夹套的优点在于，内置冷却水通道，使冷却水先向下 冷却受热最强烈的烧嘴头部，之后沿着冷却水通道蜿蜒向上对受高温影响小的部分自下而 上进行冷却，这样，使得在冷却水温度还很低的时候使最易被高温热蚀损伤的烧嘴头部最 先获得低温冷却水的高效冷却，使得烧嘴头部获得有效保护。或者，在外环氧和水煤浆通道之间再设置一个第二冷却水通道(夹套)，使冷却水 先向下冷却受热最强烈的烧嘴头部，之后沿着冷却水通道蜿蜒向上对受高温影响小的部分 自下而上进行冷却，这样使得烧嘴温度更加均勻，温度始终保持在一个更低的水平，从而延 长了烧嘴使用寿命。且烧嘴头部以及烧嘴冷却水盘管选用耐磨性、耐热冲击性和抗硫腐蚀 性较好的材料，在烧嘴头部的保护层衬有耐高温耐磨抗腐蚀材料，起到多重保护作用，使得 烧嘴更加经久耐用。

图1是根据本实用新型的一个实施方式的用于水煤浆气化的新型工艺喷嘴的正 面(剖)示图；图加是根据本实用新型的工艺喷嘴连接的水平设置的水煤浆混合雾化器沿中心 线的纵剖图，图2b是根据本实用新型的工艺喷嘴连接的垂直设置的水煤浆混合雾化器的 透视图，图2c的上图是根据本实用新型的工艺喷嘴连接的水煤浆混合雾化器的俯视图而 图2c的下图是根据本实用新型的工艺喷嘴连接的垂直设置的水煤浆混合雾化器沿中心线 的纵剖图，图2d是根据本实用新型的工艺喷嘴连接的水平或垂直设置的水煤浆混合雾化 器出口处的视图，以及图2e是根据本发明的另一种工艺喷嘴连接的水平或垂直设置的水 煤浆混合雾化器出口处的视图，其中水煤浆混合雾化器的预混室外部与超声波发生器之间 还设置有保护膜；图3a是根据本实用新型的工艺喷嘴中的水煤浆通道单入口示意图，图北是根据 本实用新型的工艺喷嘴中的水煤浆通道双入口示意图；图4是根据本实用新型图1的工艺喷嘴中的水煤浆通道沿B-B线的入口管截面 图；图fe是旋流器的俯视图，图恥是旋流器断面的主视图；图6是根据本实用新型图1的工艺喷嘴沿A-A线的截面图；图7是根据本实用新型图1的工艺喷嘴的冷却水夹套内部结构的示图；图8是根据本实用新型的新型工艺烧嘴的另外一种结构的正面(剖)示图；[0061]图9是根据本实用新型的工艺烧嘴的水煤浆通道中设置的螺旋导流板的透视图；图10是设置有水煤浆混合雾化器的水煤浆气化炉系统的示意图。
具体实施方式
以下提供了本实用新型的具体实施方式
。本领域技术人员应该理解其中实施例仅 是为了说明的目的，不应被视为以任何方式限制由权利要求所限定的本实用新型的范围。本实用新型的一个实施方式，提供了一种新型的用于水煤浆气化的工艺烧嘴10， 80，包括第一氧气通道110，810，该第一氧气通道包括第一氧气通道入口 112，812和第一 氧气通道出口 115，815 ；水煤浆通道120，820，该水煤浆通道包括至少一个水煤浆通道入口 122，822、和水 煤浆通道出口 125，825 ；第二氧气通道130，830，该第二氧气通道包括第二氧气通道入口 132，832和第二 氧气通道出口 1；35，8；35 ；第一冷却水夹套150，850，该第一冷却水夹套包括第一冷却水夹套入口 152，852 和第一冷却水夹套出口巧4，邪4 ；冷却水盘管160，860，该冷却水盘管包括冷却水盘管入口 162，862和冷却水盘管 出口 164,864 ；其中该第一氧气通道110，810位于该工艺烧嘴10，80的中心部位，该水煤浆通道 120，820位于该第一氧气通道110，810与该第二氧气通道130，830之间环绕该第一氧气通 道110，810的外周，该第二氧气通道130，830环绕该水煤浆通道120，820的外周，该冷却水 夹套150，850环绕该第二氧气通道130，830的外周，该冷却水盘管160，860盘绕于该冷却 水夹套150,850外围。在一优选实施方式中，该工艺烧嘴10，80进一步包括耐高温抗磨损抗腐蚀外壳 190，890，其中该耐高温抗磨损抗腐蚀外壳190，890环绕该冷却水盘管160，860的外周，并 纵向延伸至该工艺烧嘴10，80的喷口 105，805处。在一优选实施方式中，该工艺烧嘴10进一步包括第二冷却水夹套140，该第二冷 却水夹套包括第二冷却水夹套入口 142和第二冷却水夹套出口 144，该第二冷却水夹套位 于该水煤浆通道120与该第二氧气通道130之间，并环绕该水煤浆通道120的外周。在一更优选实施方式中，该第一冷却水夹套150和该第二冷却水夹套140内分别 设置有内置第一冷却水通道和第二冷却水通道，分别从该第一冷却水夹套入口 152和第二 冷却水夹套入口 142开始，该第一冷却水通道和第二冷却水通道先向下延伸至该第一冷却 水夹套150和该第二冷却水夹套140底部，然后再以“Z”字形反复蜿蜒向上直至到达该第 一冷却水夹套出口 1 和第二冷却水夹套出口 144。如图7所示，使冷却水先向下冷却受热最强烈的烧嘴头部，之后沿着冷却水通道 蜿蜒向上对受高温影响小的部分自下而上进行冷却，这样，使得在冷却水温度还很低的时 候使最易被高温热蚀损伤的烧嘴头部最先获得低温冷却水的高效冷却，使得烧嘴头部获得 有效保护。在一优选实施方式中，该工艺烧嘴80进一步包括[0076]第一水蒸汽/ 二氧化碳通道870，该第一水蒸汽/ 二氧化碳通道包括第一水蒸汽/ 二氧化碳通道入口 872和第一水蒸汽/ 二氧化碳通道出口 875，以及第二水蒸汽/ 二氧化碳通道880，该第二水蒸汽/ 二氧化碳通道包括第二水蒸汽/ 二氧化碳通道入口 882和第二水蒸汽/ 二氧化碳通道出口 885，其中，该第一水蒸汽/ 二氧化碳通道870位于该第一氧气通道810与该水煤浆通 道820之间，并环绕该水煤浆通道820的外周，并在该第一水蒸汽/ 二氧化碳通道出口 875 处呈向圆柱体中心线缩口的圆环柱体，该第二水蒸汽/ 二氧化碳通道880位于该水煤浆通 道820与该第二氧气通道830之间，并环绕该第二氧气通道830的外周，并在该第二水蒸汽 / 二氧化碳通道出口 885处呈向圆柱体中心线缩口的圆环柱体。在一优选实施方式中，该工艺烧嘴10，80的该第一氧气通道110，810在该第一氧 气通道出口 115，815处呈向圆柱体中心线缩口的圆柱体，该水煤浆通道120，820在该水煤 浆通道出口 125，825处呈向圆柱体中心线缩口的圆环柱体，并且该第二氧气通道130，830 在该第二氧气通道出口 135，835处呈向圆柱体中心线缩口的圆环柱体。在一优选实施方式中，该工艺烧嘴10，80的该第一水蒸汽/ 二氧化碳通道870在 该第一水蒸汽/ 二氧化碳通道出口 875处呈向圆柱体中心线缩口的圆环柱，并且该第二水 蒸汽/ 二氧化碳通道880在该第二水蒸汽/ 二氧化碳通道出口 885处呈向圆柱体中心线缩 口的圆环柱体。在一优选实施方式中，该工艺烧嘴10，80进一步包括水煤浆混合雾化器200，该水 煤浆混合雾化器200包括管道区段210和预混室220，其中，水煤浆混合雾化器200与外接的(X)2管线联接到水煤浆混合雾化器的管道 区段210的气相入口上，且其中，该管道区段210和该预混室220共用水平或垂直设置的第一圆柱状壳体 250，在该第一圆柱状壳体250内部同心设置第二圆柱状壳体沈0，且在远离该管道区段210 的该预混室的端部具有封闭该第一圆柱状壳体250的第一端壁M0，在该第一端壁240的中 心处具有一出口四0，其与所述水煤浆通道120气体相联通，该管道区段210和该预混室220由向该第二圆柱状壳体260凸进的水平或垂直设 置的锥台230限定，该锥台230在该第一圆柱状壳体250和该第二圆柱状壳体260之间具 有环形开口 270用于二氧化碳进入，该锥台230在该第二圆柱状壳体沈0的中心处具有一 大致圆形出口 280用于水煤浆进入，该第一圆柱状壳体250与同心设置的该第二圆柱状壳体沈0以及水平或垂直设置 的该锥台230的台面230’ 一起限定为水煤浆进入通道沈6，该第一圆柱状壳体250与同心 设置的该第二圆柱状壳体260以及水平设置的该锥台230的锥面230” 一起限定为二氧化 碳进入通道256。水煤浆混合雾化器200可以采用水平形式的(如附图加所示)，也可以采用竖直 形式的(如附图2b、2c和2d所示)，优选采用水平形式，而如附图2b、2c和2d中所示为竖 直形式的。其中，如图2c所示，水煤浆混合雾化器200与外接的(X)2管线以法兰联接的方式 联接到雾化混合雾化器的管道区段的气相入口 265上。[0089]参见图2d，经雾化的水煤浆从椭圆形出口 290输出水煤浆混合雾化器200而进入 与之法兰连接的具有相同尺寸和相同管径的椭圆型雾化水煤浆管线(如图1和图4的水煤 浆管线122)。水煤浆混合雾化器和工艺烧嘴的连接管线即雾化水煤浆管线122尽可能短和 尽量少弯管。优选的混合雾化器和工艺烧嘴的连接管线长度在0. 8米以内，更优选在0. 3 0. 7米，进一步优选在0. 4 0. 6米。水煤浆混合雾化器可以采用水平形式的(如附图加 所示)，也可以采用竖直形式的，如附图2b、2c和2d中所示为竖直形式的。分别参见附图h、2b、2c和2d，水煤浆管线以法兰联接的方式联接到水煤浆混合 雾化器200的水煤浆入口 265上，水煤浆由此进入水煤浆通道沈6，经过一段设置有切向槽 Y型孔270的扩径后进入预混室220 ；外接的(X)2管线以法兰联接的方式联接到水煤浆混合 雾化器200的气相入口 265上，来自后系统的(X)2由此进入气相通道256，再由切向槽Y型 孔270切向进入预混室(也称为“初级雾化室”)220，(X)2在预混室(或初级雾化室)220斜 向将水煤浆打散雾化成液滴。预混室(或初级雾化室)220外壁上对称均布有四个超声波雾化器255，超声波使 水煤浆和(X)2散成更小的液滴和更细的气包，成为雾化水煤浆。雾化水煤浆从椭圆形出口 290出水煤浆混合雾化器200进入与之法兰连接的具有 相同尺寸和相同管径的椭圆型雾化水煤浆管线122，822。雾化水煤浆管线122与混合雾化器200雾化液出口 290以法兰方式联接，混合雾 化器和工艺烧嘴的连接管线即雾化水煤浆管线设置为尽可能短和尽量没有或少弯管，混合 雾化器和工艺烧嘴的连接管线长度在0. 8米以内。在一更优选实施方式中，该工艺烧嘴10，80在位于该预混室220外部的该第一圆 柱状壳体250上对称设置有超声波发生器255。例如该工艺烧嘴10，80在位于该预混室220 外部的该第一圆柱状壳体250上对称设置两个或四个超声波发生器255。在一更优选实施方式中，该工艺烧嘴10，80在环绕该预混室220外部的该第一圆 柱状壳体250设置有环形超声波发生器255。在一进一步优选实施方式中，该水煤浆混合雾化器的预混室220外部与超声波发 生器255之间还设置有保护膜258 (参见图加，其是根据本发明的另一种工艺喷嘴连接的水 平或垂直设置的水煤浆混合雾化器出口处的视图，其中水煤浆混合雾化器的预混室外部与 超声波发生器之间还设置有保护膜)。在一进一步优选实施方式中，该环形开口 270的方向朝向该预混室220中心部位。在一优选实施方式中，该工艺烧嘴10，80从该水煤浆通道120，820的入口 122，822 开始在该水煤浆通道120，820的内部向下螺旋设置螺旋状导流板910。在一优选实施方式中，该工艺烧嘴10进一步包括第一氧气旋流器118、和第二氧 气旋流器138，并且该第一氧气旋流器118、和第二氧气旋流器138分别位于该第一氧气通 道出口 115的缩口的上部以及该第二氧气通道出口 135的缩口的上部。在另一优选实施方式中，该工艺烧嘴10进一步包括第一氧气旋流器118、和第二 氧气旋流器138，并且该第一氧气旋流器118、和第二氧气旋流器138分别位于该第一氧气 通道出口 115的缩口的下端以及该第二氧气通道出口 135的缩口的下端。在一优选实施方式中，该工艺烧嘴80进一步包括第一氧气旋流器818、和第二水 蒸汽/ 二氧化碳旋流器888，并且该第一氧气旋流器818、和第二水蒸汽/ 二氧化碳旋流器888分别位于该第一氧气通道出口 815的缩口的下端以及该第二水蒸汽/ 二氧化碳通道出 口 885的缩口的下端。在另一优选实施方式中，该工艺烧嘴80进一步包括第一氧气旋流器818、和第二 水蒸汽/ 二氧化碳旋流器888，并且该第一氧气旋流器818、和第二水蒸汽/ 二氧化碳旋流 器888分别位于该第一氧气通道出口 815的缩口的上部以及该第二水蒸汽/ 二氧化碳通道 出口 885的缩口的上部。在一优选实施方式中，该工艺烧嘴10，80的至少一个水煤浆通道入口 122，822位 于该水煤浆通道120，820的切向方向，且该至少一个水煤浆通道入口 122，822是一个。在一更优选实施方式中，该工艺烧嘴10，80的至少一个水煤浆通道入口 122，822 位于该水煤浆通道120，820的切向方向，且该至少一个水煤浆通道入口 122，822是两个，且 对称分布。在另一更优选实施方式中，该工艺烧嘴10，80的至少一个水煤浆通道入口 122， 822位于该水煤浆通道120，820的切向方向，且该至少一个水煤浆通道入口 122，822是三 个，且对称分布。在又一更优选实施方式中，该工艺烧嘴10，80的至少一个水煤浆通道入口 122， 822位于该水煤浆通道120，820的切向方向，且该至少一个水煤浆通道入口 122，822是四 个，且对称分布。在一进一步优选实施方式中，该工艺烧嘴10，80的至少一个水煤浆通道入口 122， 822位于该水煤浆通道120，820的切向方向，且该至少一个水煤浆通道入口 122，822是六 个，且对称分布。在一优选实施方式中，该工艺烧嘴10，80的该水煤浆通道入口 122，822沿B-B面 的断面呈垂直方向直径(D)长水平方向直径(d)短的椭圆形。在一优选实施方式中，该工艺烧嘴10的该第一氧气旋流器118、和该第二氧气旋 流器138被构造成使得第一氧气、和第二氧气分别在该第一氧气旋流器118、和该第二氧气 旋流器138的切线方向射出。在另一优选实施方式中，该工艺烧嘴80的该第一氧气旋流器818、和该第二水蒸 汽/ 二氧化碳旋流器888被构造成使得第一氧气、和第二水蒸汽/ 二氧化碳分别在该第一 氧气旋流器818、和该第二水蒸汽/ 二氧化碳旋流器888的切线方向射出。在本实用新型的另一实施方式中，提供了一种适用于水煤浆气化的水煤浆气化炉 系统，其特征在于包括本实用新型的水煤浆气化的工艺烧嘴10，80，以及气化炉1。
以下结合附图和具体实施例，对本实用新型提供的新型的用于水煤浆气化的工艺 烧嘴详细描述如下，其仅是为了对本实用新型予以进一步的说明，应该理解其并不因此限 制本实用新型的权利范围。实施例1如图1所示出的，提供了本实用新型的一种新型的用于水煤浆气化的工艺烧嘴 10，具体包括第一氧气通道110 (也称为中心氧通道110)，该第一氧气通道包括第一氧气通道入口 112和第一氧气通道出口 115 ；水煤浆通道120，该水煤浆通道包括至少一个水煤浆通 道入口 122、和水煤浆通道出口 125 ；第二冷却水夹套140，该第二冷却水夹套包括第二冷却 水夹套入口 142和第二冷却水夹套出口 144，第二冷却水夹套140在喷口 105处向圆柱体中 心线缩口 ；第二氧气通道130 (也称为外环氧通道130)，该第二氧气通道包括第二氧气通道 入口 132和第二氧气通道出口 135。其中，第一氧气通道110位于工艺烧嘴10的中心部位，并在第一氧气通道出口 115 处呈向圆柱体中心线缩口的圆柱体；水煤浆通道120位于第一氧气通道110与第二冷却水 夹套140之间，并环绕第一氧气通道110的外周，且在水煤浆通道出口 125处呈向圆柱体中 心线缩口的圆环柱体；第二冷却水夹套140位于水煤浆通道120与第二氧气通道130之间， 并环绕水煤浆通道120的外周；第二氧气通道130环绕第二冷却水夹套140的外周，并在该 第二氧气通道出口 135处呈向圆柱体中心线缩口的圆环柱体。环绕第二氧气通道130的第一冷却水夹套150，该第一冷却水夹套包括第一冷却 水夹套入口 152和第一冷却水夹套出口 154，且第一冷却水夹套150在喷口 105处向圆柱体 中心线缩口；盘绕于第一冷却水夹套150外围的冷却水盘管160，该冷却水盘管包括冷却水盘 管入口 162和冷却水盘管出口 164。其中第一氧气通道出口 115、水煤浆通道出口 125、第二氧气通道出口 1；35共同构 成喷口 105。在图1中的区段166表示透过冷却水盘管160的内部管道的视图，在图1中的区 段168表示冷却水盘管160的表面视图。实施例2仍如图1所示，在实施例1的工艺烧嘴10的冷却水盘管160的外表面位于工艺烧 嘴的头部还包覆有耐高温抗磨损抗腐蚀外壳190，采用耐高温耐磨抗腐蚀材料，如耐磨陶瓷 层，或采用Hastenoy C_22、UMCo-50等材料进行多重保护，使本实用新型的工艺烧嘴更加经 久耐用。并且，本实用新型的工艺烧嘴10的冷却水盘管160紧贴烧嘴10的第一冷却水夹 套150外围紧密缠绕，同时各层盘管之间焊接为一体。烧嘴头部105以及烧嘴的冷却水盘管160选用耐磨性、耐热冲击性和抗硫腐蚀性 较好的材料，烧嘴头部105选用如耐磨陶瓷层，或采用HastenoyC-22、UMCo-50等材料。同 时，如图1所示，烧嘴头部保护层190衬有耐高温耐磨抗腐蚀材料，如耐磨陶瓷层，或采用 HastenoyC-22, UMCo-50等本领域熟知的耐高温耐磨抗腐蚀材料，使烧嘴更加经久耐用。本实用新型的冷却水盘管采取紧贴烧嘴紧密缠绕，同时各层盘管之间进行严密焊 接，使之不留缝隙，从而避免了传统的GE工艺烧嘴的冷却水盘管和烧嘴之间往往塞满了飞 灰和未燃尽煤浆情况的发生。而且，除了最外层的第一冷却水夹套150以及缠绕在第一冷却水夹套150外部的 冷却水盘管160，在外环氧通道130和水煤浆通道120之间又设置了第二冷却水通道140， 加上第一、第二冷却水夹套140，150内部独特的冷却水通道，从而使得烧嘴温度更加均勻， 温度始终保持在一个更低的水平，从而延长了烧嘴使用寿命。此外，还可以在图1中的水煤浆通道120的水煤浆通道入口 122处连接有水煤浆混合雾化器200，其结构的纵向剖示图在图2中示出，而图10是设置有水煤浆混合雾化器 200的水煤浆气化炉系统的示意图，其中示意性示出了设置有水煤浆工艺烧嘴10和水煤浆 混合雾化器200的水煤浆气化炉1。混合雾化器和工艺烧嘴的连接管线即雾化水煤浆管线设置为尽可能短和尽量没 有或少弯管，混合雾化器和工艺烧嘴的连接管线长度在0. 8米以内，可以在0. 3 0. 7米， 或者在0.4 0.6米。水煤浆混合雾化器可以采用水平形式的，也可以采用竖直形式的，如图加中所示 为水平形式的，如图2b 2d中所示为竖直形式的。水煤浆混合雾化器优选采用水平形式 的。如图2a_2d所示，在水煤浆和高压(X)2在进入水煤浆通道120之前首先进入水煤 浆混合雾化器200，该水煤浆混合雾化器200包括管道区段210和预混室220。如图2a_2d所示，水煤浆混合雾化器200可以采用水平形式的(如附图加所示)， 也可以采用竖直形式的(如附图2b、2c和2d所示)，优选采用水平形式，而如附图2b、2c和 2d中所示为竖直形式的。其中，如图2c所示，水煤浆混合雾化器200与外接的(X)2管线以法兰联接的方式 联接到雾化混合雾化器的管道区段的气相入口 265上。参见图2d，经雾化的水煤浆从椭圆形出口 290输出水煤浆混合雾化器200而进入 与之法兰连接的具有相同尺寸和相同管径的椭圆型雾化水煤浆管线(如图1和图4的水煤 浆管线122或图1和图8的水煤浆管线822)。水煤浆混合雾化器和工艺烧嘴的连接管线即 雾化水煤浆管线122尽可能短和尽量少弯管。优选的混合雾化器和工艺烧嘴的连接管线长度在0. 8米以内，可以在0. 3 0. 7 米，或者在0.4 0.6米。水煤浆混合雾化器可以采用水平形式的(如附图加所示)，也可 以采用竖直形式的，如附图2b、2c和2d中所示为竖直形式的。分别参见附图h、2b、2c和2d，水煤浆管线以法兰联接的方式联接到水煤浆混合 雾化器200的水煤浆入口 265上，水煤浆由此进入水煤浆通道沈6，经过一段设置有切向槽 Y型孔270的扩径后进入预混室220 ；外接的(X)2管线以法兰联接的方式联接到水煤浆混合 雾化器200的气相入口 265上，来自后系统的(X)2由此进入气相通道256，再由切向槽Y型 孔270切向进入预混室(也称为“初级雾化室”)220，(X)2在预混室(或初级雾化室)220斜 向将水煤浆打散雾化成液滴。预混室(或初级雾化室)220外壁上对称均布有四个超声波雾化器255，超声波使 水煤浆和(X)2散成更小的液滴和更细的气包，成为雾化水煤浆。参见图2e，其是根据本发明的另一种工艺喷嘴连接的水平或垂直设置的水煤浆混 合雾化器出口处的视图，其中在水煤浆混合雾化器200的预混室220外部与超声波发生器 250之间还设置有保护膜，从而避免水煤浆对于超声波发生器250的损坏。另外，雾化水煤浆出口 290也可以为圆形，输出的水煤浆混合雾化器200进入与之 法兰连接的具有相同尺寸和相同管径的圆形雾化水煤浆管线122，822。雾化水煤浆从椭圆形出口 290输出水煤浆混合雾化器200进入与之法兰连接的具 有相同尺寸和相同管径的椭圆型雾化水煤浆管线122，822。雾化水煤浆管线122与混合雾化器200雾化液出口 290以法兰方式联接，混合雾化器和工艺烧嘴的连接管线即雾化水煤浆管线设置为尽可能短和尽量没有或少弯管，混合 雾化器和工艺烧嘴的连接管线长度在0. 8米以内。其中，该管道区段210和该预混室220共用水平或垂直设置的第一圆柱状壳体 250，在第一圆柱状壳体250内部同心设置第二圆柱状壳体沈0，且在远离管道区段210的预 混室的端部具有封闭第一圆柱状壳体250的第一端壁M0，在第一端壁240的中心处具有一 出口四0，其与水煤浆通道120相联通。管道区段210和预混室220由向第二圆柱状壳体260凸进的水平或垂直设置的锥 台230限定，锥台230在第一圆柱状壳体250和第二圆柱状壳体260之间具有环形开口 270 用于二氧化碳进入，锥台230在第二圆柱状壳体沈0的中心处具有一大致圆形出口 280用 于水煤浆进入，第一圆柱状壳体250与同心设置的第二圆柱状壳体沈0以及水平或垂直设置的锥 台230的台面230’ 一起限定为水煤浆进入通道沈6，第一圆柱状壳体250与同心设置的第 二圆柱状壳体260以及水平或垂直设置的锥台230的锥面230” 一起限定为二氧化碳进入 通道256。如图1所示，工艺烧嘴10还包括第一氧气旋流器118、和第二氧气旋流器138，该 第一氧气旋流器118、和第二氧气旋流器138分别位于第一氧气通道出口 115的缩口的上部 以及第二氧气通道出口 135的缩口的上部。另一个实施例，其中工艺烧嘴10也安装有第一氧气旋流器118、和第二氧气旋流 器138，该第一氧气旋流器118、和第二氧气旋流器138分别位于第一氧气通道出口 115的 缩口的下端以及第二氧气通道出口 135的缩口的下端(未示出)，旋流器安装在烧嘴通道出 口或出口附近即可，可以在缩口上部，也可在中部和下部。如图1和图2示出的本实用新型工艺烧嘴，其主要由水煤浆混合雾化器200、中心 氧喷管110、内环水煤浆喷管120、外环氧喷管130、旋流器118，138、两冷却水夹套140，150、 冷却水盘管160和烧嘴头部保护层190组合安装而成。第二冷却水夹套140 (即内冷却水夹套)安装在水煤浆通道120 (也称为内环水煤 浆喷管)和第二氧气通道130(也称为外环氧喷管)之间，第一冷却水夹套150(即外冷却 水夹套)安装在第二氧气通道130 (也称为外环氧喷管)外层，并包裹住外环氧喷管130。 再向外则是冷却水盘管160和烧嘴头部的耐高温抗磨损抗腐蚀外壳190(也称为烧嘴头部 保护层)，烧嘴头部保护层190为最外层，为耐高温抗磨损腐蚀材料。如图7所示，为第一和第二冷却水夹套140，150的剖面图，箭头和夹套中的虚线表 示冷却水的流动路线。该冷却水夹套内置冷却水通道，使冷却水先向下冷却受热最强烈的 烧嘴头部105，之后沿着冷却水通道蜿蜒向上对受高温影响小的部分自下而上进行冷却。这 样，在冷却水温度还很低的时候使最易被高温热蚀损伤的烧嘴头部105最先获得冷却水冷 却，进而烧嘴头部105获得有效保护。 在水煤浆通道120的入口 122处安装水煤浆混合雾化器200，使得在水煤浆进入工 艺烧嘴10之前，先进入预混室220与由限定管道区段210和预混室220的Y型管壁构成的 大致椭圆的出口(孔)280进入的高压(X)2进行预混合。 同时，在水煤浆混合雾化器200预混室220的两侧或者环绕预混室外管壁的圆周 安装有超声波装置255。由Y型管壁构成的大致环形的孔280和超声波有助于(X)2和水煤浆混合均勻，达到在进入水煤浆通道120之前即实现初级雾化的效果。通过水煤浆初级雾化器后，在水煤浆内部分散入CO2，当水煤浆从工艺烧嘴喷口 105喷出时，由于内外压差增大，CO2气泡急剧膨胀，瞬间轻微闪爆将水煤浆液体炸成更为细 小的液滴，这样使得水煤浆液体与氧气的接触比表面积更大，使水煤浆与氧气的气化反应 更加迅速。由于雾化颗粒细度即液雾平均粒径比SMD减小，降低了扩散阻力，使得雾化颗粒 分布更趋于均勻，从而减轻了为燃烧区和局部氧气过剩的问题。在本实用新型的水煤浆气化工艺中，采用的气化剂一般为氧气，由中心氧通道110 和环隙氧通道130进入烧嘴10，水煤浆(或其他燃料如水煤浆和气体混合物，例如水煤浆与 CO2的混合物)参见《气力式喷嘴雾化机理研究及水煤浆气化喷嘴的开发》P34图4-6)由水 煤浆通道120进入烧嘴10，在反应过程允许的范固内，调控气化剂与水煤浆和/或水煤浆与 CO2的混合物的混合比可使烧嘴出口处(喷口)105的燃烧火焰缩短到适宜的长度。中心氧通道110是指中心氧喷管内部空间；水煤浆通道120是指中心氧喷管外壁 与内环水煤浆喷管内壁所构成的环隙空间；环隙氧通道130是内冷却水夹套140外壁与外 冷却水夹套150内壁所构成的环隙空间。本实用新型中，中心氧喷管110，可以由中心导管(位于上部)和中心喷头115(位 于下部)两部分组成，二者通过机械配合后再固接而成，如通过螺接、焊接、铆接等本领域 已知的方式连接，优选通过可拆卸方式连接，使得便于更换位于下部的易于损坏的中心喷 头 115。另外，在中心导管(位于上部)和中心喷头115(位于下部)之间也可以安装有旋 流器118，中心导管与旋流器118以及旋流器118与中心喷头115之间也通过机械配合后再 固接而成，如通过螺接、焊接、铆接等本领域已知的方式连接，优选通过可拆卸方式连接，使 得便于更换位于下部的易于损坏的中心喷头115和/或旋流器118。或者，如果无需安装旋流器118，中心氧喷管110也可以是在中心喷头115处具有 缩口的圆柱状管道，其可以根据需要进行选择。中心导管110的顶端可通过法兰用盲板封闭，中心导管的上部设有气化剂入口管 112。实施例3如实施例1的工艺喷嘴10，其中水煤浆通道入口 122处的管道如图3a所示，在水 煤浆通道入口 122处的管道位于水煤浆通道120的切线方向，使得水煤浆/ 二氧化碳(初 级雾化水煤浆)沿着圆柱状烧嘴10的切向方向进入水煤浆环形通道120。同样，也可以如北所示，在水煤浆通道入口 122处的管道位于水煤浆通道120的 切线方向，且具有双入口通道122。为了进一步加强由进料管道引导所产生的自然螺旋流动的效果，在水煤浆通道入 口 122处的位于水煤浆通道120的切线方向管道可以具有多个入口通道122，如三个、四个、 五个或六个，各入口通道之间优选均勻分布(未示出)，如之间具有相同的中心夹角。图3a、3b中的入口通道122的管截面可以如图4所示，沿B-B线的截面为椭圆形， 入口通道管的短轴长d(即水平方向管径)和水煤浆通道120的宽度(即中心氧喷管110 外壁与内环水煤浆喷管120内壁的垂直距离)相同，入口通道管的长轴长D(即垂直方向管 径)大于入口通道管的短轴长d。[0165]由于采用本实施例的入口通道122的管截面，水煤浆切向进入烧嘴10的水煤浆通 道120，因此相对于中国专利文献95111750. 5提出的三流道烧嘴，本实施例的工艺烧嘴可 有效地降低水煤浆对中心氧喷管110的冲刷。同时，这种原料切向高速进入水煤浆通道的设计使得水煤浆在该通道的引导下形 成自然的螺旋流动，喷出烧嘴10后在氧气气流的作用下即可形成自然的旋流，水煤浆喷出 烧嘴时，就能减少来不及燃烧的水煤浆颗粒直射快速离开燃烧室落入激冷室的情况的发 生；在氧气气流的作用下，水煤浆雾化并能形成更好的旋流。这样，相对于中国专利文献 95111750. 5提出的三流道烧嘴，本实用新型的工艺烧嘴可更有效地缩短燃烧火焰的长度， 减少了火焰对耐火砖的烧蚀，同时促进了水煤浆与氧气的混合及雾化，使气化效率更为提 尚ο在本实用新型中，外环氧喷管130，可以由外环导管(位于上部)和外环喷头 135 (位于下部)两部分组成，二者通过机械配合后再固接而成，如通过螺接、焊接、铆接等 本领域已知的方式连接，优选通过可拆卸方式连接，使得便于更换位于下部的易于损坏的 外环喷头135。二者通过机械配合后再固接而成。外环导管的上部设有气化剂入口管132。另外，在外环导管(位于上部)和外环喷头135(位于下部)之间也可以安装有旋 流器138，外环导管与旋流器138以及旋流器138与外环喷头135之间也通过机械配合后再 固接而成，如通过螺接、焊接、铆接等本领域已知的方式连接，优选通过可拆卸方式连接，使 得便于更换位于下部的易于损坏的外环喷头135和/或旋流器138。或者，如果无需安装旋流器138，外环氧喷管130也可以是在外环喷头135处具有 缩口的圆柱状管道，其可以根据需要进行选择。第一氧气通道出口 115(即中心喷头)的内收缩的半角α为15_60°，其外侧倾角 β为30-60° ；水煤浆通道出口 125(即水煤浆通道喷头)的内收缩半角Y与中心喷头的 外侧倾角保持一致，其外侧倾角τ为20-80° ；第二氧气通道出口即外环隙氧喷头135的 内收缩半角ε为20-75° ；(参见图1，其中标出了工艺喷嘴α、β、Υ、ε角)。图如和恥示出了旋流器118，138的俯视图，图恥是旋流器118，138断面的主视 图。图6是根据本实用新型图1的工艺喷嘴10沿A-A线的截面图，为了改善气化烧嘴 10的混合雾化效果并缩短燃烧火焰的长度，分别在中心氧气喷头115内、外环氧气喷头135 内设置旋流器118，138。该旋流器118，138可以是轴向螺旋槽式(参见图如和釙)，也可 以是轴向旋片式。设置于中心氧气喷头115内的旋流器118，其上具有轴向螺旋槽118-2， 其外径与中心氧气喷头115的内径相等，并配合安装于中心喷头115内；旋流器的中心为柱 形空腔，轴枢内径与外径之比为0. 6-0. 8。设置于外环氧气喷头135内的旋流器138，其上 具有轴向螺旋槽138-2，其厚度与外环氧气喷头135的圆环管道的直径大体相等，并配合安 装于外环喷头135的圆环管道内。中心氧和外环氧通过分别设置在中心氧气喷头115内、 外环氧气喷头135内的旋流器118，138从气化烧嘴10的喷口 105喷出，进一步改善了气化 烧嘴10喷口 105处氧气、水煤浆和/或二氧化碳的混合雾化效果，并进一步缩短燃烧火焰 至合适长度，进而进一步避免对于水煤浆气化炉的过度烧蚀，延长了水煤浆气化炉及其工 艺烧嘴的使用寿命。实施例4[0174]如实施例1的工艺喷嘴10，可以从水煤浆通道120的入口 122处开始在水煤浆喷 管/水煤浆通道120中内置一如图9所示的螺旋状导流板910，导流板将整个水煤浆喷管 /水煤浆通道120隔成以一定角度倾斜螺旋向下的水煤浆通道，倾斜角在30-75°，优选在 35-70°，更优选倾斜角应在40-65°，最好大于40°。而且随着螺旋状导流板910向下延 伸，倾斜角可设计为缓慢增大，因此水煤浆通道被限定为螺旋向下的通道形式。螺旋状导流板910的倾斜角不宜过小，如果倾斜角过小，则水煤浆易在水煤浆通 道内沉淀，优选随着螺旋状导流板910向下延伸，倾斜角可设计为缓慢增大，水煤浆通道 120形成螺旋向下的形式。水煤浆通道120的螺旋状导流板910螺旋向下绕一至三圈即可，优选二至三圈，更 优选两圈即可。如图3a和北所示，当水煤浆沿着圆柱状工艺烧嘴10的水煤浆通道120的切向方 向进入水煤浆环形通道120后，水煤浆在该工艺烧嘴10的螺旋通道内便可形成更好的螺旋 运动，当水煤浆喷出烧嘴时，能减少来不及燃烧的水煤浆颗粒直射快速离开燃烧室落入激 冷室的情况的发生；同时，水煤浆在氧气气流的作用下，使得水煤浆雾化并能形成更好的旋 流，从而获得更好的雾化效果和更高的气化效率，也能更有效地缩短火焰的长短，减少对气 化炉耐火砖的冲刷。该螺旋状导流板910也可以不从水煤浆通道120的入口 122处开始设置，而是在 水煤浆喷管/水煤浆通道120中部开始设置(未示出)，螺旋向下延伸至水煤浆通道120的 出口 125处，使水煤浆从水煤浆通道120的出口 125处旋流喷出工艺烧嘴的喷口 105，使水 煤浆与从中心氧通道110和外环氧通道130的出口 115和135处喷出的氧气更好地混合即 可，从而能减少来不及燃烧的水煤浆颗粒直射快速离开燃烧室落入激冷室的情况的发生， 同时水煤浆在氧气气流的作用下，使得水煤浆雾化并能形成更好的旋流，进而获得更好的 雾化效果和更高的气化效率，也能更有效地缩短火焰的长短，减少对气化炉耐火砖的冲刷。实施例5如图8所示，提供了本实用新型另外一种结构的工艺烧嘴80，具体包括第一氧气通道810 (也称为中心氧通道810)，第一氧气通道包括第一氧气通道入 口 812和第一氧气通道出口 815 ；第一水蒸汽/ 二氧化碳通道870，第一水蒸汽/ 二氧化碳 通道包括第一水蒸汽/ 二氧化碳通道入口 872和第一水蒸汽/ 二氧化碳通道出口 875 ；水煤 浆通道820，水煤浆通道包括至少一个水煤浆通道入口 822、和水煤浆通道出口 825 ；第二水 蒸汽/ 二氧化碳通道880，第二水蒸汽/ 二氧化碳通道包括第二水蒸汽/ 二氧化碳通道入口 882和第二水蒸汽/ 二氧化碳通道出口 885 ；第二氧气通道830 (也称为外环氧通道830)， 第二氧气通道包括第二氧气通道入口 832和第二氧气通道出口 835。其中，第一氧气通道810位于工艺烧嘴80的中心部位，并在第一氧气通道出口 815 处呈向圆柱体中心线缩口的圆柱体；第一水蒸汽/ 二氧化碳通道870位于第一氧气通道 810与水煤浆通道820之间，并环绕水煤浆通道820的外周，且在第一水蒸汽/ 二氧化碳通 道出口 875处呈向圆柱体中心线缩口的圆环柱体；第二水蒸汽/ 二氧化碳通道880位于水 煤浆通道820与第二氧气通道830之间，并环绕第二氧气通道830的外周，并在第二水蒸汽 / 二氧化碳通道出口 885处呈向圆柱体中心线缩口的圆环柱体。环绕第二氧气通道830下部的第一冷却水夹套850，该第一冷却水夹套包括第一冷却水夹套入口 852和第一冷却水夹套出口 854，且第一冷却水夹套850在喷口 805处向圆 柱体中心线缩口；盘绕于第一冷却水夹套850外围的冷却水盘管860，该冷却水盘管包括冷却水盘 管入口 862和冷却水盘管出口 864。其中第一氧气通道出口 815、水煤浆通道出口 825、第一水蒸汽/ 二氧化碳通道出 口 875、第二水蒸汽/ 二氧化碳通道出口 885和第二氧气通道出口 835共同构成喷口 805。在图8中的区段866表示透过冷却水盘管860的内部管道的视图，在图8中的区 段868表示冷却水盘管860的表面视图。本实施例的水煤浆气化的工艺烧嘴具有五个流道，从中心管道依次至最外一层环 形管道，中心管道和各层环形管道内输入的介质分别是氧气、CO2、水煤浆、CO2、氧气。中心氧通道810是指中心氧喷管内部空间；第一水蒸汽/ 二氧化碳通道870是指 中心氧喷管外壁与水煤浆通道820内壁所构成的环隙空间；水煤浆通道820是指第一水蒸 汽/ 二氧化碳通道870外壁与第二水蒸汽/ 二氧化碳通道880内壁所构成的环隙空间；第 二水蒸汽/ 二氧化碳通道880是指水煤浆通道820外壁与第二氧气通道/外环氧通道830 内壁所构成的环隙空间；第二氧气通道/外环氧通道830是指第二水蒸汽/ 二氧化碳通道 880外壁与工艺烧嘴10的外壁之间所构成的环隙空间。本实用新型中，中心氧喷管/中心氧通道810，可以由中心导管(位于上部)和中 心喷头825 (位于下部)两部分组成，二者通过机械配合后再固接而成，如通过螺接、焊接、 铆接等本领域已知的方式连接，优选通过可拆卸方式连接，使得便于更换位于下部的易于 损坏的中心喷头825。同样，中心氧喷管/中心氧通道810也可以由一体形成。在中心氧通道810外围的水煤浆从中心氧通道的外环以一定角度射出，冲击中心 氧气并和氧气混合。在环形水煤浆流道820和中心氧通道/中心氧气流道810之间的中间环形通道 (即第一水蒸汽/ 二氧化碳通道)870输入二氧化碳和/或水蒸汽，二氧化碳和/或水蒸汽 喷出后在烧嘴出口 805短距离内形成了一层保护膜，介于氧气和雾状燃料之间，从而抑制 了高发热反应对烧嘴的损坏，如高温辐射、腐蚀、产物气流冲刷等。在此，水蒸气和/或二氧 化碳除了调节温度的作用外，还参与了气化反应。实施例6仍如图8所示，在实施例5的工艺烧嘴80的冷却水盘管860的外表面位于工艺烧 嘴的头部还包覆有耐高温抗磨损抗腐蚀外壳890，采用耐高温耐磨抗腐蚀材料，如耐磨陶瓷 层，或采用Hastenoy C_22、UMCo-50等本领域熟知的耐高温耐磨抗腐蚀材料进行多重保护， 使本实用新型的工艺烧嘴更加经久耐用。并且，本实用新型的工艺烧嘴80的冷却水盘管860紧贴烧嘴80的第一冷却水夹 套850外围紧密缠绕，同时各层盘管之间焊接为一体。烧嘴头部805以及烧嘴的冷却水盘管860选用耐磨性、耐热冲击性和抗硫腐蚀性 较好的材料，烧嘴头部805选用如耐磨陶瓷层，或采用HastenoyC-22、UMCo-50等本领域熟 知的耐高温耐磨抗腐蚀材料。同时，如图8所示，烧嘴头部保护层890衬有耐高温耐磨抗腐 蚀材料，如耐磨陶瓷层，或采用HastenoyC-22、UMCo-50等本领域熟知的耐高温耐磨抗腐蚀 材料，使烧嘴更加经久耐用。[0196]与实施例2类似，本实施例的冷却水盘管也采取紧贴烧嘴紧密缠绕，同时各层盘 管之间进行严密焊接，使之不留缝隙，从而避免了传统的GE工艺烧嘴的冷却水盘管和烧嘴 之间往往塞满了飞灰和未燃尽煤浆情况的发生。此外，还可以在图8中的水煤浆通道820的水煤浆通道入口 822处连接有水煤浆 混合雾化器200，其结构的纵向剖示图在图2中示出，而图10是设置有水煤浆混合雾化器 200的水煤浆气化炉系统的示意图，其中示意性示出了设置有水煤浆工艺烧嘴80和水煤浆 混合雾化器200的水煤浆气化炉1。如图2所示，在水煤浆和高压(X)2在进入水煤浆通道820之前首先进入水煤浆混 合雾化器200，该水煤浆混合雾化器200包括管道区段210和预混室220。其中，该管道区段210和该预混室220共用水平或垂直设置的第一圆柱状壳体 250，在第一圆柱状壳体250内部同心设置第二圆柱状壳体沈0，且在远离管道区段210的预 混室的端部具有封闭第一圆柱状壳体250的第一端壁M0，在第一端壁240的中心处具有一 出口四0，其与水煤浆通道820气体联通。管道区段210和预混室220由向第二圆柱状壳体260凸进的水平或垂直设置的锥 台230限定，锥台230在第一圆柱状壳体250和第二圆柱状壳体260之间具有环形开口 270 用于二氧化碳进入，锥台230在第二圆柱状壳体沈0的中心处具有一大致圆形出口 280用 于水煤浆进入，第一圆柱状壳体250与同心设置的第二圆柱状壳体沈0以及水平设置的锥台230 的台面230’ 一起限定为水煤浆进入通道沈6，第一圆柱状壳体250与同心设置的第二圆 柱状壳体沈0以及水平或垂直设置的锥台230的锥面230” 一起限定为二氧化碳进入通道 256。如图8所示，工艺烧嘴80还包括第一氧气旋流器818、和第二氧气旋流器838，该 第一氧气旋流器818、和第二氧气旋流器838分别位于第一氧气通道出口 815的缩口的下端 以及第二氧气通道出口 835的缩口的下端。另一个实施例，其中工艺烧嘴80也安装有第一氧气旋流器818、和第二氧气旋流 器838，该第一氧气旋流器818、和第二氧气旋流器838分别位于第一氧气通道出口 815的 缩口的上部以及第二氧气通道出口 835的缩口的上部(未示出)，旋流器安装在烧嘴通道出 口或出口附近即可，可以在缩口上部，也可在中部和下部。如图8和图2a_2d示出的本实用新型工艺烧嘴80，其主要由水煤浆混合雾化器 200、第一氧气通道/中心氧喷管810、第一水蒸汽/ 二氧化碳通道/内环水蒸汽/ 二氧化碳 喷管870、第二氧气通道/内环水煤浆喷管820、第二水蒸汽/ 二氧化碳通道/外环水蒸汽 / 二氧化碳喷管880、第二氧气通道/外环氧喷管830、旋流器818，838、冷却水夹套850、冷 却水盘管860和烧嘴头部保护层890组合安装而成。冷却水盘管860安装在第二氧气通道/外环氧喷管830外层，冷却水夹套850安 装在冷却水盘管860外层的下部并与冷却水盘管860 —起包裹住外环氧喷管830的下部。 再向外则是包裹冷却水夹套850和烧嘴头部的耐高温抗磨损抗腐蚀外壳890 (也称为烧嘴 头部保护层)，烧嘴头部保护层890为最外层，为耐高温抗磨损腐蚀材料。同样如图7所示，为冷却水夹套850的剖面图，箭头和夹套中的虚线表示冷却水 的流动路线。该冷却水夹套内置冷却水通道，使冷却水先向下冷却受热最强烈的烧嘴头部805，之后沿着冷却水通道蜿蜓向上对受高温影响小的部分自下而上进行冷却。这样，在冷 却水温度还很低的时候使最易被高温热蚀损伤的烧嘴头部805最先获得冷却水冷却，进而 烧嘴头部805获得有效保护。在水煤浆通道820的入口 822处安装水煤浆混合雾化器200，使得在水煤浆进入工 艺烧嘴10之前，先进入预混室220与由限定管道区段210和预混室220的Y型管壁构成的 大致环形的出口(孔)280进入的高压(X)2进行预混合。可以在水煤浆混合雾化器200预混室220的两侧或者环绕预混室外管壁的圆周安 装有超声波装置255。由Y型管壁构成的大致环形的孔280和超声波有助于(X)2和水煤浆 混合均勻，达到在进入水煤浆通道820之前即实现初级雾化的效果。图2e是根据本发明的 另一种工艺喷嘴连接的水平或垂直设置的水煤浆混合雾化器出口处的视图，其中水煤浆混 合雾化器的预混室220外部与超声波发生器255之间还设置有保护膜258，从而避免水煤浆 对于超声波发生器250的损坏。另外，雾化水煤浆出口 290可以为椭圆形，也可以为圆形，输出的水煤浆混合雾 化器200进入与之法兰连接的具有相同尺寸和相同管径的椭圆形或圆形雾化水煤浆管线
122,822ο通过水煤浆初级雾化器后，在水煤浆内部分散入CO2，当水煤浆从工艺烧嘴喷口 805喷出时，由于内外压差增大，CO2气泡急剧膨胀，瞬间轻微闪爆将水煤浆液体炸成更为细 小的液滴，这样使得水煤浆液体与氧气的接触比表面积更大，使水煤浆与氧气的气化反应 更加迅速。由于雾化颗粒细度即液雾平均粒径比SMD减小，降低了扩散阻力，使得雾化颗粒 分布更趋于均勻，从而减轻了为燃烧区和局部氧气过剩的问题。在本实用新型的水煤浆气化工艺中，采用的气化剂一般为氧气，由中心氧通道810 和环隙氧通道830进入烧嘴80，水煤浆(或其他燃料如水煤浆和气体混合物，例如水煤浆与 CO2的混合物)由水煤浆通道820进入烧嘴80，在反应过程允许的范围内，调控气化剂与水 煤浆和/或水煤浆与CO2的混合物的混合比可使烧嘴出口处(喷口)805的燃烧火焰至适 宜的长度。在另外的实施例中，也可以在中心导管810的中心喷头815处安装旋流器818，旋 流器818与中心喷头815之间也通过机械配合后再固接而成，如通过螺接、焊接、铆接等本 领域已知的方式连接，优选通过可拆卸方式连接，使得便于更换位于下部的易于损坏的中 心喷头815和/或旋流器818(参见图8)。在又一实施例中，也可以在中心导管(位于上部)和中心喷头815(位于下部)之 间安装旋流器818，中心导管与旋流器818以及旋流器818与中心喷头815之间也通过机械 配合后再固接而成，如通过螺接、焊接、铆接等本领域已知的方式连接，优选通过可拆卸方 式连接，使得便于更换位于下部的易于损坏的中心喷头815和/或旋流器818 (未示出)。或者，如果无需安装旋流器818，中心氧喷管810也可以是在中心喷头815处具有 缩口的圆柱状管道，其可以根据需要进行选择。中心导管810的顶端可通过法兰用盲板封闭，中心导管的上部设有气化剂入口管 812。实施方式7如实施例5的工艺喷嘴80，其中水煤浆通道入口 822处的管道如图3a所示，在水煤浆通道入口 822处的管道位于水煤浆通道820的切线方向，使得水煤浆/ 二氧化碳(初 级雾化水煤浆)沿着圆柱状烧嘴80的切向方向进入水煤浆环形通道820。同样，也可以如北所示，在水煤浆通道入口 822处的管道位于水煤浆通道820的 切线方向，且具有双入口通道822。为了进一步加强由进料管道引导所产生的自然螺旋流动的效果，在水煤浆通道入 口 822处的位于水煤浆通道820的切线方向管道可以具有多个入口通道822，如三个、四个、 五个或六个，各入口通道之间优选均勻分布(未示出)，如之间具有相同的中心夹角。图3a、3b中的入口通道822的管截面可以如图4所示，入口通道822的截面为椭 圆形，入口通道管的短轴长d(即水平方向管径)和水煤浆通道820的宽度(即第一水蒸汽 / 二氧化碳通道870外壁与内环的水煤浆喷管820内壁的垂直距离)相同，入口通道管的长 轴长D(即垂直方向管径)大于入口通道管的短轴长d。其中，入口通道管道的短轴长d和 水煤浆通道的宽度(即中心氧喷管外壁与内环水煤浆喷管内壁的垂直距离)相同，可有效 地降低水煤浆对中心氧喷管的冲刷。如果水煤浆通道的短轴长d和水煤浆通道的宽度不相同，过大过小都容易造成高 速水煤浆对水煤浆通道内壁的冲击磨损。同时这种原料切向高速进入水煤浆通道的设计使得水煤浆在该通道的引导下形 成自然的螺旋流动。水煤浆通道入口管设计成椭圆形是因为煤浆管线直径比较粗，其直径 大于水煤浆通道的宽度(即中心氧喷管外壁与内环水煤浆喷管内壁的垂直距离)，同时水 煤浆通道的长轴设计为与煤浆管线直径相同，尽量减少水煤浆管道直径变化对水煤浆流速 的影响。由于采用本实施例的入口通道822的管截面，水煤浆切向进入烧嘴80的水煤浆通 道820，因此相对于中国专利文献95111750. 5提出的三流道烧嘴，本实施例的工艺烧嘴可 有效地降低水煤浆对中心氧喷管810的冲刷。同时，这种原料切向高速进入水煤浆通道的设计使得水煤浆在该通道的引导下形 成自然的螺旋流动，喷出烧嘴80后在氧气气流的作用下即可形成自然的旋流，水煤浆喷出 烧嘴时，就能减少来不及燃烧的水煤浆颗粒直射快速离开燃烧室落入激冷室的情况的发 生；在氧气气流的作用下，水煤浆雾化并能形成更好的旋流。这样，相对于中国专利文献 95111750. 5提出的三流道烧嘴，本实用新型的工艺烧嘴可更有效地缩短燃烧火焰的长度， 减少了火焰对耐火砖的烧蚀，同时促进了水煤浆与氧气的混合及雾化，使气化效率更为提 尚ο外环喷头835的内收缩的半角α为15-60°，其外侧倾角β为30-60° ；内环喷 头815的内收缩半角γ与中心喷头的外侧倾角保持一致，其外侧倾角τ为20-80° ；外环 喷头835的内收缩半角ε为20-75° (在图8中未示出α、β、γ、τ和ε角，请参见图 1)。图如和恥示出了旋流器818，888的俯视图，图恥是旋流器818，888断面的主视 图。对于旋流器818，888的结构参照实施例3，在此不予赘述。中心氧和外环水蒸汽/ 二氧化碳通过分别设置在中心氧气喷头815内、第二水蒸汽/ 二氧化碳通道(即外环水蒸 汽/ 二氧化碳通道)880的喷头885内的旋流器818，888从气化烧嘴80的喷口 805喷出，进一步改善了气化烧嘴80喷口 805处氧气、水煤浆和/或水蒸汽/ 二氧化碳的混合雾化效 果，同时，二氧化碳和/或水蒸汽喷出后在烧嘴出口 805短距离内形成了一层保护膜，介于 氧气和雾状燃料之间，从而抑制了高发热反应对烧嘴的损坏，如高温辐射、腐蚀、产物气流 冲刷等。实施例8如实施例5的工艺喷嘴80，可以从水煤浆通道820的入口 822处开始在水煤浆喷 管/水煤浆通道820中内置一如图9所示的螺旋状导流板910，导流板将整个水煤浆喷管 /水煤浆通道820隔成以一定角度倾斜螺旋向下的水煤浆通道，倾斜角在30-75°，优选在 35-70°，更优选倾斜角应在40-65°，最好大于40°。而且随着螺旋状导流板910向下延 伸，倾斜角可设计为缓慢增大，因此水煤浆通道被限定为螺旋向下的通道形式。螺旋状导流板910的倾斜角不宜过小，如果倾斜角过小，则水煤浆易在水煤浆通 道内沉淀，优选随着螺旋状导流板910向下延伸，倾斜角可设计为缓慢增大，水煤浆通道 820形成螺旋向下的形式。水煤浆通道820的螺旋状导流板910螺旋向下绕一至三圈即可，优选二至三圈，更 优选两圈即可。如图3a和北所示，当水煤浆沿着圆柱状工艺烧嘴80的水煤浆通道820的切向方 向进入水煤浆环形通道820后，水煤浆在该工艺烧嘴80的螺旋通道内便可形成更好的螺旋 运动，当水煤浆喷出烧嘴时，能减少来不及燃烧的水煤浆颗粒直射快速离开燃烧室落入激 冷室的情况的发生；同时，水煤浆在氧气气流的作用下，使得水煤浆雾化并能形成更好的旋 流，从而获得更好的雾化效果和更高的气化效率，也能更有效地缩短火焰的长短，减少对气 化炉耐火砖的冲刷。该螺旋状导流板910也可以不从水煤浆通道820的入口 822处开始设置，而是在 水煤浆喷管/水煤浆通道820中部开始设置(未示出)，螺旋向下延伸至水煤浆通道820的 出口 825处，使水煤浆从水煤浆通道820的出口 825处旋流喷出工艺烧嘴的喷口 805，使水 煤浆与从中心氧通道810和外环氧通道830的出口 815和835处喷出的氧气更好地混合即 可，从而能减少来不及燃烧的水煤浆颗粒直射快速离开燃烧室落入激冷室的情况的发生， 同时水煤浆在氧气气流的作用下，使得水煤浆雾化并能形成更好的旋流，进而获得更好的 雾化效果和更高的气化效率，也能更有效地缩短火焰的长短，减少对气化炉耐火砖的冲刷。实施例9将实施例1 8中的任意一种用于水煤浆气化的工艺烧嘴10，80安装在如图10 所示的水煤浆气化炉1上构成了带有本实用新型的用于水煤浆气化的工艺烧嘴的系统。优选地，如图10所示，水煤浆和二氧化碳在进入水煤浆通道120，820之前先经过 水煤浆混合雾化器200进行水煤浆二氧化碳的初级雾化。当然，水煤浆和二氧化碳在进入水煤浆通道120，820之前也可以不经过水煤浆混 合雾化器200进行水煤浆二氧化碳的初级雾化而直接进入水煤浆通道120，820。水煤浆混合雾化器200的预混室220外部与超声波发生器250之间还设置有保护膜。本实用新型的用于水煤浆气化的工艺烧嘴以及包括其的水煤浆气化系统具有以 下优点[0240]1)在水煤浆进入烧嘴之前，先进入预混室与由Y型孔进入的高压(X)2进行预混合， Y型孔和超声波有助于(X)2和水煤浆混合均勻，达到初次雾化的效果。通过水煤浆初次雾化 器后，在水煤浆内部分散入CO2,当水煤浆从烧嘴出口喷出时，由于内外压差增大，CO2气泡 急剧膨胀瞬间轻微闪爆将液体炸成更为细小的液滴，这样与氧气接触比表面积更大，气化 反应更加迅速。雾化颗粒细度即液雾平均粒径SMD要小，扩散阻力越小，使得雾化颗粒分布 更趋于均勻，从而减轻了为燃烧区和局部氧气过剩的问题。2)在各氧气通道的烧嘴头部和/或水蒸汽/ 二氧化碳通道的烧嘴头部设置旋流 器，以及在水煤浆通道内的内置式的螺旋通道设计，使得喷出的氧气和初级雾化水煤浆形 成螺旋状的旋流，有利于水煤浆颗粒和氧气的均勻混合，优化和提高了烧嘴的雾化角和火 焰长度，有利于提高烧嘴的混合雾化效果，同时旋流还延长了水煤浆颗粒在燃烧室内的停 留时间，进而提高了气化效率，也减少了对气化炉耐火砖的冲刷，延长了气化炉的使用寿 命。3)在化工生产中往往将大量产生的(X)2排入大气，本实用新型可以将这些(X)2循环 利用，作为水煤浆的初次雾化气，同时(X)2进气能够有利于气化反应向生成CO的方向进行。 这样不但减少了温室气体的排放，而且提高了有效气体的产量，有利地保护了环境。4)在水煤浆混合雾化器预混室的两侧或外周均布安装有两个或四个超声波装置， 使得(X)2小气泡分布得更细更均勻，有助于(X)2和水煤浆混合得更加均勻，提供了水煤浆喷 出烧嘴后更好的雾化。5)水煤浆沿着圆柱状烧嘴的切向方向进入水煤浆环形通道，水煤浆通道入口管截 面为椭圆形，其管道的短轴长d和水煤浆通道的宽度(如中心氧喷管外壁与内环水煤浆喷 管内壁的垂直距离，或第一水蒸汽/ 二氧化碳通道外壁与内环的水煤浆喷管内壁的垂直距 离)相同，可有效地降低水煤浆对中心氧喷管的冲刷。同时，原料切向高速进入水煤浆通道使得水煤浆在该通道的引导下形成螺旋流 动，喷出烧嘴后在氧气气流的作用下，水煤浆雾化并能形成更好的旋流。可更有效地缩短燃 烧火焰的长度，减少火焰对耐火砖的烧蚀，同时促进水煤浆与氧气的混合及雾化，使气化效 率更为提高。6)本实用新型中的冷却水夹套内置有冷却水通道，使冷却水先向下冷却受热最强 烈的烧嘴头部，之后沿着冷却水通道蜿蜒向上对受高温影响小的部分自下而上进行冷却， 这样，使得在冷却水温度还很低的时候最易被高温热蚀损伤的烧嘴头部最先获得低温冷却 水的高效冷却，烧嘴头部获得有效地保护。7)在外环氧和水煤浆通道之间另外再设置一冷却水通道，加上冷却水夹套内部 的冷却水通道，这样使得烧嘴温度更加均勻，温度始终保持在一个更低的水平，从而进一步 延长烧嘴使用寿命。且烧嘴头部以及烧嘴冷却水盘管选用耐磨性、耐热冲击性和抗S腐蚀 性较好的材料，烧嘴头部保护层衬有耐高温耐磨抗腐蚀材料，多重保护，使烧嘴更加经久耐用。8)本实用新型的冷却水盘管紧贴烧嘴紧密缠绕，同时各层盘管之间进行严密焊 接，使之不留缝隙，从而避免冷却水盘管和烧嘴之间充满飞灰和未燃尽煤浆情况的发生，保 证冷却水盘管的冷却效率。9)本实用新型的水煤浆混合雾化器的预混室外部与超声波发生器之间还可以设置有保护膜，从而避免水煤浆对于超声波发生器的损坏。实施例10利用本实用新型实施例1 8中的任意一种用于水煤浆气化的工艺烧嘴10，80以 及利用本实用新型实施例9中安装在如图10所示的水煤浆气化炉1上构成的带有本实用 新型的用于水煤浆气化的工艺烧嘴的水煤浆气化炉系统，用于合成气、还原气或燃料气的生产。利用本实用新型实施例9中安装在如图10所示的水煤浆气化炉1上构成的带有 本实用新型的用于水煤浆气化的工艺烧嘴的水煤浆气化炉系统生产合成气，其中所使用的 水煤浆的粒度分布等指标如下粒度分布(即标准筛通过率，质量百分比)8 目(2380 μ m) 100%，14 目(1410 μ m) 98 100%，40 目 020 μ m) 90 95%，200 目(76 μ m) 60 70%，325 目(44 μ m) 25 35 % ；浓度58 65wt%;粘度700 IOOOcP (利用水煤浆粘度计测定其粘度)；pH:7 9;温度≤60°C。水煤浆初级雾化器中，二氧化碳的使用量即体积流量与水煤浆流量的比值在 1/200至10/50之间变化，可视具体情况加以调整。二氧化碳管线的压力介于氧气管线和水煤浆管线压力之间变化，二氧化碳管线的 压力略低于氧气管线压力为佳，因为不同气化炉的压力等级不同，其压力可视具体情况加
以调整。利用本实用新型的用于水煤浆气化的工艺烧嘴以及包括其的水煤浆气化系统用 于合成气、还原气或燃料气的生产具有如实施例9中所述的优点，在此不再赘述。尽管本实用新型的各种实施方式已经通过具体实施方式
在上下文中进行了描述， 但是本实用新型并不仅限于此。因此，以上的描述不应该当作是本实用新型范围的限制，本 实用新型的范围由所附的权利要求进行限定。本领域技术人员应当理解，在不背离本实用 新型的精神的情况下可以对本实用新型作出各种改变和变更，其都将落入在本实用新型的 保护范围内。
权利要求1.一种用于水煤浆气化的工艺烧嘴(10，80)，包括第一氧气通道(110，810)，所述第一氧气通道包括第一氧气通道入口(112,81 和第 一氧气通道出口 (115,815)；水煤浆通道(120，820)，所述水煤浆通道包括至少一个水煤浆通道入口(122，822)、和 水煤浆通道出口(125，825)；第二氧气通道(130，830)，所述第二氧气通道包括第二氧气通道入口(132,83 和第 二氧气通道出口(1；35，8；35)；第一冷却水夹套(150，850)，所述第一冷却水夹套包括第一冷却水夹套入口(152， 852)和第一冷却水夹套出口(154，854)；冷却水盘管(160，860)，所述冷却水盘管包括冷却水盘管入口(162,86 和冷却水盘 管出口 (164,864)；其特征在于，所述第一氧气通道(110，810)位于所述工艺烧嘴(10，80)的中心部位， 所述水煤浆通道(120，820)位于所述第一氧气通道(110，810)与所述第二氧气通道(130， 830)之间环绕所述第一氧气通道(110，810)的外周，所述第二氧气通道(130，830)环绕所 述水煤浆通道(120，820)的外周，所述冷却水夹套(150，850)环绕所述第二氧气通道(130， 830)的外周，所述冷却水盘管(160，860)盘绕于所述冷却水夹套(150，850)外围。
2.根据权利要求1所述的用于水煤浆气化的工艺烧嘴(10，80)，其特征在于进一步包 括耐高温抗磨损抗腐蚀外壳(190，890)，其中所述耐高温抗磨损抗腐蚀外壳(190，890)环 绕所述冷却水盘管(160，860)的外周，并纵向延伸至所述工艺烧嘴(10，80)的喷口(105， 805)处。
3.根据权利要求1所述的用于水煤浆气化的工艺烧嘴(10)，其特征在于进一步包括 第二冷却水夹套(140)，所述第二冷却水夹套包括第二冷却水夹套入口(14 和第二冷却 水夹套出口(144)，所述第二冷却水夹套位于所述水煤浆通道(120)与所述第二氧气通道 (130)之间，并环绕所述水煤浆通道(120)的外周，所述第一冷却水夹套(150)和所述第二 冷却水夹套(140)内分别设置有第一冷却水通道和第二冷却水通道，分别从所述第一冷却 水夹套入口(15 和第二冷却水夹套入口(14 开始，所述第一冷却水通道和第二冷却水 通道先向下延伸至所述第一冷却水夹套(150)和所述第二冷却水夹套(140)底部，然后再 以“Z”字形反复蜿蜒向上直至到达所述第一冷却水夹套出口(154)和第二冷却水夹套出口 (144)。
4.根据权利要求1所述的用于水煤浆气化的工艺烧嘴(80)，其特征在于进一步包括 第一水蒸汽/ 二氧化碳通道(870)，所述第一水蒸汽/ 二氧化碳通道包括第一水蒸汽/二氧化碳通道入口(87 和第一水蒸汽/ 二氧化碳通道出口(875)，以及第二水蒸汽/ 二氧化碳通道(880)，所述第二水蒸汽/ 二氧化碳通道包括第二水蒸汽/ 二氧化碳通道入口(88)和第二水蒸汽/ 二氧化碳通道出口(885)，其中所述第一水蒸汽/ 二氧化碳通道(870)位于所述第一氧气通道(810)与所述水煤 浆通道(820)之间，并环绕所述水煤浆通道(820)的外周，所述第二水蒸汽/ 二氧化碳通道 (880)位于所述水煤浆通道(820)与所述第二氧气通道(830)之间，并环绕所述第二氧气通 道(830)的外周。
5.根据权利要求1所述的用于水煤浆气化的工艺烧嘴(10，80)，其特征在于所述第一氧气通道(110，810)在所述第一氧气通道出口(115，815)处呈向圆柱体中心线缩口的圆柱 体，所述水煤浆通道(120，820)在所述水煤浆通道出口(125,82 处呈向圆柱体中心线缩 口的圆环柱体，并且所述第二氧气通道(130，830)在所述第二氧气通道出口(135，835)处 呈向圆柱体中心线缩口的圆环柱体。
6.根据权利要求4所述的用于水煤浆气化的工艺烧嘴(10，80)，其特征在于所述第一 水蒸汽/ 二氧化碳通道(870)在所述第一水蒸汽/ 二氧化碳通道出口(87 处呈向圆柱体 中心线缩口的圆环柱，并且所述第二水蒸汽/ 二氧化碳通道(880)在所述第二水蒸汽/ 二 氧化碳通道出口(88 处呈向圆柱体中心线缩口的圆环柱体。
7.根据权利要求1 6任一项所述的用于水煤浆气化的工艺烧嘴(10，80)，其特征在 于进一步包括水煤浆混合雾化器000)，所述水煤浆混合雾化器(200)包括管道区段(210)和预混室(220)，其中，所述管道区段(210)和所述预混室(220)共用水平或垂直设置的第一圆柱状壳 体050)，在所述第一圆柱状壳体Q50)内部同心设置第二圆柱状壳体060)，且在远离所 述管道区段O10)的所述预混室的端部具有封闭所述第一圆柱状壳体O50)的第一端壁 040)，在所述第一端壁Q40)的中心处具有一出口 090)，其与所述水煤浆通道(120)联 通，所述管道区段(210)和所述预混室Q20)由向所述第二圆柱状壳体(沈0)凸进的水平 或垂直设置的锥台(230)限定，所述锥台(230)在所述第一圆柱状壳体(250)和所述第二 圆柱状壳体(260)之间具有环形开口 070)，所述锥台(230)在所述第二圆柱状壳体(沈0) 的中心处具有一大致圆形出口 080)，所述第一圆柱状壳体(250)与同心设置的所述第二圆柱状壳体O60)以及水平或垂 直设置的所述锥台O30)的台面Q30’)一起限定为水煤浆进入通道066)，所述第一圆柱 状壳体(250)与同心设置的所述第二圆柱状壳体O60)以及水平或垂直设置的所述锥台 (230)的锥面Q30”)一起限定为二氧化碳进入通道056)，所述二氧化碳进入通道(256)的气相入口与外接所述水煤浆混合雾化器(200)的管道 区段O10)的二氧化碳管道相联接。
8.根据权利要求7所述的用于水煤浆气化的工艺烧嘴(10，80)，其特征在于位于所述 预混室(220)外部的所述第一圆柱状壳体(250)上对称设置有超声波发生器055)，所述水 煤浆混合雾化器(200)的所述预混室(220)与所述超声波发生器(25 之间设置有一层保 护膜(258)。
9.根据权利要求7所述的用于水煤浆气化的工艺烧嘴(10，80)，其特征在于环绕所述 预混室(220)外部的所述第一圆柱状壳体(250)设置有环形超声波发生器055)。
10.根据权利要求7所述的用于水煤浆气化的工艺烧嘴(10，80)，其特征在于所述环形 开口(270)的方向朝向所述预混室O20)中心部位。
11.根据权利要求1 6任一项所述的用于水煤浆气化的工艺烧嘴(10，80)，其特征在 于从所述水煤浆通道(120，820)的入口(122,82 开始在所述水煤浆通道(120，820)的内 部向下螺旋设置螺旋状导流板(910)。
12.根据权利要求1 6任一项所述的用于水煤浆气化的工艺烧嘴(10)，其特征在 于进一步包括第一氧气旋流器(118)、和第二氧气旋流器(138)，并且所述第一氧气旋流器(118)、和第二氧气旋流器(138)分别位于所述第一氧气通道出口(11 的缩口的上部或位 于缩口的下端以及所述第二氧气通道出口(13 的缩口的上部或位于缩口的下端。
13.根据权利要求1 6任一项所述的用于水煤浆气化的工艺烧嘴(80)，其特征在于 进一步包括第一氧气旋流器(818)、和第二水蒸汽/ 二氧化碳旋流器(888)，并且所述第一 氧气旋流器(818)、和第二水蒸汽/二氧化碳旋流器(888)分别位于所述第一氧气通道出口 (815)的缩口的下端或位于缩口的上部以及所述第二水蒸汽/ 二氧化碳通道出口(885)的 缩口的下端或位于缩口的上部。
14.根据权利要求1 6任一项所述的用于水煤浆气化的工艺烧嘴(10，80)，其特征在 于所述至少一个水煤浆通道入口(122，822)位于所述水煤浆通道(120，820)的切向方向， 所述至少一个水煤浆通道入口(122,82 选自一个、两个、三个或四个，且两个以上的所述 水煤浆通道入口对称分布。
15.根据权利要求1 6任一项所述的用于水煤浆气化的工艺烧嘴(10，80)，其特征 在于所述水煤浆通道入口(122,82 沿B-B面的断面呈垂直方向直径(D)长水平方向直径 (d)短的椭圆形。
16.根据权利要求12所述的用于水煤浆气化的工艺烧嘴(10，80)，其特征在于所述第 一氧气旋流器(118，818)、和所述第二氧气旋流器(138)或所述第二水蒸汽/ 二氧化碳旋 流器(888)构造成使得第一氧气、和第二氧气或第二水蒸汽/ 二氧化碳分别在所述第一氧 气旋流器(118，818)、和所述第二氧气旋流器(138)或所述第二水蒸汽/ 二氧化碳旋流器 (888)的切线方向射出。
17.根据权利要求13所述的用于水煤浆气化的工艺烧嘴(10，80)，其特征在于所述第 一氧气旋流器(118，818)、和所述第二氧气旋流器(138)或所述第二水蒸汽/ 二氧化碳旋 流器(888)构造成使得第一氧气、和第二氧气或第二水蒸汽/ 二氧化碳分别在所述第一氧 气旋流器(118，818)、和所述第二氧气旋流器(138)或所述第二水蒸汽/ 二氧化碳旋流器 (888)的切线方向射出。
18.根据权利要求7所述的用于水煤浆气化的工艺烧嘴(10，80)，其特征在于所述二氧 化碳进入通道(256)的气相入口与外接所述水煤浆混合雾化器(200)的管道区段(210)的 所述二氧化碳管道以法兰连接的方式相联接。
19.一种适用于水煤浆气化的水煤浆气化炉系统，其特征在于包括权利要求1 18任一项所述的水煤浆气化的工艺烧嘴(10，80)，以及气化炉(1)。
专利摘要本实用新型提供一种用于水煤浆气化的工艺烧嘴及系统，该工艺烧嘴包括第一氧气通道，包括第一氧气通道入口和第一氧气通道出口；水煤浆通道，包括至少一个水煤浆通道入口和水煤浆通道出口；第二氧气通道，包括第二氧气通道入口和第二氧气通道出口；第一冷却水夹套，包括第一冷却水夹套入口和出口；冷却水盘管，包括冷却水盘管入口和冷却水盘管出口；特征在于第一氧气通道位于工艺烧嘴的中心部位，水煤浆通道位于第一氧气通道与第二氧气通道之间环绕第一氧气通道的外周，第二氧气通道环绕水煤浆通道的外周。本实用新型工艺烧嘴更有效缩短燃烧火焰的长度，减少了火焰对耐火砖的烧蚀，同时促进了水煤浆与氧气的混合及雾化，使气化效率更为提高。
文档编号B05B7/10GK201850255SQ20102056937
公开日2011年6月1日 申请日期2010年10月13日 优先权日2010年10月13日
发明者付君, 兰秀菊, 刘柱元, 唐煜, 张永胜, 徐祖斌, 暴秋霖, 朱平, 李海宾, 杜迎春, 汤中文, 王家信, 罗泽林, 胡先君, 薛振欣 申请人:中国神华煤制油化工有限公司, 中国神华煤制油化工有限公司包头煤化工分公司, 神华集团有限责任公司