一種采用新型噴頭的水煤漿工藝噴嘴的制作方法
【專利摘要】一種采用新型噴頭的水煤漿工藝噴嘴，包括噴頭，所述噴頭包括由內(nèi)向外依次同心設(shè)置的中心氧噴頭、煤漿噴頭和外氧噴頭，所述外氧噴頭的端面為圓弧狀，且圓弧向外端拱起；所述煤漿噴頭包括分體加工并焊接在一起的煤漿噴頭后段和煤漿噴頭前段，所述煤漿噴頭前段的內(nèi)錐孔壁面鑲有耐磨鑲套，所述耐磨鑲套通過(guò)煤漿噴頭后段和煤漿噴頭前段內(nèi)部連接處形成的定位臺(tái)階定位；本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)減少了噴頭龜裂或燒穿的風(fēng)險(xiǎn)，具有耐磨和使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種采用新型噴頭的水煤漿工藝噴嘴

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及水煤漿工藝噴嘴【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種采用新型噴頭的水煤漿工藝噴嘴。

【背景技術(shù)】
[0002]工藝噴嘴屬于水煤漿加壓氣化技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備，也是整個(gè)煤氣化系統(tǒng)和煤化工行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備之一。所有參于煤氣化反應(yīng)的物料(中心氧、水煤漿、外氧)均需通過(guò)工藝噴嘴連續(xù)不斷的噴入氣化爐內(nèi)。
[0003]工藝噴嘴一般有兩種使用方式，一種是使用時(shí)裝于氣化爐頂部，稱為垂直單噴式工藝噴嘴。另一種是在氣化爐爐身圓周對(duì)置安裝的形式，稱為對(duì)置式工藝噴嘴。但是兩種工藝噴嘴從功能和原理上是一樣的，結(jié)構(gòu)上也沒(méi)有什么較大的區(qū)別。
[0004]接合工藝噴嘴簡(jiǎn)圖1，對(duì)氣化爐工藝噴嘴的工作原理簡(jiǎn)述如下:
[0005]工藝噴嘴是安裝在水煤漿加壓氣化爐上配套使用的，在安裝工藝噴嘴之前應(yīng)保證氣化爐內(nèi)溫度在800?1000°C左右。安裝時(shí)首先將工藝噴嘴N4和N5 口與對(duì)應(yīng)的冷卻水管路通過(guò)金屬軟管連接好，保證冷卻水能夠正常循環(huán)，達(dá)到冷卻效果。然后將工藝噴嘴裝入氣化爐對(duì)應(yīng)位置，用螺栓將工藝噴嘴安裝法蘭FL和氣化爐爐頂法蘭壓緊達(dá)到密封要求。工藝噴嘴固定好后，將中心氧接管與工藝噴嘴NI接口接好，并用螺栓壓緊保證密封要求；將水煤漿接管與工藝噴嘴N2接口接好，并用螺栓壓緊保證密封要求；將外環(huán)管氧管線與工藝噴嘴N3接口接好，并用螺栓壓緊保證密封要求。所有管線接好后，將三種物料(中心氧、水煤漿、外氧)按DCS控制系統(tǒng)的要求通入管道內(nèi)經(jīng)工藝噴嘴頭部噴頭導(dǎo)向和預(yù)混合后噴出。物料一經(jīng)噴出工藝噴嘴后在氣化爐內(nèi)高溫(800?1000°C )、高壓(4.0Mpa左右或6.0Mpa左右)、富氧(99.9%純氧)環(huán)境下瞬間發(fā)生裂解反應(yīng)，生成合成氣(Co+H)、高溫溶渣、和部分其它氣體等，正常裂解反應(yīng)后爐內(nèi)溫度將保持在1350°C左右(根據(jù)原料煤的不同，爐內(nèi)裂解反應(yīng)溫度有一定的偏差)，爐內(nèi)壓力將保持在(4.5Mpa或6.5Mpa)左右。在工藝噴嘴整個(gè)工作過(guò)程中冷卻水將不間斷的循環(huán)對(duì)工藝噴嘴外環(huán)氧噴頭端部進(jìn)行冷卻。
[0006]由于工藝噴嘴外氧噴頭03在整個(gè)工藝噴嘴的最前面，直接與爐內(nèi)高溫、高壓、高蝕氣體接觸，其強(qiáng)度、耐腐蝕能力等均直接影響整個(gè)工藝噴嘴的使用壽命和使用效果。目前使用的大多數(shù)工藝噴嘴其外氧噴頭03端面為平面結(jié)構(gòu)，端面面積較大，受高溫?zé)g的區(qū)域也就比較大，這樣在通入同樣大小的冷卻水的情況下，其冷卻效果相對(duì)較差，所以就比較容易因溫度過(guò)高造成外環(huán)氧噴頭端面燒蝕龜裂或燒穿，燒穿后冷卻水如果大量的噴入氣化爐內(nèi)，在爐內(nèi)高溫環(huán)境下會(huì)分解生成大量的氫氣，這樣就會(huì)有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。同時(shí)使用過(guò)程中因氣化爐內(nèi)高壓的做用力造成端面凹陷的現(xiàn)像較多，端面凹陷后就會(huì)造成內(nèi)部冷卻水腔減少，冷卻水流量減少的情況，這樣冷卻效果肯定會(huì)變差，從而加快了外環(huán)氧噴頭端面燒蝕或燒穿的危險(xiǎn)。
[0007]另一個(gè)問(wèn)題就是煤漿噴頭02磨損較快造成壓力差發(fā)生變化的情況也比較嚴(yán)重。因?yàn)橐慌_(tái)氣化爐的日用煤量大約在1500噸左右，這些煤被磨成很細(xì)微的粉未后與水和一些添加劑混合成水煤漿，然后將這些水煤漿通過(guò)工藝噴嘴的煤漿噴頭源源不斷的噴入氣化爐內(nèi)。水煤漿通過(guò)煤漿噴頭口部時(shí)的初速度大約在120M/S左右，加之水煤漿里有60%左右(與添加劑效果有關(guān))為煤的固體顆粒物，這樣高速長(zhǎng)時(shí)間的從噴口噴出，勢(shì)必會(huì)造成煤漿噴頭02 口部磨損變大，那么在水煤漿管道壓力、流量不變的情況下，噴頭口部尺寸的變化就會(huì)造成水煤漿噴出壓力的降底，而且這種降底是連續(xù)的，這樣就會(huì)造成整個(gè)水煤漿氣化系統(tǒng)的操作工況發(fā)生變化，給正常操作帶來(lái)較大困難或不能正常操作。最危險(xiǎn)的情況還有可能造成爐內(nèi)高溫、高壓氣體的倒灌，造成安全事故。
[0008]前期受加工工藝等原因的限制，工藝噴嘴內(nèi)盤管04、外盤管05，均采用多段拼焊而成，在氣化爐內(nèi)高溫、高壓環(huán)境下使用一段時(shí)間后，經(jīng)常會(huì)從焊縫處發(fā)生開裂，造成工藝噴嘴冷卻水泄漏到氣化爐內(nèi)，從而造成工藝噴嘴外氧頭03端面冷卻不足而燒壞的現(xiàn)像較為普遍。成為制約工藝噴嘴安全、長(zhǎng)周期運(yùn)行的一個(gè)瓶頸。
[0009]另一個(gè)由于工藝噴嘴運(yùn)行一個(gè)周期(正常運(yùn)行在45?60天左右)后就要拆下來(lái)進(jìn)行檢修，如果運(yùn)行不太正常的話運(yùn)行時(shí)間將會(huì)更短，裝上去幾個(gè)小時(shí)就拆下來(lái)的情況也時(shí)有發(fā)生。由于工藝噴嘴與氣化爐爐頂法蘭的密封采用的是機(jī)械式硬密封，這樣頻繁的拆裝經(jīng)常會(huì)造成法蘭密封面001處壓傷或其它形式的損壞，另一個(gè)原因由于法蘭多為15CrMo材質(zhì)，該材質(zhì)在長(zhǎng)期高溫、高蝕氣體環(huán)境下工作本身就會(huì)產(chǎn)生氧化或銹蝕的情況，經(jīng)常會(huì)有一層一層的氧化皮脫落，造成密封斜面001尺寸變大，從而造成工藝噴嘴和氣化爐之間的密封連接失效，使氣化爐內(nèi)有害氣體外泄，對(duì)操作人員造成傷害，同時(shí)存在一定的安全隱患。更主要的是一旦有氣體泄露，氣化爐內(nèi)的高溫氣體就會(huì)向泄露處聚集，從而造成氣化爐頂部超溫，更進(jìn)一步加快了氣化爐爐頂法蘭和工藝噴嘴安裝法蘭的燒損。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種采用新型噴頭的水煤漿工藝噴嘴，減少了噴頭龜裂或燒穿的風(fēng)險(xiǎn)，具有耐磨和使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。
[0011]為達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0012]一種采用新型噴頭的水煤漿工藝噴嘴，包括噴頭，所述噴頭包括由內(nèi)向外依次同心設(shè)置的中心氧噴頭01、煤漿噴頭02和外氧噴頭03，所述外氧噴頭03的端面為圓弧狀，且圓弧向外端拱起；所述煤漿噴頭02包括分體加工并焊接在一起的煤漿噴頭后段02-1和煤漿噴頭前段02-3，所述煤漿噴頭前段02-3的內(nèi)錐孔壁面鑲有耐磨鑲套02-2，所述耐磨鑲套02-2通過(guò)煤漿噴頭后段02-1和煤漿噴頭前段02-3內(nèi)部連接處形成的定位臺(tái)階定位。
[0013]所述工藝噴嘴還包括盤繞在外氧噴頭03外周圈的內(nèi)盤管04和盤繞在內(nèi)盤管04外的外盤管05，所述內(nèi)盤管04和外盤管05由一整根管彎制成形。
[0014]所述工藝噴嘴還包括安裝法蘭FL，所述安裝法蘭FL的密封槽內(nèi)堆焊有不銹鋼材料并設(shè)置有密封面001。
[0015]所述耐磨鑲套02-2的材料為金屬陶瓷材料。
[0016]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0017]I)本實(shí)用新型外氧噴頭03其端面為圓弧狀，能有效分散來(lái)自爐內(nèi)的壓力作用力，同時(shí)沒(méi)有了現(xiàn)有工藝噴嘴外氧噴頭03上的尖角結(jié)構(gòu)，減少了外氧噴頭03在冷熱交變工況下的應(yīng)力集中現(xiàn)像，減少了外氧噴頭端面龜裂的潛在風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)改用弧形結(jié)構(gòu)后可以將外氧噴頭03端部水夾套的通水面積增大一倍左右，這樣同一時(shí)間內(nèi)參與為外氧噴頭07前端面冷卻的水量就會(huì)加大，冷卻效果就會(huì)有效提高，以保證外氧噴頭03端面不會(huì)因過(guò)燒而造成龜裂或燒穿。
[0018]2)本實(shí)用新型煤漿噴頭02包括分體加工并焊接在一起的煤漿噴頭后段02-1和煤漿噴頭前段02-3，煤漿噴頭前段02-3的內(nèi)錐孔壁面鑲有耐磨鑲套02-2，耐磨鑲套02_2通過(guò)煤漿噴頭后段02-1和煤漿噴頭前段02-3內(nèi)部連接處形成的定位臺(tái)階定位，煤漿噴頭后段02-1和煤漿噴頭前段02-3焊接產(chǎn)生的收縮和包緊力使煤漿噴頭前段02-3緊緊的箍在耐磨鑲套02-2的外部，同時(shí)煤漿噴頭后段02-1的定位臺(tái)階緊緊將耐磨鑲套02-2壓緊在煤漿噴頭前段02-3的錐孔內(nèi)，使耐磨套和煤漿噴頭02成為一個(gè)整體。改進(jìn)后的煤漿噴頭02在實(shí)際使用中效果明顯，正常使用80?100天,磨損量不超過(guò)1mm。
[0019]3)工藝噴嘴的內(nèi)盤管04和外盤管05由一整根管彎制成形，避免了分體拼焊結(jié)構(gòu)在使用中經(jīng)常因燒蝕等原因出現(xiàn)開裂的問(wèn)題。
[0020]4)安裝法蘭FL的密封槽內(nèi)堆焊有不銹鋼材料并設(shè)置有密封面001，有效解決了密封面易損壞的情況，實(shí)現(xiàn)在工藝噴嘴長(zhǎng)期使用并能可靠密封的問(wèn)題。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本實(shí)用新型水煤漿工藝噴嘴簡(jiǎn)圖。
[0022]圖1中:N1-中心氧入口，N2-水煤漿入口，N3-外環(huán)氧入口，N4-冷卻水入口，N5-冷卻水出口，F(xiàn)L-工藝噴嘴安裝法蘭。
[0023]圖2是現(xiàn)有水煤漿工藝噴嘴頭部示意圖。
[0024]圖3是本實(shí)用新型水煤漿工藝噴嘴頭部示意圖。
[0025]圖4是本實(shí)用新型外氧噴頭結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖5是本實(shí)用新型煤漿噴頭結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖6是本實(shí)用新型安裝法蘭密封面示意圖即圖1中I處的局部放大圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0029]如圖1所示，本實(shí)用新型一種采用新型噴頭的水煤漿工藝噴嘴，包括噴頭，所述噴頭包括由內(nèi)向外依次同心設(shè)置的中心氧噴頭01、煤漿噴頭02和外氧噴頭03，盤繞在外氧噴頭03外周圈的內(nèi)盤管04和盤繞在內(nèi)盤管04外的外盤管05。
[0030]如圖2所示，現(xiàn)有外氧噴頭03的端面為平面，比較容易產(chǎn)生燒蝕龜裂和受壓凹陷的問(wèn)題，本實(shí)用新型改進(jìn)了外氧噴頭03的端面，如圖3和圖4所示，外氧噴頭03的端面為圓弧狀，且圓弧向外端拱起；能有效分散來(lái)自爐內(nèi)的壓力作用力，同時(shí)沒(méi)有了原工藝噴嘴外氧噴頭03上的尖角結(jié)構(gòu)，減少了外氧噴頭在冷熱交變工況下的應(yīng)力集中現(xiàn)像，減少了外氧噴頭端面龜裂的潛在風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)改用弧形結(jié)構(gòu)后可以將外氧噴頭03端部水夾套的通水面積增大一倍左右，這樣同一時(shí)間內(nèi)參與為外氧噴頭03前端面冷卻的水量就會(huì)加大，冷卻效果就會(huì)有大大的提高，以保證外氧噴頭03端面不會(huì)因過(guò)燒而造成龜裂或燒穿。
[0031 ] 如圖3和圖5所示，針對(duì)高速、高壓、高流量的水煤漿對(duì)煤漿噴頭02磨損嚴(yán)重的問(wèn)題，本實(shí)用新型煤漿噴頭02包括分體加工并焊接在一起的煤漿噴頭后段02-1和煤漿噴頭前段02-3，所述煤漿噴頭前段02-3的內(nèi)錐孔壁面鑲有耐磨鑲套02-2，所述耐磨鑲套02_2通過(guò)煤漿噴頭后段02-1和煤漿噴頭前段02-3內(nèi)部連接處形成的定位臺(tái)階定位。煤漿噴頭后段02-1和煤漿噴頭前段02-3焊接產(chǎn)生的收縮和包緊力使煤漿噴頭前段02-3緊緊的箍在耐磨鑲套02-2的外部，同時(shí)煤漿噴頭后段02-1的定位臺(tái)階緊緊將耐磨鑲套02-2壓緊在煤漿噴頭前段02-3的錐孔內(nèi)，使耐磨套和煤漿噴頭02成為一個(gè)整體。改進(jìn)后的煤漿噴頭02在實(shí)際使用中效果明顯，正常使用80?100天，磨損量不超過(guò)lmm。
[0032]如圖3所示，所述工藝噴嘴還包括盤繞在外氧噴頭03外周圈的內(nèi)盤管04和盤繞在內(nèi)盤管04外的外盤管05，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，針對(duì)現(xiàn)有工藝燒嘴內(nèi)盤管04、外盤管05分體拼焊結(jié)構(gòu)在使用中經(jīng)常因燒蝕等原因出現(xiàn)開裂的問(wèn)題，本實(shí)用新型內(nèi)盤管04和外盤管05由一整根管彎制成形，避免了分體拼焊結(jié)構(gòu)在使用中經(jīng)常因燒蝕等原因出現(xiàn)開裂的問(wèn)題。
[0033]所述工藝噴嘴還包括安裝法蘭FL，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，如圖6所示，所述安裝法蘭FL的密封槽內(nèi)堆焊有不銹鋼材料并設(shè)置有密封面001。加工時(shí)，先將法蘭FL的密封八角槽單邊車大3?5mm，然后用不銹鋼材料將整個(gè)密封八角槽堆焊滿，最后在堆焊材料上再重新加工密封八角槽001，這種加工方法有效解決了密封面易損壞的情況，實(shí)現(xiàn)了工藝噴嘴長(zhǎng)期使用并能可靠密封的問(wèn)題。
【權(quán)利要求】
1.一種采用新型噴頭的水煤漿工藝噴嘴，包括噴頭，所述噴頭包括由內(nèi)向外依次同心設(shè)置的中心氧噴頭(01)、煤漿噴頭(02)和外氧噴頭(03)，其特征在于:所述外氧噴頭(03)的端面為圓弧狀，且圓弧向外端拱起；所述煤漿噴頭(02)包括分體加工并焊接在一起的煤漿噴頭后段(02-1)和煤漿噴頭前段(02-3)，所述煤漿噴頭前段(02-3)的內(nèi)錐孔壁面鑲有耐磨鑲套(02-2)，所述耐磨鑲套(02-2)通過(guò)煤漿噴頭后段(02-1)和煤漿噴頭前段(02_3)內(nèi)部連接處形成的定位臺(tái)階定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用新型噴頭的水煤漿工藝噴嘴，其特征在于:所述工藝噴嘴還包括盤繞在外氧噴頭(03)外周圈的內(nèi)盤管(04)和盤繞在內(nèi)盤管(04)外的外盤管(05)，所述內(nèi)盤管(04)和外盤管(05)由一整根管彎制成形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用新型噴頭的水煤漿工藝噴嘴，其特征在于:所述工藝噴嘴還包括安裝法蘭(FL)，所述安裝法蘭(FL)的密封槽內(nèi)堆焊有不銹鋼材料并設(shè)置有密封面(001)。
【文檔編號(hào)】C10J3/50GK204097420SQ201420613814
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】王曉偉, 馬明正, 劉鵬, 劉勇朋, 胡戰(zhàn)卜 申請(qǐng)人:陜西鑫立噴嘴研制開發(fā)有限公司