本發(fā)明涉及煤炭地下氣化技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種噴嘴。

背景技術(shù)：

煤炭地下氣化技術(shù)集建井、采煤及地面氣化三大工藝為一體，其直接將處于地下的煤進(jìn)行有控制的燃燒，從而獲得可燃?xì)怏w。煤炭地下氣化技術(shù)將傳統(tǒng)采煤轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)采煤，省去了龐大的煤炭開采、運(yùn)輸、洗選、氣化等工藝過程及設(shè)備，具有安全性好、投資少、效益高、污染少等優(yōu)點(diǎn)。

煤炭地下氣化在地下氣化爐中進(jìn)行。且在煤炭地下氣化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，作為地下氣化爐氧氣、空氣等氣化劑注入設(shè)備的噴嘴，具有廣泛的使用范圍和重要的作用。而現(xiàn)有工業(yè)噴嘴一般輸送固體物料居多。輸送液體和氣體物料的情況下，環(huán)境溫度一般為室溫，這些噴嘴往往不能在高溫環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，由于氣化爐操作溫度較高，所以通常需要對噴嘴頭部進(jìn)行冷卻以保證其使用壽命，此外，在地下氣化采煤運(yùn)行中不但需要噴嘴能在高溫情況下正常運(yùn)行并且也需要噴嘴在輸送氣體的同時可以向氣化工作區(qū)域輸送物料水，因此現(xiàn)有技術(shù)中的噴嘴并不能滿足實(shí)際氣化工藝的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提出了一種噴嘴，旨在解決現(xiàn)有噴嘴難以在高溫下穩(wěn)定運(yùn)行并且不能同時向氣化工作區(qū)輸送物料水的問題。

一個方面，本發(fā)明提出了一種噴嘴，該噴嘴包括：內(nèi)部設(shè)有氣化劑輸送通道的本體和從所述本體外部繞設(shè)至所述本體內(nèi)部的盤管；其中，所述盤管遠(yuǎn)離所述本體側(cè)壁和/或位于所述氣化劑輸送通道中的管壁上開設(shè)有出水孔，并且，所述盤管的進(jìn)口端用于與沿本體軸向設(shè)置的輸水管道相連通并通過所述出水孔將所述輸水管道中的冷卻水輸出，對本體進(jìn)行冷卻。

進(jìn)一步地，上述噴嘴中，所述盤管位于所述本體出口端的管壁上開設(shè)有出水孔。

進(jìn)一步地，上述噴嘴中，所述盤管包括：外管段和內(nèi)管段；其中，所述外管段與所述內(nèi)管段相連通，并且，所述外管段沿所述本體的軸向由所述本體外部靠近進(jìn)口端的位置向出口端繞設(shè)，所述內(nèi)管段由所述本體內(nèi)部的出口端向靠近進(jìn)口端的位置繞設(shè)。

進(jìn)一步地，上述噴嘴中，所述出水孔設(shè)置于所述外管段和/或所述內(nèi)管段，用于向所述本體外部的氣化區(qū)和/或所述本體內(nèi)部的氣化劑輸送通道輸出冷卻水。

進(jìn)一步地，上述噴嘴中，所述外管段的開孔率低于所述內(nèi)管段的開孔率。

進(jìn)一步地，上述噴嘴中，所述內(nèi)管段具有預(yù)設(shè)長度。

進(jìn)一步地，上述噴嘴中，所述盤管通過連接管道與所述輸水管道相連通。

進(jìn)一步地，上述噴嘴中，所述連接管道包括至少兩個分支管，且各所述分支管均與所述盤管相連通。

進(jìn)一步地，上述噴嘴中，還包括：回水管道；其中，所述回水管道沿所述本體軸向設(shè)置于所述本體內(nèi)部并與所述內(nèi)管段相連通。

進(jìn)一步地，上述噴嘴中，還包括：測溫裝置；其中，所述測溫裝置沿所述本體的軸向設(shè)置于所述氣化劑輸送通道中。

本發(fā)明中，盤管為一體成型結(jié)構(gòu)，安裝方便，通過盤管上的出水孔，可將盤管中輸送的全部或部分冷卻水輸出至噴嘴外部或內(nèi)部，使得冷卻水直接噴出至氣化區(qū)或與氣化劑在噴嘴內(nèi)混合后噴出至氣化區(qū)，在冷卻噴嘴的同時，可以向氣化劑補(bǔ)水，進(jìn)而向氣化區(qū)補(bǔ)水，充分促進(jìn)了煤炭的地下氣化反應(yīng)，有效提高了煤氣的品質(zhì)。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的噴嘴的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的噴嘴的又一剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的噴嘴的又一剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的噴嘴的又一剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的噴嘴的又一剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

實(shí)施例一：

參見圖1，圖中示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的一種噴嘴的優(yōu)選結(jié)構(gòu)。如圖所示，該噴嘴包括：內(nèi)部設(shè)有氣化劑輸送通道11的本體1和從本體外部繞設(shè)至本體1內(nèi)部的盤管2。

具體地，本體1可以為兩端開口的筒狀結(jié)構(gòu)，本體1的尺寸可以根據(jù)煤炭地下氣化工藝的實(shí)際要求進(jìn)行確定，本實(shí)施例對其不作任何限定。本體1可以通過接頭8與輸氣管道相連通，氣化劑輸送通道11通過輸氣管道與氣源相連通，氣化劑經(jīng)氣化劑輸送通道11從本體1的出口端被噴放到氣化工作區(qū)。盤管2可以為螺旋管狀結(jié)構(gòu)，并沿本體1的軸向從本體1外部繞設(shè)至本體1內(nèi)部，其與本體1的外壁面可以直接接觸連接，也可以間隔設(shè)置。盤管2與本體1的外壁可以焊接連接，也可以通過連接件進(jìn)行焊接連接。具體實(shí)施時，盤管2的繞設(shè)方式和沿本體1的分布密度及繞設(shè)長度可以根據(jù)噴嘴所需的冷卻面積和冷卻效果等進(jìn)行確定。

盤管2遠(yuǎn)離本體1側(cè)壁和/或位于氣化劑輸送通道11中的管壁上開設(shè)有出水孔3，并且，盤管2的進(jìn)口端用于與輸水管道4相連通并通過出水孔3將輸水管道4中的冷卻水輸出，對本體1進(jìn)行冷卻。

具體地，盤管2可以包括相連通的外管段21和內(nèi)管段22，其中，外管段21沿本體1的軸向由本體1外部靠近進(jìn)口端(圖1中所示的左端)的位置向出口端(圖1中所示的右端)繞設(shè)，內(nèi)管段22由本體1內(nèi)部的出口端向靠近進(jìn)口端的位置繞設(shè)。也就是說，外管段21和內(nèi)管段22可以為一體成型結(jié)構(gòu)，以便于盤管的制作，且結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。具體實(shí)施時，內(nèi)管段22具有預(yù)設(shè)長度。由于冷卻水經(jīng)外管段21被預(yù)熱后溫度會升高，當(dāng)冷卻水從外管段21流入內(nèi)管段22后，再經(jīng)內(nèi)管段22的出水孔輸出時，溫度會有一定程度的提高，當(dāng)該溫度的冷卻水噴入到氣化劑輸送通道11中與氣化劑混合后一起輸出至氣化區(qū)會與氣化區(qū)的煤進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。因此，當(dāng)從內(nèi)管段22輸出的冷卻水被預(yù)熱至有利于促進(jìn)煤氣化反應(yīng)的溫度(例如80℃)時，相應(yīng)的內(nèi)管段22的長度即可認(rèn)為是預(yù)設(shè)的長度。需要說明的是，預(yù)設(shè)長度可以根據(jù)煤炭地下氣化的實(shí)際要求進(jìn)行確定，本實(shí)施例對其不作任何限定。

外管段21上遠(yuǎn)離本體1的位置開設(shè)有出水孔3，內(nèi)管段22上也開設(shè)有出水孔3；或者，僅在外管段21上遠(yuǎn)離本體1的位置開設(shè)有出水孔3，在外管段21和內(nèi)管段22上開設(shè)出水孔3，以實(shí)現(xiàn)冷卻水的流出或噴射。出水孔3的數(shù)量可以根據(jù)出水量和對出水的霧化要求確定，例如外管段21和內(nèi)管段22上出水孔3的數(shù)量總和可以不少于4個。當(dāng)輸出的冷卻水需要霧化時，出水孔3的直徑一般為2～5mm，并根據(jù)工藝需要，可以在出水孔3處安裝出水霧化噴嘴，以實(shí)現(xiàn)冷卻水的霧化噴射。當(dāng)輸出的冷卻水不需要霧化時，出水孔3的直徑能滿足出水需求即可。出水孔3的開孔率可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行核算，例如開孔率可以為0-50％，直徑為5-15mm，開孔率的計算方法，例如選取盤管90°角的范圍，在盤管2的一周上開4個孔，孔徑為5mm，開孔軸線間距1cm，這種開孔方法折算成開孔率即為0.6％。本實(shí)施例中，外管段21的開孔率低于內(nèi)管段22的開孔率。通過內(nèi)管段22上的出水孔3輸出的冷卻水能直接對噴嘴內(nèi)壁進(jìn)行降溫，并且，從內(nèi)管段22上的出水孔3輸出的冷卻水能與氣化劑混合后輸送至氣化區(qū)，有利于充分發(fā)揮氣化劑的作用。

輸水管道4可以沿本體1的軸向懸設(shè)于本體1的內(nèi)部，也可以沿本體1的軸向并列設(shè)置于本體1外部，其與本體1的內(nèi)壁之間可以采用焊接連接的方式，輸水管道4的進(jìn)口端可以通過水管和水泵連接至地面上的冷卻水源。輸水管道4可以通過連接管道5與盤管2相連通，連接管道5可以貫穿本體1的壁面設(shè)置，一端與輸水管道4連通，另一端與盤管2連通，連接管道5與輸水管道4以及盤管2之間可通過直接焊接的方式固定連接，也可以通過其他連接方式連接，例如法蘭盤。盤管2與輸水管道4相連通，輸水管道4將冷卻水輸送入盤管2中，并通過盤管2上的出水孔3輸出以對本體1進(jìn)行冷卻。

制作噴嘴時，應(yīng)根據(jù)實(shí)際的連接結(jié)構(gòu)布設(shè)焊接方法，例如對于本實(shí)施例提供的噴嘴，在將本體1與輸水管道4以及盤管2連接時，需先在本體1的管壁上開設(shè)用于固定連接管道5的貫穿孔，并將連接管道5穿過貫穿孔首先焊接在本體1上；其次分別將輸水管道4和盤管2與連接管道5兩端焊接；再將外管段21與本體1的外壁進(jìn)行焊接，內(nèi)管段22與本體1的內(nèi)壁進(jìn)行焊接，以防止盤管2脫落；最后將本體1與輸氣管道進(jìn)行焊接，當(dāng)然制作方法并不限于此，在其他實(shí)施例中還可以通過其他的連接方式，并且還可以根據(jù)其他實(shí)施例中的不同結(jié)構(gòu)對制作方法以及制作步驟進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

在噴嘴使用過程中，應(yīng)根據(jù)本體1的溫度變化情況，及時調(diào)節(jié)盤管2中的冷卻水量及冷卻水的流動速度，使本體1的溫度保持在能正常運(yùn)行的范圍內(nèi)。盤管2中的冷卻水量根據(jù)噴嘴溫度及冷卻降溫需求確定，本實(shí)施例對其不做任何限定。

可以看出，當(dāng)輸水管道4將冷卻水輸送到盤管2中，流經(jīng)外管段21中的冷卻水一方面從出水孔3處朝向本體外側(cè)噴出，給噴嘴降溫的同時也到達(dá)氣化區(qū)，為煤炭地下氣化反應(yīng)提供物料水，能有效改善煤層燃燒狀況和煤氣品質(zhì)；另一方面，由于氣化區(qū)反應(yīng)放出的熱量也會傳遞給本體1外側(cè)的外管段21，從而對冷卻水進(jìn)行預(yù)熱，有效利用了反應(yīng)熱，減少了能耗，當(dāng)冷卻水從外管段21流入內(nèi)管段22后會達(dá)到一定的溫度，然后噴射至氣化劑輸送通道11中與氣化劑(如o2)混合后作為氣化劑的一部分與氣化區(qū)的煤進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，進(jìn)一步促進(jìn)了氣化反應(yīng)的進(jìn)行，并提高了煤氣的品質(zhì)。

實(shí)施例二：

參見圖2，圖中示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的第二種噴嘴的結(jié)構(gòu)。該實(shí)施例中，輸水管道4的固定方式，連接管道5與輸水管道4和盤管2之間的連接方式均與實(shí)施例一相同。該結(jié)構(gòu)中，僅在內(nèi)管段22上開設(shè)出水孔3，外管段21上不再開設(shè)出水孔，冷卻水只能通過內(nèi)管段22進(jìn)入氣化劑輸送通道11中與氣化劑混合后進(jìn)入氣化區(qū)。

可以看出，本實(shí)施例中提供的噴嘴向本體1內(nèi)部噴水，使得水以一定溫度與氣化劑混合后進(jìn)入氣化區(qū)參與煤氣化反應(yīng)，適合用于對補(bǔ)水要求比較嚴(yán)格的氣化環(huán)境中。

實(shí)施例三：

參見圖3，圖中示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的第三種噴嘴的結(jié)構(gòu)。該實(shí)施例中，輸水管道4的固定方式，連接管道5與輸水管道4和盤管2之間的連接方式均與上述各實(shí)施例相同。該結(jié)構(gòu)中，在外管段21繞設(shè)至本體1出口端的管壁上開設(shè)多個出水孔3，出水孔3的出水方向朝向氣化區(qū)。同時，內(nèi)管段22上也開設(shè)多個出水孔3。

可以看出，在靠近噴嘴出口端的外管段21的管壁上開設(shè)水孔，冷卻水可以以環(huán)圈形式噴入氣化區(qū)，能直接給氣化區(qū)補(bǔ)充物料水；同時，內(nèi)管段21上的出水孔3中噴出的冷卻水可以對本體內(nèi)壁進(jìn)行降溫的同時可以與氣化劑實(shí)現(xiàn)內(nèi)部混合，能夠使氣化劑更好地發(fā)揮氣化作用。

實(shí)施例四:

參見圖4，圖中示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的第四種噴嘴的結(jié)構(gòu)。該實(shí)施例中，輸水管道4的固定方式，連接管道5與輸水管道4和盤管2之間的連接方式均與上述各實(shí)施例相同。該結(jié)構(gòu)中，本體1內(nèi)部沿軸向設(shè)置有回水管道6，該回水管道6與內(nèi)管段22相連通，冷卻水從內(nèi)管段22流出后可以直接進(jìn)入回水管道6中，然后冷卻水又進(jìn)入輸水通道4中，如此循環(huán)。

可以看出，回水管道6中的回水量能夠控制冷卻水進(jìn)入氣化區(qū)的量，在氣化劑需要較小水量時也能提供較好的換熱效果，從而能充分地對噴嘴進(jìn)行冷卻降溫。

參見圖5，上述各實(shí)施例中，輸水管道4可以包括至少兩個分支管，且各分支管均與盤管2相連通。具體地，輸水管道4的各分支管可以分別直接與置于本體1外部兩側(cè)的外管段21相連通，也可以通過連接管道5與外管段21相連通。設(shè)置多個分支管，一方面，當(dāng)分支管中的一條損壞時，還有其余分支管可以繼續(xù)使用，不影響對噴嘴的冷卻；另一方面，增加了冷卻水的流通量，進(jìn)一步增強(qiáng)了對噴嘴的冷卻效果，增強(qiáng)了噴嘴的抗高溫能力；同時也進(jìn)一步為氣化區(qū)提供了充足的反應(yīng)物料水，有利于進(jìn)一步改善煤層燃燒狀況和煤氣的品質(zhì)。

參見圖1至圖5，上述各實(shí)施例中，還可以包括：測溫裝置7。具體地，測溫裝置7可以為熱電偶。熱電偶沿本體1的軸向設(shè)置于述氣化劑輸送通道11中，用于對噴嘴的溫度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。優(yōu)選地，熱電偶的測溫點(diǎn)靠近本體1的進(jìn)口端，補(bǔ)償導(dǎo)線位于本體1的中部，這樣冷卻水的噴灑不會影響熱電偶的工作。具體實(shí)施時，熱電偶可以伸出本體1出口端2-5cm。

本發(fā)明噴嘴在使用時伸入至地下氣化爐，其中，本體1位于地下氣化爐的氣化反應(yīng)工作面處。輸氣管道連接進(jìn)氣管(圖中未示出)以通過氣化劑輸送通道11向氣化反應(yīng)工作面輸入氣化劑。輸水管道4連接于地面供給水源，將冷卻水輸入至盤管2中，通過水的冷卻作用達(dá)到給噴嘴降溫冷卻的目的，噴嘴的溫度通過測溫裝置7測得，并可通過補(bǔ)償導(dǎo)線輸送至地面的熱電偶控制柜，從而獲得噴嘴溫度，并可通過控制盤管2中的水流速進(jìn)而控制噴嘴的溫度，保證噴嘴的正常工作，延長了噴嘴的使用壽命。此外，冷卻水通過出水孔3可以給氣化劑輸送通道11中的氣化劑補(bǔ)水，也可給氣化工作區(qū)補(bǔ)水，從而促進(jìn)了氣化反應(yīng)的充分進(jìn)行，進(jìn)而提高了煤氣的品質(zhì)。

綜上所述，本實(shí)施例中，外管段21和內(nèi)管段22為一體成型結(jié)構(gòu)，通過外管段21和內(nèi)管段22上的出水孔3，可將盤管2中輸送的全部或部分冷卻水輸出至噴嘴外部或內(nèi)部，使得冷卻水直接噴出至氣化區(qū)或與氣化劑在噴嘴內(nèi)混合后噴出至氣化區(qū)，在冷卻噴嘴的同時，可以向氣化劑補(bǔ)水，進(jìn)而向氣化區(qū)補(bǔ)水，充分促進(jìn)了煤炭的地下氣化反應(yīng)，有效提高了煤氣的品質(zhì)；外管段在本體出口端設(shè)置出水孔，可以直接向氣化區(qū)補(bǔ)充物料水；此外，還可以通過熱電偶實(shí)時監(jiān)測噴嘴的溫度，根據(jù)溫度反饋結(jié)果調(diào)節(jié)冷卻水量，保證噴嘴的正常工作。

需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。