一种套管喷嘴的制作方法

本实用新型涉及气化装置技术领域，更具体地，涉及一种用于气化炉的套管喷嘴。

背景技术：

煤粉加氢气化的喷嘴一般包括氢气管道、氧气管道和煤粉管道，这三条管道按照一定角度进入气化炉内发生煤加氢气化反应。目前，煤粉加氢气化的喷嘴主要有两种形式，一体式喷嘴和分体式喷嘴，从喷嘴紧凑程度上来看，一体式喷嘴占有绝对优势。一体式喷嘴又分为内混式喷嘴和外混式喷嘴，相比内混式喷嘴结构，外混式喷嘴结构无需高温燃烧腔，避免了选材的难题。目前使用的一体式外混喷嘴结构是将氢气管道、氧气管道和煤粉管道全部包裹在一个直径很大的金属筒中，氢气管道中的氢气是经外部热源加热到一定高温后再进入一体式外混喷嘴的金属筒中，形成一种以氢气流道为中心，外围是氧气流道的环氧氢气流道形式，煤粉则单独经煤粉管道并与环氧氢气管道呈一定角度喷入气化炉，这样的布置，为防止煤粉受到高温氢气的影响，一般煤粉管道和氢气管道之间要保持足够的距离并设置循环水冷却管道以保证煤粉管道处于较低的温度，这样就会不可避免的需要加大整体喷嘴的直径，喷嘴较大且质量很重，检修和更换都会存在一定难度。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种套管喷嘴，该套管喷嘴直径较小、重量较轻，方便维修和更换，以解决现有技术中存在的技术问题。

根据本实用新型，提供一种套管喷嘴，包括点火管道、氧气管道、氢气管道、煤粉管道、氧气输送管道和氢气输送管道，所述氧气管道套设在所述点火管道的外部，所述氢气管道套设在所述氧气管道的外部，所述氧气管道和氢气管道的第一端为出气口，所述氧气管道和氢气管道的第二端为封堵端，所述氢气管道的第二端伸出所述氧气管道的第二端，所述点火管道依次穿过所述氧气管道的第二端和氢气管道的第二端；

所述氧气管道的第二端与所述氧气输送管道相连通，所述氢气管道的第二端与所述氢气输送管道相连通，所述煤粉管道汇接于所述点火管道上，所述煤粉管道与所述点火管道的汇接处靠近所述氢气管道的第二端位置处。

优选地，所述氧气管道的第一端和所述氢气管道的第一端均为锥形缩口。

优选地，所述氧气管道的锥形缩口的锥形面与其轴线之间的夹角为0°-15°，所述氢气管道的锥形缩口的锥形面与其轴线之间的夹角为40°-70°。

优选地，所述氧气管道的锥形缩口与所述氢气管道的锥形缩口长度相等。

优选地，所述氧气管道锥形缩口的缩口端直径为所述氧气管道直径的3/5-4/5，所述氢气管道锥形缩口的缩口端直径为所述氢气管道直径的3/5-4/5。

优选地，所述氧气输送管道连接所述氧气管道的端面与所述氧气管道的第二端端面相切合，所述氢气输送管道连接所述氢气管道的端面与所述氢气管道的第二端端面相切合。

优选地，所述氧气输送管道与所述氧气管道的轴线之间的夹角为70°-80°，所述氢气输送管道与所述氢气管道的轴线之间的夹角为70°-80°。

优选地，所述煤粉管道包括弧形段和直线形段，所述煤粉管道通过所述弧形段汇接于所述点火管道上，所述弧形段所对应的圆心角为10°-25°。

优选地，所述煤粉管道与所述氧气输送管道在周向间隔180°设置，所述氢气输送管道与所述氧气输送管道在周向间隔20°-40°设置。

优选地，所述煤粉管道、所述点火管道、所述氧气管道以及所述氢气管道均选用设有耐磨衬里的碳钢管。

本实用新型提供的套管喷嘴，将煤粉管道与点火管道汇接在一起后，外部依次套设氧气管道和氢气管道，形成一体式结构，减少了喷嘴的管道所占用的空间，并使喷嘴的直径减小，降低了喷嘴的重量，方便维修和更换。喷嘴直径减小能够减小在气化炉上用于安装喷嘴的开孔直径，降低气化炉热应力对喷嘴数量的限制，能够增加气化炉上的喷嘴安装数量，有利于气化炉的放大设计以及增加气化炉的整体负荷。同时，该套管喷嘴在使用时，气体均可以低温进入管道，减少了管道的烧蚀几率，延长了喷嘴的使用寿命。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出了根据本实用新型实施例的套管喷嘴的主视图。

图2示出了根据本实用新型实施例的套管喷嘴的俯视图。

图3为图1中a-a处的剖面图。

图4为图2中b-b处的剖视图。

图5为图2中c-c处的剖视图。

图中：点火管道1、氧气管道2、氢气管道3、煤粉管道4、直线形段41、弧形段42、氧气输送管道5、氢气输送管道6。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

参照图1至图5，本实用新型提供一种套管喷嘴，用于安装在气化炉的筒壁上，所述一体化套管喷嘴包括点火管道1、氧气管道2、氢气管道3、煤粉管道4、氧气输送管道5和氢气输送管道6，氧气管道2套设在点火管道1的外部，氢气管道3套设在氧气管道2的外部，氧气管道2的第一端和氢气管道3的第一端为出气口，氧气管道2的第二端和氢气管道3的第二端为封堵端，氢气管道3的第二端伸出氧气管道2的第二端，氢气管道3的第二端与氧气管道2的第二端间隔预设距离设置，点火管道1依次穿过氧气管道2的第二端和氢气管道3的第二端。本实施例中，点火管道1、氧气管道2以及氢气管道3的第一端相平齐。氧气管道2的第二端与氧气输送管道5相连通，氧气输送管道5用于将外部供应的氧气输送至氧气管道2内。氢气管道3的第二端与氢气输送管道6相连通，氢气输送管道6用于将外部供应的氢气输送至氢气管道3内。煤粉管道4汇接于点火管道1上，煤粉管道4与点火管道1的汇接处靠近氢气管道3的第二端位置处。其中，煤粉管道4与点火管道1的汇接处至点火管道1的第一端之间的点火管道作为煤粉输送和点火杆共用管道，这样的设计可以节省管道所占用的空间，进而减少整个喷嘴的直径。点火管道1设置在中心位置，能够使得进入气化炉的煤粉可以直接被外围呈现一定角度的氢气流冲击分散，在气化炉内更好地扩散和与气体接触发生气化反应，使得气化炉内的反应程度更加彻底和完全。

点火管道1为直线型管道，可以避免输送煤粉时煤粉对管道内壁的冲蚀损坏，延长管道的使用寿命，同时，点火管道1为直线型管道也方便于直线型的点火杆从点火管道1的后部向前插入进入气化炉。直线型的点火杆插入到点火管道1第一端的出气口位置后，在气化炉内通入氢气和氧气后及时点火，使得氢气和氧气发生燃烧并加热过剩氢气，促进气化反应的发生。同时，气化炉点燃后，方便点火杆迅速退出点火管道1前段用于输送煤粉的共用管道区域，留在点火管道1的后段，为煤粉的输送提供通路，也防止点火杆烧损情况的发生。

汇接于点火管道1上的煤粉管道4包括弧形段42和直线形段41，煤粉管道4通过弧形段42汇接于点火管道1上，弧形段42所对应的圆心角为10°-25°，其目的为使煤粉管道4呈较小的弯曲程度，降低煤粉输送阻力，有利于煤粉的稳定输送，本实施例中，弧形段42所对应的圆心角为25°。煤粉管道4的直线型段可以减少煤粉输送阻力。煤粉管道4和点火管道1选用设有耐磨衬里的碳钢管，可以承受煤粉的高速磨蚀，并且其光滑的表面可以保障管道内的煤粉不会粘在管道内壁上，避免煤粉滞留在管道内引发管道堵塞。

氧气管道2套设在点火管道1的外部，与点火管道1同心设置，参照图3和图5，氧气管道2的内壁与点火管道1的外壁之间为氧气流通通道。氧气管道2选用设有耐磨衬里的碳钢管，可以防止氧腐蚀、生锈或起火等现象的发生，氧气管道2的直径根据氧气用量进行确定。氧气管道2的第二端与氧气输送管道5相连通，氧气输送管道5连接氧气管道2的端面与氧气管道2的第二端端面相切合，本实施例中，氧气管道2的第二端设有封板形成封堵端，封板上设有进气孔，该进气孔与氧气管道2的内壁相切，氧气输送管道5通过该进气孔与氧气管道2相连通。氧气输送管道5与氧气管道2的轴线之间的夹角为70°-80°，以便于减缓氧气气流对氧气管道2内壁的冲蚀并推动气体旋转分散于环形管道内，氧气输送管道5穿过氢气管道3的管壁向外延伸。本实施例中，氧气输送管道5与煤粉管道4在周向间隔180°设置，即氧气输送管道5与煤粉管道4朝向相反方向延伸，便于管道的布置和方便喷嘴的加工。

氧气管道2的第一端为锥形缩口，氧气管道2的锥形缩口的锥形面与其轴线之间的夹角为0°-15°，氧气管道2锥形缩口的缩口端直径为氧气管道2直径的3/5-4/5。氧气管道2的第一端设置锥形缩口，能够促使氧气气流加速喷入气化炉，以避免或减少氧气与煤粉的接触，降低碳氧化物生成的几率，减少煤粉中的碳损失，提高气化反应后有效气体的碳转化率。

氢气管道3套设在氧气管道2的外部，与点火管道1以及氧气管道2同心设置，参照图3和图4，氢气管道3的内壁与氧气管道2的外壁之间为氢气流通通道。氢气管道3选用设有耐磨衬里的碳钢管，可以防止氢腐蚀等现象的发生，氢气管道3的直径根据氢气用量进行确定。氢气管道3的第二端与氢气输送管道6相连通，氢气输送管道6连接氢气管道3的端面与氢气管道的第二端端面相切合，本实施例中，氢气管道3的第二端设有封板形成封堵端，封板上设有进气孔，该进气孔与氢气管道3的内壁相切，氢气输送管道6通过该进气孔与氢气管道3相连通。氢气输送管道6与氢气管道3的轴线之间的夹角为70°-80°，以便于减缓氢气气流对氢气管道3内壁的冲蚀并推动气体旋转分散于环形管道内。氢气输送管道6与氧气输送管道5在周向间隔20°-40°设置，便于管道的布置和方便喷嘴的加工。

氢气管道3的第一端为锥形缩口，氢气管道3的锥形缩口的锥形面与其轴线之间的夹角为40°-70°，氢气管道3锥形缩口的缩口端直径为氢气管道3直径的3/5-4/5。氢气管道3的第一端设置锥形缩口，能够使进入气化炉的氢气快速和进入气化炉的氧气发生燃烧反应，将氧气消耗完全，并加热过剩的氢气，促进煤粉加氢气化反应的发生。本实施例中，氢气管道3的锥形缩口与氧气管道2的锥形缩口长度相等。

本实用新型提供的套管喷嘴，通过将煤粉管道与点火管道汇接在一起，以及在点火管道外部依次套设氧气管道和氢气管道，形成一体式结构，减少了喷嘴的管道所占用的空间，相较于目前使用的一体式外混喷嘴，该套管喷嘴的直径可以缩减到原来的1/5/-1/2，喷嘴的直径大大减小，降低了单个喷嘴的重量，方便喷嘴的维修和更换。喷嘴直径减小能够减小在气化炉上用于安装喷嘴的开孔直径，降低气化炉热应力对喷嘴数量的限制，能够增加气化炉上的喷嘴安装数量，有利于气化炉的放大设计以及增加气化炉的整体负荷。同时，该套管喷嘴在使用时，气体均可以低温进入管道，减少了管道的烧蚀几率，延长了喷嘴的使用寿命。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。