一种喷嘴冷却装置的制作方法

1.本实用新型涉及加压气流床气化技术领域，特别是涉及一种喷嘴冷却装置。


背景技术：

2.煤炭气化是对煤炭进行化学加工的重要方法，在所有的煤炭气化技术中，高压、大容量气流床气化技术，显示了良好的经济和社会效益，代表着发展趋势，是现在最清洁的煤利用技术之一，是洁净煤技术的龙头和关键。
3.气流床气化中是以煤或有机质为原料，氧气为气化剂，有机质以粉态或浆态通过喷嘴与氧气喷入气化炉燃烧室中，瞬间发生燃烧反应和气化反应，反应区温度高达2000℃左右。由于喷嘴长期处于高温环境中。其端部很容易因高温高压损坏，致使气化炉无法正常运行，因此采用冷却水进行循环冷却，对喷嘴进行冷却保护，以延长喷嘴的使用寿命。
4.而目前技术中的冷却水系统，其压力低于气化炉内压力，所以当喷嘴冷却水盘管损坏或因循环冷却水断水导致盘管损坏后，气化炉内的高温高压的合成气就会窜至循环冷却水管线，造成管线高温破裂，而引发火灾爆炸及人员伤亡。
5.因此，如何提升气化炉的喷嘴的冷却系统的工作稳定性与安全性，是本本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供一种喷嘴冷却装置，以解决现有技术中气化炉的喷嘴冷却系统的工作稳定性与安全性差的问题。
7.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种喷嘴冷却装置，包括冷却回路、冷却水泵及近临界组件；
8.所述冷却回路包括冷却水槽、喷嘴冷却腔、进口支管、出口支管；
9.冷却水通过所述进口支管从所述冷却水槽流入所述喷嘴冷却腔，并通过所述出口支管从所述喷嘴冷却腔流入所述冷却水槽；
10.所述冷却水泵安装于所述冷却回路上；
11.所述近临界组件使所述冷却回路中的冷却水处于近临界水状态；所述近临界组件包括压力调节器及温控器；
12.所述压力调节器通过压力调节阀与所述冷却水槽相连，所述温控器对所述冷却水槽控温。
13.可选地，在所述的喷嘴冷却装置中，所述压力调节器为氮气压力调节器。
14.可选地，在所述的喷嘴冷却装置中，所述温控器为中压蒸汽温控器。
15.可选地，在所述的喷嘴冷却装置中，所述冷却水槽还包括液位传感器。
16.可选地，在所述的喷嘴冷却装置中，还包括压差传感器；
17.所述压差传感器用于获得所述冷却水槽与所述喷嘴冷却腔对应的气化炉的压差；
18.所述压差传感器与所述压力调节器相连。
19.可选地，在所述的喷嘴冷却装置中，还包括进出口切断阀；
20.所述进出口切断阀设置于所述进口支管及所述出口支管上。
21.可选地，在所述的喷嘴冷却装置中，所述进口支管和/或所述出口支管对应装设流量传感器。
22.可选地，在所述的喷嘴冷却装置中，所述进口支管和/或所述出口支管对应装设多个流量传感器。
23.可选地，在所述的喷嘴冷却装置中，所述进口支管及所述出口支管均对应装设所述流量传感器；
24.所述喷嘴冷却装置还包括流量差传感器；
25.所述流量差传感器用于获得所述出口支管及所述进口支管的流量差；
26.所述流量差传感器与所述进出口切断阀相连。
27.可选地，在所述的喷嘴冷却装置中，所述进口支管对应的流量传感器与所述进出口切断阀相连。
28.本实用新型所提供的喷嘴冷却装置包括冷却回路、冷却水泵及近临界组件；所述冷却回路包括冷却水槽、喷嘴冷却腔、进口支管、出口支管；冷却水通过所述进口支管从所述冷却水槽流入所述喷嘴冷却腔，并通过所述出口支管从所述喷嘴冷却腔流入所述冷却水槽；所述冷却水泵安装于所述冷却回路上；所述近临界组件使所述冷却回路中的冷却水处于近临界水状态；所述近临界组件包括压力调节器及温控器；所述压力调节器通过压力调节阀与所述冷却水槽相连，所述温控器对所述冷却水槽控温。
29.本实用新型中，为了避免盘管损坏后引发的事故风险，利用所述近临界组件将装置中的冷却水转变为近临界态水，也即采用高温高压的近临界水作为冷却水保护气化炉的喷嘴，冷却水系统中的近临界水压力高于气化炉，降低了喷嘴端盖承受的内外压差，同时冷却水的温度由原来的常温常压提至高温高压状态，也降低了喷嘴在现有技术中由于两侧温差导致的结构热应力，有助于提高喷嘴的工作稳定性，延长喷嘴使用寿命，同时避免了喷嘴损坏造成的合成气的外泄，提高了系统的安全性。
附图说明
30.为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本实用新型提供的喷嘴冷却装置的一种具体实施方式的结构示意图；
32.图2为本实用新型提供的喷嘴冷却装置的另一种具体实施方式的结构示意图；
33.图3为本实用新型提供的喷嘴冷却装置的又一种具体实施方式的结构示意图；
34.图4为本实用新型提供的喷嘴冷却装置的一种具体实施方式的管路结构示意图。
具体实施方式
35.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分
实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.本实用新型的核心是提供一种喷嘴冷却装置，其一种具体实施方式的结构示意图如图1所示，称其为具体实施方式一，包括冷却回路、冷却水泵10 及近临界组件60；
37.所述冷却回路包括冷却水槽20、喷嘴冷却腔30、进口支管40、出口支管 50；
38.冷却水通过所述进口支管40从所述冷却水槽20流入所述喷嘴冷却腔30，并通过所述出口支管50从所述喷嘴冷却腔30流入所述冷却水槽20；
39.所述冷却水泵10安装于所述冷却回路上；
40.所述近临界组件60使所述冷却回路中的冷却水处于近临界水状态；所述近临界组件60包括压力调节器61及温控器62；
41.所述压力调节器61通过压力调节阀与所述冷却水槽20相连，所述温控器 62对所述冷却水槽20控温。
42.所述冷却水泵10可以安装在所述冷却回路中的任一两个结构之间，保障冷却水在所述冷却回路中循环流动。
43.所述进口支管40及所述出口支管50仅指输入与输出所述喷嘴冷却腔30 中的一小段支管。所述近临界组件60通过对所述冷却水槽20升压升温，使所述冷却水槽20中的冷却水保持在近临界状态，所述近临界状态为在高压下，温度在150摄氏度至374摄氏度的液态水，当然，具体的温度和压力可根据实际情况做相应调整。
44.优选地，所述压力调节器61为氮气压力调节器61，氮气稳定安全，压力调节精度更高。具体地，所述压力调节器61通过第一压力调节阀61a及第二压力调节阀61b与所述冷却水槽20相连，所述第一压力调节阀61a及所述第二压力调节阀61b其中的一个负责补充氮气提高所述冷却水槽20内压力，另一个负责连接放空管线从而降低所述冷却水槽20内压力。当然，也可根据实际情况选用其他压力调节器61。
45.还有，所述温控器为中压蒸汽温控器，也即利用所述喷嘴冷却装置所在的气化炉的中压蒸汽系统实现对所述冷却水槽20的升温，达成更好的能量利用效率，节约能源，降低成本，当然也可根据实际需要选用其他温控手段。
46.作为一种优选实施方式，所述冷却水槽20还包括液位传感器21。所述液位传感器21用于监测所述冷却水槽20内的液位，避免液位异常(过高或过低)。
47.优选地，所述喷嘴冷却装置还包括显示组件，所述喷嘴冷却装置中的各种传感器或仪器相连，如前文中所述的液位传感器21、所述压力调节器61及所述控温器。
48.进一步地，还包括进出口切断阀80；
49.所述进出口切断阀80设置于所述进口支管40及所述出口支管50上。
50.所述进出口切断阀80包括至少两个阀门，分别控制所述进口支管40的冷却液流通及所述出口支管50的冷却液流通。安设所述进出口切断阀80后，当装置中的参数异常时，可立刻通过所述进出口切断阀80切断所述喷嘴冷却腔 30与冷却回路中其他结构的通路，即便所述喷嘴冷却腔30发生意外，也不至于将危害向其他区域扩散，控制受害规模，减少意外发生时的损失，提高装置的工作安全性。
51.本实用新型所提供的喷嘴冷却装置包括冷却回路、冷却水泵10及近临界组件60；所述冷却回路包括冷却水槽20、喷嘴冷却腔30、进口支管40、出口支管50；冷却水通过所述
进口支管40从所述冷却水槽20流入所述喷嘴冷却腔30，并通过所述出口支管50从所述喷嘴冷却腔30流入所述冷却水槽20；所述冷却水泵10安装于所述冷却回路上；所述近临界组件60使所述冷却回路中的冷却水处于近临界水状态；所述近临界组件60包括压力调节器61及温控器62；所述压力调节器61通过压力调节阀与所述冷却水槽20相连，所述温控器62对所述冷却水槽20控温。本实用新型中，为了避免盘管损坏后引发的事故风险，利用所述近临界组件60将装置中的冷却水转变为近临界态水，也即采用高温高压的近临界水作为冷却水保护气化炉的喷嘴，冷却水系统中的近临界水压力高于气化炉，降低了喷嘴端盖承受的内外压差，同时冷却水的温度由原来的常温常压提至高温高压状态，也降低了喷嘴在现有技术中由于两侧温差导致的结构热应力，有助于提高喷嘴的工作稳定性，延长喷嘴使用寿命，同时避免了喷嘴损坏造成的合成气的外泄，提高了系统的安全性。
52.在具体实施方式一的基础上，进一步对所述喷嘴冷却装置做改进，得到具体实施方式二，包括冷却回路、冷却水泵10及近临界组件60；
53.所述冷却回路包括冷却水槽20、喷嘴冷却腔30、进口支管40、出口支管 50；
54.冷却水通过所述进口支管40从所述冷却水槽20流入所述喷嘴冷却腔30，并通过所述出口支管50从所述喷嘴冷却腔30流入所述冷却水槽20；
55.所述冷却水泵10安装于所述冷却回路上；
56.所述近临界组件60使所述冷却回路中的冷却水处于近临界水状态；所述近临界组件60包括压力调节器61及温控器62；
57.所述压力调节器61通过压力调节阀与所述冷却水槽20相连，所述温控器 62对所述冷却水槽20控温；
58.还包括压差传感器70；
59.所述压差传感器70用于获得所述冷却水槽20与所述喷嘴冷却腔30对应的气化炉的压差；
60.所述压差传感器70与所述压力调节器61相连。
61.本具体实施方式与上述具体实施方式的区别在于，本具体实施方式中，增设了所述压差传感器70，并通过所述压差传感器70给所述压力调节器61传输压差信号，其余结构均与上述具体实施方式相同，在此不再展开赘述。
62.本具体实施方式中，增设了所述压差传感器70，所述压差传感器70用于获知所述冷却水槽20的气压与所述喷嘴冷却腔30对应的气化炉的压力之差，由于所述喷嘴的两侧分别是所述喷嘴冷却腔30及所述气化炉，为保障所述喷嘴本身的结构不至于被所述两侧的压力差挤破或变形，应使两侧压力差距不大，进一步地，为防止出现泄漏时，气化炉中的流体倒灌进所述冷却回路，所述冷却水槽20中的压力应稍微大于所述气化炉的压力，换言之，使用所述压差传感器70控制所述压力调节器61，可进一步提高装置的工作稳定性与安全性。
63.在具体实施方式二的基础上，进一步对所述喷嘴冷却装置的进口支管40、出口支管50增设相关监控用组件，得到具体实施方式三，其结构示意图如图 3所示，包括冷却回路、冷却水泵10及近临界组件60；
64.所述冷却回路包括冷却水槽20、喷嘴冷却腔30、进口支管40、出口支管 50；
65.冷却水通过所述进口支管40从所述冷却水槽20流入所述喷嘴冷却腔30，并通过所述出口支管50从所述喷嘴冷却腔30流入所述冷却水槽20；
66.所述冷却水泵10安装于所述冷却回路上；
67.所述近临界组件60使所述冷却回路中的冷却水处于近临界水状态；所述近临界组件60包括压力调节器61及温控器62；
68.所述压力调节器61通过压力调节阀与所述冷却水槽20相连，所述温控器 62对所述冷却水槽20控温；
69.还包括压差传感器70；
70.所述压差传感器70用于获得所述冷却水槽20与所述喷嘴冷却腔30对应的气化炉的压差；
71.所述压差传感器70与所述压力调节器61相连；
72.所述进口支管40和/或所述出口支管50对应装设流量传感器。
73.本具体实施方式与上述具体实施方式的区别在于，本具体实施方式中，增设了为所述进口支管40和/或所述出口支管50增设了流量传感器，其余结构均与上述具体实施方式相同，在此不再展开赘述。
74.本具体实施方式中，所述进口支管40及所述出口支管50均可安装所述流量传感器，所述流量传感器获得的流量数据可通过显示组件进行显示，方便油管工作人员查看，监控管道中的流量，或者将采集到的流量数据直接发至相关处理器，以便及时发现流量异常，避免异常发现不及时导致造成进一步的设备损坏或安全事故。
75.作为一种优选实施方式，本具体实施方式中的所述进口支管40和/或所述出口支管50对应装设多个流量传感器(可结合图3，所述进口支管40对应的流量传感器图中标注41，所述出口支管50对应的流量传感器图中标注51)。优选地，所述进口支管40及所述出口支管50各装设三个所述流量传感器，而所述进口支管40的流量及所述出口支管50的流量取对应的流量传感器的平均值，可大大提升测量准确性。
76.当所述进口支管40及所述出口支管50均对应装设所述流量传感器时，还存在一种优选实施方式，即所述喷嘴冷却装置还包括流量差传感器90；
77.所述流量差传感器90用于获得所述出口支管50及所述进口支管40的流量差；
78.所述流量差传感器90与所述进出口切断阀80相连。
79.换言之，通过监控所述出口支管50与所述进口支管40的流量差，判断所述喷嘴冷却腔30是否完好，若所述出口支管50的流量与所述进口支管40的流量差值超过预设的测量误差，则所述喷嘴冷却腔30存在泄露，此时应立即关闭所述进出口切断阀80，避免发生意外，提升装置的安全性。
80.所述流量传感器及所述流量差传感器90均可以与前文所述的显示组件相连接，使工作人员更好掌握装置的运行状况。
81.当然，还可所述进口支管40对应的流量传感器与所述进出口切断阀80相连。也就是说，当所述进口支管40的流量明显超出正常范围时，可能是所述进口支管40的前级管线发生破损或堵塞，也应及时关闭所述进出口切断阀80，进一步提升了装置的工作安全性。
82.图4为本实用新型的一种具体实施方式的管线示意图，其中除了前文中提到的各种结构，还包括换热器22、进口压力传感器42及出口温度传感器52；
83.所述换热器22用于将从所述喷嘴冷却腔30流出的高温水进行与外部的热交换，从而实现水冷却，所述进口压力传感器42用于测量所述进口支管40的水压，所述出口温度传
感器52用于测量所述出口支管50的水温，需要注意的是，图4中的各个组件，可能是组件本身，也可能是组件与其他结构的连接点位。
84.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
85.需要说明的是，在本说明书中，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。
86.以上对本实用新型所提供的喷嘴冷却装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。