一种用于气体燃料的开工一体化烧嘴的制作方法

本发明属于能源化工技术领域，涉及一种用于气体燃料的开工一体化烧嘴。

背景技术：

近年来，干煤粉加压气化技术发展迅速，该技术以煤种适应性广，气化效率高、自动化程度高，安全环保等特点而广泛应用于煤化工行业。点火、开工烧嘴投料是实现干煤粉加压气化安全可靠投料的前段必要条件。以现有典型的干煤粉加压气化技术投料为例，其投料分三步进行。首先是投入点火烧嘴，然后再投入开工烧嘴升温升压，最后再投入煤粉烧嘴。整个过程比较复杂，而且点火烧嘴和开工烧嘴均带有机械传动装置，在点火前要插入气化炉，在煤粉烧嘴投料成功后，还要退出开工点火烧嘴，且根据点火烧嘴和开工烧嘴不同特征，分别采用不同的燃料和助燃气体，使得整个点火开工过程复杂，设备价格较高，易损坏。虽然国内对气化炉烧嘴进行了大量的研究，但是还存在许多待解决的问题。比如点火和开工烧嘴分步进行投入，点火开工需切换不同类型的燃料和助燃气体，点火烧嘴容易烧损，工艺流程繁琐，控制逻辑复杂，高温高压密封困难等。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于气体燃料的开工一体化烧嘴，该烧嘴无需切换燃料与助燃气体，气化点火开工过程较为简单，且密封效果较好。

为达到上述目的，本发明所述的用于气体燃料的开工一体化烧嘴包括点火枪及烧嘴本体，烧嘴本体包括开工烧嘴及燃料气通道，其中，燃料气通道的上端密封且侧面设置有燃料入口，开工烧嘴的顶部密封，燃料气通道的下端经开工烧嘴的顶部插入并空套于开工烧嘴内，且燃料气通道与开工烧嘴之间形成氧气通道，开工烧嘴的侧面设置有与所述氧气通道相连通的氧气入口；

点火枪包括密封帽、密封头及点火杆，密封帽密封连接于密封头的顶部，点火杆的上端位于密封帽内，点火杆的下端穿过密封头插入于燃料气通道内，且点火杆的下端设置有高能点火器，密封头内设置有密封腔，密封腔的侧壁上设置有用于供点火杆穿过的通孔，点火杆的外壁与通孔的内壁之间通过螺纹连接，密封头的侧面设置有与密封腔相连通的密封氮气入口。

开工烧嘴的外壁上套接有法兰。

点火杆上设置有固定限位圈，其中，固定限位圈位于点火杆与燃料气通道之间。

点火杆下端的侧面设置有火焰检测器。

氧气通道下端的开口方向与开工烧嘴底部端面之间的夹角α为60°-90°。

点火杆的中部为凸起段，所述凸起段位于密封腔内，当需要点火时，点火杆向下移动，凸起段下侧的外壁与密封腔下侧的内壁之间螺纹密封连接，当点火完成后，点火杆向上移动，凸起段上侧的外壁与密封腔上侧的内壁之间螺纹密封连接。

密封氮入口处设置有安全泄放口。

点火杆的上端设置有手轮，手轮位于密封帽内。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的用于气体燃料的开工一体化烧嘴在具体工作时，燃料经燃料入口进入并沿燃料气通道下行，然后与经氧气入口进入并沿氧气通道下行而来的氧气在开工烧嘴末端混合，以形成氧气与燃料的混合区域，此时高能点火器放射出的高压电火花直接将混合燃料点燃，以实现点火操作，无需切换燃料与助燃气体，气化点火开工过程较为方便，控制较为简单。需要说的是，本发明采用燃料与助燃气体外混的燃料方式，大幅降低了烧嘴端部的热负荷，降低烧嘴烧蚀的风险，延长烧嘴的寿命，同时密封帽密封连接于密封头的顶部，密封腔的侧壁设置有用于供点火杆穿过的通孔，点火杆的外壁与该通孔的内壁之间通过螺纹连接，同时密封头的侧面设置有与密封腔相连通的密封氮入口，从而确保点火杆在退出后的密封性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为烧嘴本体下端的截面图；

图3a为点火时密封腔17的截面图；

图3b为点火后密封腔17的截面图；

图4为固定限位圈6的结构示意图。

其中，1为开工烧嘴、2为法兰、3为氧气通道、4为燃料气通道、5为点火杆、6为固定限位圈、7为点火枪、8为凸起段、9为高能点火器、10为氧气入口、11为燃料入口、12为密封氮入口、13为安全泄放口、14为手轮、15为密封台、16为密封帽、17为密封腔、18为火焰检测器、19为密封头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1、图2及图4，本发明所述的用于气体燃料的开工一体化烧嘴包括点火枪7及烧嘴本体，烧嘴本体包括开工烧嘴1及燃料气通道4，其中，燃料气通道4的上端密封且侧面设置有燃料入口11，开工烧嘴1的顶部密封，燃料气通道4的下端经开工烧嘴1的顶部插入并空套于开工烧嘴1内，且燃料气通道4与开工烧嘴1之间形成氧气通道3，开工烧嘴1的侧面设置有与所述氧气通道3相连通的氧气入口10；点火枪7包括密封帽16、密封头19及点火杆5，密封帽16密封连接于密封头19的顶部，点火杆5的上端位于密封帽16内，点火杆5的下端穿过密封头19插入于燃料气通道4内，且点火杆5的下端设置有高能点火器9，密封头19内设置有密封腔17，密封腔17的侧壁上设置有用于供点火杆5穿过的通孔，点火杆5的外壁与通孔的内壁之间通过螺纹连接，密封头19的侧面设置有与密封腔17相连通的密封氮气入口。

开工烧嘴1的外壁上套接有法兰2；点火杆5上设置有固定限位圈6，其中，固定限位圈6位于点火杆5与燃料气通道4之间；氧气通道3下端的开口方向与开工烧嘴1底部端面之间的夹角α为60°-90°；密封氮入口12处设置有安全泄放口13；点火杆5的上端设置有手轮14，手轮14位于密封帽16内。

烧嘴本体1的头部材质采用高温镍基合金钢；燃料气通道4内的工作介质为氢气、一氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯、乙炔及合成气中的一种或几种按任意比例混合的混合物。

燃料气通道4的顶部与密封头19之间通过法兰2连接；固定限位圈6与点火杆5之间相焊接，且固定限位圈6与燃料气通道4之间不接触，凸起段8的上端面为环形的密封台。

点火杆5在点火工作状态时，通过旋转手轮14，将点火杆5向下移动，以伸入到氧气与燃料气形成的混合区域内，点火完成后通过旋转手轮14，使得点火枪7向上运动，以脱离氧气与燃料气的混合区域。同时火焰检测器18实时检测点火是否成功，当点火成功时，则将检测到的火焰信号反馈给外部设备。

本发明还包括用于检测密封腔17内气体压力的压力检测装置，其中，密封腔17内的气压高于气化炉内压力2-8bar。

本发明的工作原理：

燃料经燃料入口11进入并沿燃料气通道4下行，然后与经氧气入口10进入并沿氧气通道3下行而来的氧气在开工烧嘴1末端混合，以形成氧气与燃料的混合区域，此时，高能点火器9放射出高压电火花直接将混合燃料点燃，使得气化炉升温升压，不需要再单独设置点火烧嘴来点燃开工烧嘴1，燃料一旦被点燃，火焰检测器18就会检测到火焰信号，即可实时反馈火焰信号给外部设备，操作简单，易控制。当煤粉主烧嘴投运后，开工烧嘴1即可退出，此时燃料气通道4和氧气通道3将会被常开的惰性气保护，防止回火，使烧嘴更加安全。

参考图3a，当点火杆5处于插入状态时，凸起段8的下侧与密封腔17的下侧螺纹密封连接，此时密封氮入口12不补充氮气，密封帽16处于拆卸状态，当点火杆5处于退出状态时，参考图3b，凸起段8上侧与密封腔17上侧的内壁之间通过螺纹密封连接，起到一级密封作用，同时凸起段上的密封台与密封腔17的内壁之间紧密贴合，起到二级密封作用，密封帽16与密封头19之间通过螺栓垫片密封，同时通过密封氮入口12向密封腔17内补充密封氮气，起到三级密封的作用。