专利名称：具有多路固态燃料入口的燃烧器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于固态燃料部分氧化制备合成气的燃烧器。 技术背景如何高效、清洁地利用固态燃料气化生产合成气、燃料气和还原气是 化工生产中始终关注的课题。在众多的气化方法中，人们普遍看好具有生 产强度大、气化效率高、对固态原料适应性强等诸多优势的气流床气化技 术；其中，燃烧器(也称烧嘴)是气流床气化技术中的关键设备之一。为形成良好的工艺效果，同时延长燃烧器使用寿命，燃烧器的结构设 计至关重要，其对最终的工艺结果和设备安全均有着的重要作用。目前存在着多种结构形式的适用于固体燃料的燃烧器专利技术，并且部分专利技术已经应用于工业生产之中，例如，美国专利4523529、4736693、 4858538和欧洲专利0328794以及中国专利200420114032.6等。然而，现 有的大多数燃烧器专利技术均采用的是单路进料，即将固态燃料通过一路 输送管道引入燃烧器中，继而进入气化炉进行部分氧化反应。当气化处理 量较大时，如日处理量2000吨的Shell气化装置，可以采用四个单路进料 的燃烧器，则对应于每路燃烧器的燃料输送管道的负荷为500吨，且四路 管线上必须设置相应的四套氧化剂、气化剂和煤粉的计量仪表，适用于该 量级的燃烧器及其配套气力输送系统目前均已得到工业应用；但是，对于 固态燃料日处理量达中等规模的气化炉，采用如中国专利200410089404.9 所述的配一个燃烧器的气化炉技术则更为简单、经济。 在燃烧器仅有一路固态物料进口的条件下，与配有多个燃烧器的气化 系统相比，对于只配有一个燃烧器的气化系统，其固态燃料的输送管道内 径必然大大增加，使气固两相流在管道横截面上分布极不均匀，导致流动 不稳定，甚至气化工艺条件难以严格控制，影响气力输送的正常操作。另一方面，较大管径也造成了固态物料输送参数准确测量的困难(Y. Yan， FlowRate Measurement of Bulk Solids in Pneumatic Pipelines-Problems andSolutions, Bulk Solids Handling, Vol.l5， 447-456， 1995)，由于气固两相流在管 道横截面上所固有的分布非均匀性，工业生产上至今还没有能够准确测量 较大管径中的气固两相流瞬时质量流率的可靠仪表，而且目前固体质量流 率测量仪表研发还在实验室阶段。已知目前应用于工业装置上的固体质量流率测量仪表所测量的最粗管 道是Shell粉煤加压气化工业装置上粉煤气力输送管道，其内径不超过 60mrn，而满负荷运行时该管道的日输送量约为600吨煤粉。目前，生产商 宣称能提供的固体速度测量仪表的口径最大不超过200mm。 发明内容本实用新型需要解决的技术问题是公开一种具有多路固态燃料入口的 燃烧器，以克服现有技术存在的上述缺陷，满足工业部门的需要。本实用新型所说的燃烧器，包括依次同轴设置的外环喷头、中环喷头 和内环喷头，以及分别与外环喷头、中环喷头和内环喷头相连接的外环导 管、中环导管和中心导管；其特征在于，还包括2 10个与中心导管相连 通的固态燃料输送支管；将本实用新型提出的燃烧器安装于常规气流床气化反应器，即可用于
固态含碳物质由多个输送管路同时输送至燃烧器，并和气化剂一起喷入气 化反应器中进行部分氧化制备合成气。使用时，固态含碳物质及其载气通过输送支管进入中心导管后由内环喷头喷射进入气化反应器；氧化剂通过中环导管由中环喷头喷射进入气化 反应器，气化剂通过外环导管由外环喷头喷射进入气化反应器。所说的固态燃料选自粉煤、石油焦、生物质、有机固态废弃物等；所 说的载气选自氮气、二氧化碳、水蒸汽、合成气或其混合气；所说的氧化剂选自氧气、空气或其混合气；所说的气化剂选自水蒸气、 二氧化碳或其混合气；本实用新型提出的燃烧器不仅具有中国专利200510025050.6、 200420114032.6以及已公开的专利200510112302.9所述的技术优势和良好 工艺效果，而且通过在单个燃烧器上合理设计多路固态燃料入口，避免了 输送管路口径过大造成的固体燃料流率测量困难，同时也提高了高浓度气 固两相流在管道横截面上分布的均匀性和流动稳定性，固态燃料流量控制 更为灵活方便，且结构简单，制造与维护方便，可用于多种固态含碳物质 的部分氧化制合成气工艺，用途广泛。
图1为具有三路固态燃料进口的燃烧器示意图。图2为固态燃料输送支管与和中心导管的横截面所形成的圆相切时的 示意图。
具体实施方式
参见图1，所说的燃烧器，包括依次同轴设置的外环喷头2、中环喷头
3和内环喷头8，以及分别与外环喷头2、中环喷头3和内环喷头8相连 接的外环导管4、中环导管5和中心导管6;其特征在于，还包括2 10 个与中心导管相连通的固态燃料输送支管7;优选的，参见图1，所说的固态燃料输送支管7的中心轴线与中心导 管6的中心轴线之间的夹角a为5° 90°，优选的为10° 30°;优选的，参见图2，所说的固态燃料输送支管7与和中心导管6的横 截面所形成的圆相切，优选的，所说的固态燃料输送支管7横截面积的总 和与中心导管6横截面积的比例为1 1.5: 1，优选的固态燃料输送支管7 的数量优选3 6个，优选的，所述的中心导管6的另一端与固态燃料输送 支管7相连接或封闭，优选中心导管6的另一端与一路固态燃料输送支管7 相连接；进一步，所说的内环喷头8为一个具有内收縮半角卩和外侧倾角Y的 锥管，所说的中环喷头3为一个具有内收縮半角5和外侧倾角e的锥管， 所说的外环喷头2为一个具有内收縮半角ri的锥管；所说的内环喷头8的内收縮半角p为1° 60°,其外侧倾角y为20° 90°;中环喷头3的内收縮半角S为0° 70。，其外侧倾角s为20° 90°; 外环喷头2的内收縮半角ti为0° 70°;内喷头8的喷口 口径E与喷口直段高度h的比例即h:d=0~10。内喷头8与中环喷头3的喷口端面的距离s为0 50mm，中环喷头3 与外环喷头2的喷口端面的距离t为0 40mm;进一步，所说的燃烧器还 包括设置于外环喷头外侧的冷却室1用于保护烧嘴不受反应器内高温损 坏，其冷却形式可为工业上通常使用的盘管式或夹套式。
权利要求1.具有多路固态燃料入口的燃烧器，包括依次同轴设置的外环喷头(2)、中环喷头(3)和内环喷头(8)，以及分别与外环喷头(2)、中环喷头(3)和内环喷头(8)相连接的外环导管(4)、中环导管(5)和中心导管(6)；其特征在于，还包括2～10个与中心导管(6)相连通的固态燃料输送支管(7)。
2. 根据权利要求l所述的具有多路固态燃料入口的燃烧器，其特征在 于，所说的固态燃料输送支管(7)的中心轴线与中心导管(6)的中心轴 线之间的夹角a为5。 90。。
3. 根据权利要求2所述的具有多路固态燃料入口的燃烧器，其特征在 于，所说的固态燃料输送支管(7)的中心轴线与中心导管(6)的中心轴 线之间的夹角a为10 ° 30 °。
4. 根据权利要求l所述的具有多路固态燃料入口的燃烧器，其特征在 于，所说的固态燃料输送支管(7)与和中心导管(6)的横截面所形成的 圆相切。
5. 根据权利要求l所述的具有多路固态燃料入口的燃烧器，其特征在 于，固态燃料输送支管(7)的数量为3 6个。
6. 根据权利要求1所述的具有多路固态燃料入口的燃烧器，其特征在 于，所述的中心导管(6)的另一端与固态燃料输送支管(7)相连接或封 闭。
专利摘要本实用新型涉及一种用于固态燃料部分氧化制备合成气的燃烧器，公开了一种具有多路固态燃料入口的燃烧器及其应用。该燃烧器，包括依次同轴设置的外环喷头、中环喷头和内环喷头，以及分别与外环喷头、中环喷头和内环喷头相连接的外环导管、中环导管和中心导管；与通常的燃烧器不同，该燃烧器还设有2～10个与中心导管相连通的固态燃料输送支管；可以显著降低固态燃料输送管路的口径，避免了因输送管路口径过大造成的固态燃料质量流率测量困难，也提高了高浓度输送下的固态燃料在管道横截面上分布的均匀性和流动稳定性，质量流率控制更为灵活方便，且结构简单，制造与维护方便，可用于多种固态含碳物质的部分氧化制合成气工艺，用途广泛。
文档编号C10J3/48GK201049941SQ20072006975
公开日2008年4月23日 申请日期2007年5月11日 优先权日2007年5月11日
发明者于广锁, 于遵宏, 代正华, 刘海峰, 周志杰, 曹朱伟, 李伟锋, 梁钦锋, 王亦飞, 王兴军, 王川红, 王辅臣, 郭晓镭, 陈雪莉, 黄万杰, 欣 龚 申请人:华东理工大学