CN101446413B - 一种组合式多喷嘴燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种组合式多喷嘴可燃粉体燃烧器。该燃烧器包括：位于燃烧器中心的点火烧嘴；和沿圆周方向均匀设置在点火烧嘴外围的多个工艺烧嘴。其中，每个工艺烧嘴包括：位于工艺烧嘴中心的煤粉通道；和设置在煤粉通道外侧的环形的第一氧化剂通道。本发明将多个工艺烧嘴与点火烧嘴组合在一起，结构紧凑，燃烧效率和气化效率提高。每个单独的工艺烧嘴维修灵活，拆装方便。多个工艺烧嘴可灵活地调节燃烧器的负荷，炉膛内介质通过多次撞击混合均匀，火焰充满度好，多层均匀的冷却结构可有效的保护燃烧器，延长燃烧器使用寿命。

Description

一种组合式多喷嘴燃烧器

技术领域

本发明涉及一种燃烧器，特别涉及一种用于气化炉和加热炉并且以可燃粉体为燃料的组合式多喷嘴燃烧器。 

背景技术

现有的煤气化技术中，以Texaco与Shell的工艺比较成熟，在国内应用较为广泛，两者在燃烧器设计方面各有特色。 

Texaco气化炉燃烧器以水煤浆为燃料，该燃烧器分为三层通道，中心通道介质为氧气，第二层通道介质为水煤浆，最外层通道介质仍为氧气。这种结构的燃烧器已很成熟，但也有自身的不足：(1)高速水煤浆流动时对喷头有很强的磨损，因此必须经常更换磨损部件(磨损部件寿命一般为30～60天)；(2)水煤浆与氧气采用直流结构使得燃烧火焰较长，相应炉体长度也增加；(3)燃烧器使用盘管冷却结构，在拆装时极易造成损坏；(4)燃烧器点火方式采用预热烧嘴对炉体内耐火砖加热，炉膛温度达到水煤浆的燃烧温度后进行切换，对水煤浆点火，点火方式操作繁琐；(5)此结构要求煤能制作成高浓度，高稳定性，流变特性好的水煤浆，要求煤磨成按一定粒度分布的煤浆，为了改善水煤浆的特性，还要加入一定量的添加剂，即使如此，仍有部分煤种不适宜制成水煤浆，使用范围受到局限。 

Shell煤粉气化设备以干煤粉为燃料，采用高压惰性气体输送进入气化炉，从粉煤的输送到喷出流速均很低，对燃烧器磨损很小。对煤种的适用范围宽，对煤的粒度、黏结性、含硫量、含氧量及灰份含量不敏感。每套气化装置的结构由4～6套燃烧器沿圆周均布在炉子中下部，燃烧器在炉内形成对冲火焰，合成气从气化炉上端排放，炉渣从下端排放。每个单独的燃烧器为直流结构，粉煤有水冷夹套保护，结构简单，便于维修。Shell燃烧器的不足是：(1)四套燃烧器安装精度要求很高；(2)本身未带点火装置，需在气化炉内另加点火装置进行点火；(3)Shell燃烧器煤粉与氧气的混合过程主要靠炉内的对冲结构来实现，单个燃烧器无法单独工作，因此Shell燃烧器适用范围小，只适用于火焰对冲结构的炉体。 

对于上述问题，当前已经提出多种改进结构。例如中国发明专利申请公开号CN1710333A公开了一种燃烧器，它采用水冷壁替代了Texaco燃烧器的盘管冷却结构；并且采用了多级冷却的方式，以便有效地保护燃烧器；设置了盘绕在点火喷嘴四周的多个煤粉输送管，可调节煤粉的输送量。然而，这种燃烧器采用的是整体式设计，拆装维护不方便。 

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种新型的燃烧器，以解决现有技术中存在的问题。 

本发明的上述目的是通过提供一种组合式多喷嘴可燃粉体燃烧器实现的。该燃烧器包括：位于燃烧器中心的点火烧嘴；和沿圆周方向均匀设置在点火喷嘴外围的多个工艺烧嘴。其中，每个工艺烧嘴包括：位于工艺烧嘴中心的煤粉通道；和设置在煤粉通道外侧的环形的第一氧化剂通道；所述点火烧嘴包括：位于该点火烧嘴中心的燃料气通道；设置在燃料气通道中的点火装置；和设置在燃料气通道外侧的环形的第二氧化剂通道。通过这样一种结构，可以在点火操作之后即停止点火烧嘴的使用，依靠工艺烧嘴提供的煤粉和氧化剂进行工作。同时，可以通过增加或减少工作的工艺烧嘴数量来调节燃烧器的工作负荷；负荷调节范围大，手段灵活。 

优选地，设置在第一氧化剂通道外侧的第一冷却夹套。 

优选地，所述点火烧嘴还包括在燃料气通道和所述第二氧化剂通道之间设有第二冷却夹套，所述第二氧化剂通道外设有第三冷却夹套。 

优选地，所述第一、第二和第三冷却夹套皆为双层结构，包括内层和外层，其中冷却介质由内层进入并且从外层排出。 

通过在各通道外侧都设置冷却夹套，可以大大延长燃烧器使用寿命。并且通过采用双层冷却通道结构，可以更加有效地保护燃烧器。 

优选地，所述点火烧嘴与所述工艺烧嘴通过安装法兰固定。在维修时，可将需要维修的部分单独地拆卸和维修，而不会对其他部分产生影响。 

优选地，所述工艺烧嘴的数目为2-10个。 

优选地，所述点火装置是可移动的。由于点火装置(点火棒)是可移动的，因此在点燃煤粉后可以撤出，从而可以避免烧蚀。 

此外，本发明的燃烧器还具有以下优点： 

煤粉采用直管输送，阻力小，速度低，对燃烧器的磨损小；喷出后与外侧的氧化剂撞击混合，形成单独小火焰，相邻火焰撞击后可以形成一圈均匀的火焰，从而保证炉膛温度场均匀，流场均匀；燃料气通道与第二氧化剂通道在完成点火任务后置换为惰性保护气体保护燃烧器，保证不会有高温烟气回流至燃烧器通道。 

附图说明

图1是本发明的燃烧器的主体结构的剖视图； 

图2是图1中的燃烧器头部的更详细的局部示意图； 

图3为本发明的燃烧器中的单个工艺烧嘴的剖视示意图。 

附图标记列表： 

1.点火装置，2.燃料气通道的盖板，3.燃料气入口，4.第二冷却夹套的冷却介质出口，5.第三冷却夹套，6.第三冷却夹套的盖板，7.第三冷却夹套的冷却介质出口，8.粉煤入口，9.第一氧化剂通道的盖板，10.第一氧化剂通道入口，11.第一冷却夹套的冷却介质出口，12.第一冷却夹套，13.第一冷却夹套的夹板，14.第二冷却夹套，15.第二冷却夹套的盖板，16.第二冷却夹套的夹板，17.第二冷却夹套的冷却介质入口，18.第二氧化剂通道的盖板，19.第二氧化剂通道入口，20.第三冷却夹套的冷却介质入口，21.第三冷却夹套的夹板，22.第一冷却夹套的盖板，23.第一冷却夹套的冷却介质入口，24.安装法兰，25.工艺烧嘴的粉煤输送管，26.燃料气通道，27.第二冷却夹 套的冷却介质通道，28.第二氧化剂通道，29.第三冷却夹套的冷却介质通道，30.第一冷却介质通道，31.第一氧化剂通道，32.工艺烧嘴的粉煤通道。 

具体实施方式

下面将结合本发明的附图对本发明的燃烧器的最优选结构加以详细的描述。 

参见图1，本发明的燃烧器包括设置在中部的点火烧嘴和设置在点火烧嘴外侧的多个工艺烧嘴。工艺烧嘴沿圆周方向均匀地布置在点火烧嘴周围，并且通过安装法兰24与点火烧嘴固定在一起，安装法兰24与炉体(未示出)密封连接。所述工艺烧嘴优选地为2-10个，通过增加或减少工作的工艺烧嘴数量来调节燃烧器的工作负荷。通过使用安装法兰24对工艺烧嘴和点火烧嘴进行固定，在维修时，可将需要维修的部分单独地拆卸和维修，而不会对其他部分产生影响。 

参见图3，工艺烧嘴包括位于中心位置的可燃粉体(例如，煤粉)通道，其由煤粉输送管25形成。煤粉通过煤粉入口8进入煤粉通道。煤粉通道外侧设置有由第一氧化剂通道31，通道31通过第一氧化剂通道盖板9密封，氧化剂通过第一氧化剂通道入口10进入该通道。在第一氧化剂通道的外侧设置有第一冷却夹套12，第一冷却夹套12由第一冷却夹套的盖板22密封。第一冷却夹套12为双层结构，例如由第一冷却夹套的夹板13将第一冷却介质通道30(见图2)分为内外两层，冷却介质由入口23进入通道内层，经过通道外层后由出口11流出。 

再次参见图1和图2，点火烧嘴包括位于中心位置的由燃料气通道盖板2密封的燃料气通道26，燃料气通过燃料气入口3进入所述燃料气通道。燃料气通道外侧设置第二冷却夹套14，其由第二冷却夹套盖板15密封。第二冷却夹套14也可以设置双层结构，其方式与第一冷却夹套类似，即由第二冷却夹套的夹板16将第二冷却介质通道27分为内外两层，冷却介质由入口17进入，经过冷却通道27后由出口4流出。 

第二冷却夹套14外侧设置第二氧化剂通道28(见图2)，其由第二氧化剂通道的盖板18密封。氧化剂通过第二氧化剂通道入口19进入该通道，并从该通道下方喷出，与燃料气通道26喷出的燃料气混合后，经点火装置1发火后被点燃，形成点火烧嘴火焰。第二氧化剂通道28外侧设置第三冷却夹套5，由第三冷却通道盖板6密封。同样，第三冷却夹套5也可以按照与第一和第二冷却夹套相同的方式设置双层结构。 

通过在各气体通道外侧都设置冷却夹套，可以大大延长燃烧器使用寿命；并且所有冷却夹套均可采用双层冷却通道结构，可以更加有效地防止炉内介质反应时放出的热量对燃烧器的损伤，从而保护燃烧器。 

点火装置1设置在燃料气通道中，并且点火装置是可移动的(其可通过各种已有的技术实现)，在点燃点火烧嘴后可以撤出，从而可以避免长时间处于高温状态下而导致烧蚀等损坏。点火棒撤出后，点火棒口可以用法兰盖堵死。 

燃烧器炉内部分可采用耐高温、耐冲刷的特殊合金材料制成，例如HAYNES 188合金。 

工艺烧嘴粉煤管中的粉煤由辅助气体作为载体输送，粉煤管为直管形式，输送阻力小。选取合适的管径保证粉煤速度为5～10m/s，对管子和喷口的磨损很小。粉煤喷出烧嘴后与外侧经过第一氧化剂通道喷入炉膛的氧气撞击并迅速混合，被点火烧嘴点燃后形成一股单独的火焰。多个工艺烧嘴在炉内形成多个单独的小火焰，相邻火焰在离开烧嘴一定距离后互相撞击混合，形成一圈均匀的火焰。火焰对烧嘴的辐射很强，因此设置有冷却夹套进行保护，夹套内的介质可以是水或其他冷却介质。 

本发明的主要工作原理如下：燃料气和第二氧化剂通道混合后经点火装置点燃，火焰稳定后投入煤粉，煤粉与第一氧化剂在炉膛内撞击混合，被点火烧嘴火焰点燃，随后可以将燃料气与第二氧化剂通道置换为惰性气体以保护燃烧器。 

本发明的主要工作过程如下：点火烧嘴的燃料气通过燃料气通道26后喷入炉膛，氧化剂通过第二氧化剂通道28喷入炉膛，两股气体混合后在炉膛内被点火装置1发火点燃。打开煤粉与第一氧化剂进料阀门，利用点火烧嘴的火焰将煤粉点燃，然后关闭燃料气和第二氧化剂通道，并置换为惰性气体保护点火烧嘴。整个工作过程，三层冷却夹套内始终有冷却介质通过，以保护燃烧器。燃烧器结束工作时，先停止煤粉进料，最后停止氧化剂进料。 

通过本发明的组合式燃烧器，克服了现有技术的不足，混合效果好，使用寿命长，结构紧凑，火焰粗壮，燃烧效率高，自身带有点火功能，负荷调节范围大，单个燃烧器也可工作，适用范围广泛。 

以上已经结合了本发明的最优选实施例对本发明的燃烧器作出了详细的描述，然而本领域的技术人员可以认识到，在不背离本发明的实质和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变化。应当认为本发明的最优选实施例是描述性的，而非限定性的，本发明的范围应当根据所附的独立权利要求加以确定。 

Claims (7)

1.一种组合式多喷嘴燃烧器，其包括：位于燃烧器中心的点火烧嘴；和沿圆周方向均匀设置在点火烧嘴外围的多个工艺烧嘴，

其特征在于，每个所述工艺烧嘴包括：位于工艺烧嘴中心的煤粉通道；和设置在煤粉通道外侧的第一氧化剂通道；

所述点火烧嘴包括：位于该点火烧嘴中心的燃料气通道；设置在燃料气通道中的点火装置；和设置在燃料气通道外侧的环形的第二氧化剂通道。

2.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，

所述工艺烧嘴还包括设置在所述第一氧化剂通道外侧的第一冷却夹套。

3.根据权利要求2所述的燃烧器，其特征在于，

所述点火烧嘴还包括在燃料气通道和所述第二氧化剂通道之间设有第二冷却夹套，所述第二氧化剂通道外设有第三冷却夹套。

4.根据权利要求3所述的燃烧器，其特征在于，

所述第一、第二和第三冷却夹套中的至少一个为双层结构，包括内层和外层，其中冷却介质由内层进入并且从外层排出。

5.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，

所述点火烧嘴与所述工艺烧嘴通过安装法兰固定。

6.根据权利要求1所述的燃烧器，其特征在于，

所述工艺烧嘴的数目为2-10个。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的燃烧器，其特征在于，

所述点火装置是可移动的。

Images