一种水煤浆加压气化炉用夹套冷却式工艺烧嘴的制作方法

本实用新型涉及一种工艺烧嘴，尤其涉及一种水煤浆加压气化炉用夹套冷却式工艺烧嘴。

背景技术：

水煤浆气化技术自诞生以来，经过不断的摸索、研究和不断的完善发展，已经在煤化工领域中得到了广泛的应用。其中具有代表性的有多喷嘴对置式水煤浆气化炉、清华水冷壁水煤浆气化炉和德士古水煤浆加压气化炉。随着国家对煤清洁利用技术的大力推广，水煤浆加压气化技术在我国得到了迅速发展，其主要优点有：装置运行稳定可靠；自动化程度高；操作控制比较灵活；煤气化效率高；工艺指标先进；环保性能比较优越，废水排放较少；气化炉运行负荷调节范围大（50%~110%之间可稳定运行）；适应大型化（单炉投煤量3000吨/日）。

工艺烧嘴是水煤浆气化技术的核心设备，烧嘴性能的好坏、寿命的长短直接影响到整个装置的运行质量，气化装置的大部分技术经济指标都与工艺烧嘴有关。烧嘴使用寿命是决定水煤浆气化炉生产周期长短的关键因素，60%的煤气化安全事故都与烧嘴有关，或由烧嘴引起，或首先造成烧嘴损坏。烧嘴损坏时，可能直接造成气化反应氧碳比失调，使气化炉进料系统物料絮乱，引发气化炉超温、过氧爆炸等严重事故。因此，运行过程中要特别关注烧嘴使用寿命和效率。

由于工艺烧嘴喷头有少部分伸入到气化炉燃烧室内部，工作环境比较恶劣，受高温辐射、高速气流和煤浆冲刷、高温腐蚀气体和熔渣冲蚀等因素影响，造成使用周期比较短，目前工艺烧嘴使用周期在70天左右，严重制约了煤气化系统的长周期稳定运行和高负荷生产。到了使用周期后需要停车更换，每次更换烧嘴停开车过程中会造成一定量煤浆及其他原材物料的损失，因此延长工艺烧嘴使用寿命是提高气化炉运行周期、增加效益的有效途径之一，对于企业而言显得尤为重要。由于残渣对烧嘴安装孔的堵塞严重，每次检修拔出工艺烧嘴时阻力较大，均会造成冷却水盘管的损坏。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种水煤浆加压气化炉用夹套冷却式工艺烧嘴，延长工艺烧嘴的使用寿命，便于工艺烧嘴的安装和拔出，减小对烧嘴安装孔耐火砖的损坏。

为了解决所述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种水煤浆加压气化炉夹套冷却式工艺烧嘴，包括烧嘴本体、位于烧嘴本体上端的气体入口、位于烧嘴下端的喷头组件以及环绕在烧嘴本体外侧的冷却水夹套，烧嘴本体包括同轴线由内向外依次设置的中心氧通道、水煤浆通道和外环氧通道，所述气体入口包括中心氧入口、水煤浆入口和外环氧入口，中心氧入口、水煤浆入口和外环氧入口分别与中心氧通道、水煤浆通道和外环氧通道相连通，所述冷却水夹套包括冷却水内腔和冷却水外腔，冷却水内腔与冷却水外腔底部相通，之间通过隔板隔开，冷却水内腔连通冷却水入口，冷却水外腔连通冷却水出口；所述喷头组件包括中心氧喷头、水煤浆喷头和外环氧喷头，中心氧喷头端面与外环氧喷头端面相距4±0.5mm，水煤浆喷头端面外环氧喷头端面相距1±0.5mm，冷却水夹套的端部包裹在外环氧喷头的外侧。

本实用新型所述水煤浆加压气化炉用夹套冷却式工艺烧嘴，本工艺烧嘴为外混式预膜烧嘴。三股物流射出烧嘴，煤浆的内外侧为高速流动的氧流股，且与煤浆呈一定的交汇角；氧流股通过撞击、振动等方式使煤浆雾化，可以达到100μm尺度。本实用新型所述水煤浆加压气化炉用夹套冷却式工艺烧嘴，外环氧通道和外环氧喷头由硬质合金制成。

本实用新型所述水煤浆加压气化炉用夹套冷却式工艺烧嘴，外环氧通道和外环氧喷头由碳化钨制成。

本实用新型所述的有益效果是：本实用新型所述水煤浆加压气化炉用夹套冷却式工艺烧嘴采用夹套冷却，可以增大冷却水的流通面积，提高换热效率，对烧嘴提供更好的冷却保护；对烧嘴内部各通道环隙进行优化，可以适应不同煤种的需要以及达到更好的雾化效果，提高碳转化率；采用耐高温、耐腐蚀的高强度耐磨材料，可以延长工艺烧嘴的使用寿命，从而延长煤气化系统的运行周期和高负荷生产，使企业产生更大的效益；便于工艺烧嘴的安装和拔出，减小对烧嘴安装孔耐火砖的损坏。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为喷头组件的放大图；

图3为喷头组件端面的放大图；

图中：1、中心氧通道，2、水煤浆通道，3、外环氧通道，4、冷却水内腔，5、冷却水外腔，6、冷却水入口，7、冷却水出口，8、中心氧入口，9、外环氧入口，10、水煤浆入口，11、隔板，12、中心氧喷头，13、水煤浆喷头，14、外环氧喷头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。

如图1所示，一种水煤浆加压气化炉用夹套冷却式工艺烧嘴，包括烧嘴本体、位于烧嘴本体上端的气体入口、位于烧嘴下端的喷头组件以及环绕在烧嘴本体外侧的冷却水夹套，烧嘴本体包括同轴线由内向外依次设置的中心氧通道1、水煤浆通道2和外环氧通道3，所述气体入口包括中心氧入口8、水煤浆入口10和外环氧入口9，中心氧入口8、水煤浆入口10和外环氧入口9分别与中心氧通道1、水煤浆通道2和外环氧通道3相连通，所述冷却水夹套包括冷却水内腔4和冷却水外腔5，冷却水内腔4与冷却水外腔5底部相通，之间通过隔板11隔开，冷却水内腔4连通冷却水入口6，冷却水外腔5连通冷却水出口7；所述喷头组件包括中心氧喷头12、水煤浆喷头13和外环氧喷头14，冷却水夹套的端部包裹在外环氧喷头14的外侧。本实用新型采用夹套冷却，可以增大冷却水的流通面积，提高换热效率，对烧嘴提高更好的冷却保护。

本实用新型中结合烧嘴实际运行情况，通过模拟烧嘴雾化效果，对烧嘴内部各通道端面间隙进行优化，中心氧喷头端面与外环氧喷头端面的距离D1为4mm，水煤浆喷头端面外环氧喷头端面的距离D2为1mm，以便更好底适应不同煤种的需要及达到更好的雾化效果，提高碳转化率。

本实用新型对烧嘴外环氧喷头龟裂、外环氧通道的点蚀、煤浆喷头的磨蚀等现象进行分析研究，选择合适的耐高温、耐腐蚀的金属材料，选用碳化钨或者硬质合金， 如UMCo50 和Hayness188等高强度耐磨材料，可以延长烧嘴使用寿命。

本实用新型所述的水煤浆加压气化炉夹套冷却式工艺烧嘴为三流式套管结构，喷头处设有夹套式冷却水腔，工作时中心氧通道1和外环氧通道3的高流速氧气与中间水煤浆通道2的煤浆在喷头处混合，在氧气的冲击下，煤浆以调整雾状形式喷入气化炉，达到雾化煤浆的效果。

以上描述的仅是本实用新型的基本原理和优选实施例，本领域技术人员根据本实用新型作出的改进和替换，属于本实用新型的保护范围。