本實用新型涉及粉煤氣化技術，尤其涉及一種粉煤氣化組合燒嘴。

背景技術：

隨著能源形勢的日益嚴峻和環(huán)境問題的日漸突出，清潔高效地利用我國儲量豐富的煤炭資源成為當今能源領域的重要課題。煤氣化是煤炭清潔高效利用的重要手段，高品質的煤氣可作為工業(yè)清潔燃氣使用或用于煤化工生成高附加值的下游產(chǎn)品。

干煤粉氣化技術是現(xiàn)行的主要煤氣化技術之一，干煤粉氣化技術均采用高壓氣化(壓力≥4.0MPa)，而高壓氣化存在設備投資成本高與浪費壓縮功耗的問題，因此針對燃料氣用戶和中小型煤化工項目，常低壓氣流床氣化爐具有明顯的優(yōu)勢。燒嘴是常低壓氣流床氣化爐的核心設備，其連續(xù)高效穩(wěn)定運行是保證氣化爐經(jīng)濟性的重要因素。而傳統(tǒng)的粉煤氣化燒嘴存在氣固混合不充分、燃燒不穩(wěn)定、碳轉化率低的問題。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型提供一種粉煤氣化組合燒嘴，以克服現(xiàn)有技術中粉煤氣化燒嘴存在的氣固混合不充分、燃燒不穩(wěn)定、碳轉化率低的問題。

本實用新型提供一種粉煤氣化組合燒嘴，包括：

中心管，所述中心管的進口側設置有點火燃氣入口；

所述中心管的外部依次套設有點火空氣套管、第一冷卻水套管、氧化劑套管、第二冷卻水套管、煤粉套管、第三冷卻水套管；

所述點火空氣套管的出口相對于所述中心管的出口向外延伸，以限定出第一預混區(qū)，用于混合點火燃氣和點火空氣；所述煤粉套管的出口相對于所述氧化劑套管的出口向外延伸，以限定出第二預混區(qū)，用于混合氧化劑和煤粉；

所述氧化劑套管靠近出口的一端孔徑逐漸變小，且所述氧化劑套管的出口處的內壁沿周向設置有第一旋流片。

如上所述的粉煤氣化組合燒嘴，所述煤粉套管內設置有至少一根煤粉螺線管，所述煤粉螺線管靠近出口的一端設置有多個導流孔。

所述的粉煤氣化組合燒嘴，所述多個導流孔沿所述煤粉螺線管的軸向設置，且所述多個導流孔環(huán)繞所述煤粉螺線管設置。

如上所述的粉煤氣化組合燒嘴，所述氧化劑套管的流道線型為維多辛斯基曲線。

如上所述的粉煤氣化組合燒嘴，所述點火空氣套管靠近出口的一端孔徑逐漸變小，所述點火空氣套管的出口處的內壁沿周向設置有第二旋流片。

如上所述的粉煤氣化組合燒嘴，所述中心管內設置有高能點火器，所述中心管的出口處設置有限流裝置。

如上所述的粉煤氣化組合燒嘴，所述限流裝置為錐臺結構，所述限流裝置的第一端面設置有中心孔，所述中心孔用于支撐所述高能點火器，所述限流裝置的第一端面的半徑小于所述限流裝置的第二端面的半徑。

如上所述的粉煤氣化組合燒嘴，所述限流裝置靠近第二端面的側壁上設置有掛耳，所述掛耳與所述中心管焊接連接。

如上所述的粉煤氣化組合燒嘴，所述煤粉套管靠近入口的側壁上設置有保護氣體入口。

本實施例的粉煤氣化組合燒嘴，包括中心管，中心管的進口側設置有點火燃氣入口，中心管的外部依次套設有點火空氣套管、第一冷卻水套管、氧化劑套管、第二冷卻水套管、煤粉套管、第三冷卻水套管，點火空氣套管的出口相對于中心管的出口向外延伸，以限定出第一預混區(qū)，煤粉套管的出口相對于氧化劑套管的出口向外延伸，以限定出第二預混區(qū)，氧化劑套管靠近出口的一端孔徑逐漸變小，且氧化劑套管的出口處的內壁沿周向設置有旋流片，實現(xiàn)了氧化劑和煤粉的均勻氣固混合，從而使煤粉氣化爐中煤粉燃燒穩(wěn)定，碳轉化率高。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例的粉煤氣化組合燒嘴的剖面示意圖；

圖2為本實用新型實施例的粉煤氣化組合燒嘴的中心管的限流裝置結構示意圖；

圖3為本實用新型實施例的粉煤氣化組合燒嘴的煤粉螺線管示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

圖1為本實用新型實施例的粉煤氣化組合燒嘴的剖面示意圖，圖2為本實用新型實施例的粉煤氣化組合燒嘴的中心管的限流裝置結構示意圖，圖3為本實用新型實施例的粉煤氣化組合燒嘴的煤粉螺線管示意圖。參見圖1～圖3，本實用新型實施例的粉煤氣化組合燒嘴，可以包括：

中心管101，中心管101的進口側設置有點火燃氣入口102；

中心管101的外部依次套設有點火空氣套管103、第一冷卻水套管104、氧化劑套管105、第二冷卻水套管106、煤粉套管107、第三冷卻水套管108；

點火空氣套管103的出口相對于中心管101的出口向外延伸，以限定出第一預混區(qū)109，用于混合點火燃氣和點火空氣；煤粉套管107的出口相對于氧化劑套管105的出口向外延伸，以限定出第二預混區(qū)110，用于混合氧化劑和煤粉；

氧化劑套管105靠近出口的一端孔徑逐漸變小，且氧化劑套管的出口處的內壁沿周向設置有第一旋流片111。

本實施例的粉煤氣化組合燒嘴，主要包括第一預混區(qū)和第二預混區(qū)。在具體的工作過程中，首先通入點火空氣進入第一預混區(qū)，然后啟動點火裝置并通入點火燃氣，點火燃氣在第一預混區(qū)著火燃燒，產(chǎn)生火焰后進入氣化爐，火焰在氣化爐中趨于穩(wěn)定后關閉點火裝置；然后通入氧化劑和煤粉，兩者在第二預混區(qū)中混合后進入氣化爐，被氣化爐內火焰點燃開啟粉煤氣化過程，煤粉燃燒穩(wěn)定后停止通入點火空氣和點火燃料氣，氣化爐進入正常運行狀態(tài)。

下面采用詳細的實施例，來說明第一預混區(qū)內的混合過程以及第二預混區(qū)的混合過程。

本實施例中的中心管101與套設在中心管101外部的點火空氣套管103限定出點火空氣通道，點火空氣從點火空氣套管103靠近入口的側壁上的點火空氣進口112進入點火空氣通道，流經(jīng)點火空氣通道后進入第一預混區(qū)109；中心管101為點火燃氣的通道，點火燃氣從中心管101進口側的點火燃氣入口102進入，流經(jīng)中心管101，并從中心管101的出口進入第一預混區(qū)109中；點火燃氣和點火空氣在第一預混區(qū)109內混合，產(chǎn)生火焰后進入氣化爐。

可選地，本實施例中的點火燃氣可以為石油液化氣、天然氣、馳放氣或其它可替代燃料氣，本實施中的氧化劑可以為氧氣或富氧。

氧化劑套管105與第一冷卻水套管104限定出氧化劑通道，氧化劑從氧化劑套管105靠近入口的側壁上的氧化劑進口115進入，流經(jīng)氧化劑通道進入第二預混區(qū)110；煤粉套管107和第二冷卻水套管106限定出煤粉通道，煤粉進入煤粉套管107，流經(jīng)煤粉通道后進入第二預混區(qū)110，氧化劑和煤粉在第二預混區(qū)110內混合，然后進入氣化爐。由于氧化劑套管105靠近出口的一端孔徑逐漸變小，且氧化劑套管的出口處的內壁沿周向設置有第一旋流片111，使得氧化劑流經(jīng)氧氣通道后產(chǎn)生加速擴張旋流，攜帶位于其外側的煤粉做螺旋運動，實現(xiàn)氧化劑和煤粉的均勻混合，以使煤粉在氣化爐中燃燒穩(wěn)定，提高碳轉化率。

進一步地，由于煤粉氣化組合燒嘴在工作過程中會產(chǎn)生大量的熱量，因此，煤粉氣化組合燒嘴還包括冷卻系統(tǒng)。下面對該冷卻系統(tǒng)進行說明。

第一冷卻水套管104和點火空氣套管103限定出第一冷卻水通道，冷卻水從第一冷卻水通道入口處的第一冷卻水進口117進入，流經(jīng)第一冷卻水通道后返回至第一冷卻水套管104中，最終從第一冷卻水套管104靠近出口的側壁上的第一冷卻水出口118流出。

第二冷卻水套管106和氧化劑套管105限定出第二冷卻水通道，冷卻水從第二冷卻水通道入口側的第二冷卻水進口119進入，流經(jīng)第二冷卻水通道后返回至第二冷卻水套管106中，最終從第二冷卻水套管106靠近出口的側壁上的第二冷卻水出口120流出。

第三冷卻水套管108和煤粉套管107限定出第三冷卻水通道，冷卻水從第三冷卻水通道入口側的第三冷卻水進口121進入，流經(jīng)第三冷卻水通道后返回至第三冷卻水套管108中，最終從第三冷卻水套管108靠近出口的側壁上的第三冷卻水出口122流出。

上述冷卻系統(tǒng)可以降低煤粉氣化組合燒嘴工作過程中的溫度，提高煤粉氣化組合燒嘴的使用壽命。

本實施例的粉煤氣化組合燒嘴，包括中心管，中心管的進口側設置有點火燃氣入口，中心管的外部依次套設有點火空氣套管、第一冷卻水套管、氧化劑套管、第二冷卻水套管、煤粉套管、第三冷卻水套管，點火空氣套管的出口相對于中心管的出口向外延伸，以限定出第一預混區(qū)，煤粉套管的出口相對于氧化劑套管的出口向外延伸，以限定出第二預混區(qū)，氧化劑套管靠近出口的一端孔徑逐漸變小，且氧化劑套管的出口處的內壁沿周向設置有旋流片，實現(xiàn)了氧化劑和煤粉的均勻氣固混合，從而使煤粉氣化爐中的煤粉燃燒穩(wěn)定，碳轉化率高。

為了避免煤粉在氣化爐中產(chǎn)生偏燒現(xiàn)象，在上述實施例的基礎上，煤粉氣化組合燒嘴的煤粉套管內設置有至少一根煤粉螺線管123，煤粉螺線管123靠近出口的一端設置有多個導流孔124；多個導流孔124沿煤粉螺線管123的軸向設置，且多個導流孔124環(huán)繞煤粉螺線管123設置。

具體地，煤粉螺線管123的數(shù)量根據(jù)煤線數(shù)確定，可以為一根，也可以為多根。煤線數(shù)是指從煤粉儲存?zhèn)}輸送煤粉至煤粉氣化組合燒嘴的管道的個數(shù)，上述管道進入煤粉氣化組合燒嘴后螺旋彎曲，在本實施例中稱為煤粉螺線管。

煤粉從煤粉儲存?zhèn)}輸送煤粉至煤粉氣化組合燒嘴的管道進入煤粉套管107與第二冷卻水套管106限定出的煤粉通道后，在煤粉螺線管123中作螺旋流動，然后經(jīng)環(huán)繞設置在煤粉螺線管123上的導流孔124流出，由于導流孔124是環(huán)繞設置在煤粉螺線管123上，因此，煤粉經(jīng)導流孔124流出后均勻分布在煤粉通道內，避免了后續(xù)的氣化爐中發(fā)生的偏燒現(xiàn)象。

本實施例中的煤粉氣化組合燒嘴通過設置具有導流孔的煤粉螺線管，實現(xiàn)了煤粉均勻分布在煤粉通道內，避免了后續(xù)的氣化爐中發(fā)生的偏燒現(xiàn)象。

進一步的，為了防止氣化爐內產(chǎn)生的煤氣倒流入煤粉氣化組合燒嘴內，在上述實施例的基礎上，煤粉套管107靠近入口的側壁上設置有保護氣體入口125。

具體地，煤粉氣化組合燒嘴工作時，保護氣體從保護氣體入口125進入煤粉通道內。在本實施例中，保護氣體可以為氮氣、氬氣等惰性氣體。

為了提高粉煤氣化組合燒嘴的工作性能，本實施對上述實施例中的中心管101、點火空氣套管103和氧化劑套管105作了進一步的改進。

首先對本實施中的中心管101作進一步的說明。

本實施例中煤氣化組合燒嘴的中心管101內設置有高能點火器126，中心管101的出口處設置有限流裝置127；高能點火器126用于點燃點火燃氣；限流裝置127為錐臺結構，限流裝置的第一端面設置有中心孔128，中心孔128用于支撐高能點火器，限流裝置127的第一端面的半徑小于限流裝置127的第二端面的半徑；限流裝置127靠近第二端面的側壁上設置有掛耳129，掛耳129與中心管101焊接連接。

具體的，點火燃氣流經(jīng)中心管后經(jīng)限流裝置127的限流后進入第一預混區(qū)109內，限流裝置127使點火燃氣獲得一個沿徑向的擴張分速度，使得點火燃氣與點火空氣在第一預混區(qū)109內能更好地混合。

可選的，限流裝置的掛耳可以有4個。

本領域技術人員可以理解的是本實施例中的限流裝置不局限于上述的結構，還可以采用其它的結構，只要可以起到使點火燃氣獲得一個沿徑向的擴張分速度即可。

其次，對本實施中的點火空氣套管103作進一步的說明。

本實施例中煤氣化組合燒嘴的點火空氣套管103靠近出口的一端孔徑逐漸變小，點火空氣套管103的出口處的內壁沿周向設置有第二旋流片130。

具體地，點火空氣流點火空氣通道后經(jīng)點火空氣套管103的出口進入第一預混區(qū)109，由于點火空氣套管103靠近出口的一端孔徑逐漸變小，使得流經(jīng)點火空氣通道的點火空氣獲得一個沿徑向收縮的分速度，可以與中心管噴出的點火燃氣發(fā)生碰撞后在第一預混區(qū)109內混合均勻。

點火空氣套管103的出口處的內壁沿周向設置的第二旋流片130可對中心管101進行支撐。

進一步地，點火空氣套管103的出口處的內壁沿周向設置的第二旋流片130與氧化劑套管的出口處的內壁沿周向設置的第一旋流片111的旋流方向一致。

接著對氧化劑套管105作進一步的說明。

本實施例中煤氣化組合燒嘴的粉煤氣化組合燒嘴的氧化劑套管105的流道線型為維多辛斯基曲線。

本實施例中氧化劑套管105的維多辛斯基曲線的流道能夠顯著減小氧化劑的流動阻力，降低輸送設備能耗，并使得氧化劑在徑向流速均勻分布。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。