一種三通道交叉射流氣化燒嘴裝置及其氣化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于干煤粉氣化爐燒嘴裝置，具體涉及一種三通道交叉射流氣化燒嘴裝置及其氣化方法，屬于煤化工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]煤氣化技術(shù)是現(xiàn)代煤化工的基礎(chǔ)，是指在一定溫度及壓力下，使煤中有機質(zhì)與氣化劑(如蒸汽/空氣或氧氣等)通過燒嘴進入氣化爐中發(fā)生一系列化學反應，將固體煤轉(zhuǎn)化為含有CO、H2、CH4等可燃氣體和含有CO 2、隊等非可燃氣體的過程。煤氣化技術(shù)是清潔利用煤炭資源的重要途徑和手段。
[0003]燒嘴作為氣化爐中的重要設(shè)備，直接影響到了氣化爐運行的穩(wěn)定性。由于氣化爐膛內(nèi)燃燒火焰溫度較高，高熱通量和潛在的富氧腐蝕性環(huán)境會引起燒嘴的損壞。氣化爐運行過程中需要定期維護和更換燒嘴，燒嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計決定著燒嘴的使用壽命，燒嘴對氣化爐運行的經(jīng)濟性影響較大。因此，優(yōu)化燒嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計以延長燒嘴壽命成為研宄重點。
[0004]針對現(xiàn)有專利中設(shè)計的氣化燒嘴而言，多數(shù)燒嘴前端針對冷卻效果進行改進，防止由于燒嘴噴頭散熱不良而導致的高溫燒損，如公開號CN201787568U、CN102492479B、CN202022898U等專利。對于干煤粉燒嘴而言，通過近年來的實際應用分析，干煤粉燒嘴更易由于磨損造成損壞；針對干煤粉氣化爐的燒嘴霧化效果的提高方面，現(xiàn)有研宄并不成熟。
[0005]綜上所述，解決干煤粉燒嘴易磨損、冷卻效果弱等的問題，是提高目前燒嘴使用性能的重點。為此，研宄一種高效燒嘴是解決我國氣化爐燒嘴技術(shù)可靠性的關(guān)鍵所在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有燒嘴的缺點和不足，本發(fā)明提供了一種三通道交叉射流氣化燒嘴裝置及其氣化方法，本發(fā)明獨特的氧化劑入射孔設(shè)計使氧化劑交叉射流的方式進入氣化爐內(nèi)，達到氧化劑與燃料充分混合的效果；通過外環(huán)冷卻劑雙層通道降低燒嘴前端溫度，冷卻效果顯著。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0008]一種三通道交叉射流氣化燒嘴裝置，其特征在于:所述裝置包括中心燃料通道、中環(huán)氧化劑通道和外環(huán)冷卻劑雙層通道，中心燃料通道的外側(cè)同軸設(shè)置中環(huán)氧化劑通道，中環(huán)氧化劑通道外側(cè)同軸設(shè)置外環(huán)冷卻劑雙層通道；所述中環(huán)氧化劑通道前端設(shè)置可拆卸噴頭，可拆卸噴頭上設(shè)置多個氧化劑入射孔。
[0009]所述外環(huán)冷卻劑雙層通道包括相互連通的內(nèi)通道和外通道，其中，內(nèi)通道冷卻劑流入，外通道冷卻劑流出。
[0010]所述氧化劑入射孔中心對稱，與中心軸線成夾角。
[0011]進一步地，所述夾角為14。?30。。
[0012]所述外環(huán)冷卻劑雙層通道前端設(shè)置前端端蓋，外環(huán)冷卻雙通道的外側(cè)安裝有固定法蘭。
[0013]所述前端端蓋為環(huán)狀卡扣式，內(nèi)外側(cè)均有焊點，焊接固定在外環(huán)冷卻劑雙層通道前端。
[0014]所述可拆卸噴頭與前端端蓋螺紋連接。
[0015]所述可拆卸噴頭和所述前端端蓋為耐磨耐高溫材料。
[0016]所述可拆卸噴頭與中心燃料通道螺紋連接。
[0017]利用一種三通道交叉射流氣化燒嘴裝置的氣化方法:燃料通過中心燃料通道進入氣化爐內(nèi)；氧化劑通過氧化劑入口進入中環(huán)氧化劑通道，再通過前端的可拆卸噴頭上的氧化劑入射孔交叉射流進入氣化爐內(nèi)，使燃料與氧化劑在氣化爐入口處進行充分混合；冷卻劑通過冷卻劑入口進入冷卻劑管道，冷卻劑從外環(huán)冷卻劑雙層通道的內(nèi)通道流入，然后從外環(huán)冷卻劑雙層通道的外通道流出，最終從冷卻劑出口流出冷卻劑管道。
[0018]本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)的顯著優(yōu)點在于:
[0019]1.中環(huán)氧化劑通道前端安裝的可拆卸噴頭上設(shè)置了氧化劑入射孔，氧化劑采用交叉射流的方法進入氣化爐內(nèi)，燃料和氧化劑接觸充分，減少損失；
[0020]2.中環(huán)氧化劑通道前端安裝的可拆卸噴頭可根據(jù)煤種的不同，選擇不同氧化劑入射孔角度的可拆卸噴頭，以滿足不同煤種的射程需求；
[0021]3.外環(huán)冷卻劑雙層通道采用內(nèi)通道冷卻劑流入外通道冷卻劑流出的結(jié)構(gòu)設(shè)置，冷卻效果顯著；
[0022]4.外環(huán)冷卻劑雙層通道前端設(shè)置的前端端蓋和可拆卸噴頭均采用耐磨耐高溫材料制成，損壞后可直接更換前端端蓋或可拆卸噴頭，減少由于更換整體燒嘴帶來的高成本；
[0023]5.燒嘴適用溫度在20°C?1800°C之間，溫度使用范圍廣，最高可耐40MPa的壓力；
[0024]6.單只氣化燒嘴日處理量大，可達20千克/小時?42噸/小時；
[0025]7.氣化燒嘴可適用于生物質(zhì)粉體、塑料粉體和干煤粉等燃料的燃燒。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的橫向布置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2是圖1的左視圖；
[0028]圖3是圖1的右視圖；
[0029]其中，1-中心燃料通道、2-中環(huán)氧化劑通道、3-可拆卸噴頭、4-氧化劑入射孔、5-前段端蓋、6-外環(huán)冷卻劑雙層通道(內(nèi))、7_外環(huán)冷卻劑雙層通道(外)、8_氧化劑入口、9-冷卻劑入口、10-冷卻劑出口、11-固定法蘭。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明，但不局限于以下的實施例。
[0031]如圖1所示，三通道交叉射流氣化燒嘴裝置的三通道結(jié)構(gòu)包括中心燃料通道1、中環(huán)氧化劑通道2和外環(huán)冷卻劑雙層通道，中環(huán)氧化劑通道2內(nèi)側(cè)連接中心燃料通道1，外側(cè)連接外環(huán)冷卻劑雙層通道；燒嘴前端設(shè)置可拆卸噴頭3和前端端蓋5。中心燃料通道I使燃料射流進入氣化爐內(nèi)。中環(huán)氧化劑通道2同軸設(shè)置在中心燃料通道I外側(cè)，中環(huán)氧化劑通道2前端設(shè)置可拆卸噴頭3，可拆卸噴頭3上設(shè)置了中心對稱且與中心軸線成Θ角度的氧化劑入射孔4，可拆卸噴頭3與中心燃料通道I和前端端蓋5均采用螺紋連接，可拆卸噴頭3采用耐磨耐高溫材料制成。中環(huán)氧化劑通道2外同軸設(shè)置外環(huán)冷卻劑雙層通道，采用內(nèi)通道冷卻劑流入，外通道冷卻劑流出的結(jié)構(gòu)，外環(huán)冷卻劑雙層通道前端焊接前端端蓋5，前端端蓋5為環(huán)狀卡扣式，內(nèi)外側(cè)均有焊點，焊接固定到燒嘴前端，前端端蓋5采用耐磨耐高溫材料制成。外環(huán)冷卻劑雙通道(外)7的外側(cè)安裝固定法蘭11。
[0032]—種三通道交叉射流氣化方法的具體過程:燃料通過中心燃料通道I由入口進入氣化爐內(nèi)；氧化劑通過氧化劑入口 8進入中環(huán)氧化劑通道2，再通過前端的可拆卸噴頭3上的氧化劑入射孔4交叉射流進入氣化爐內(nèi)，使燃