CN102643680A - 干粉气化炉烧嘴 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种干粉气化炉烧嘴，包括：中心管，所述中心管内具有燃料气/二氧化碳通道；第一冷却套管，所述第一冷却套管套在所述中心管外面以在所述第一冷却套管与所述中心管之间限定出第一冷却通道；供氧套管，所述供氧套管套在所述第一冷却套管外面以在所述供氧套管与所述第一冷却套管之间限定出氧气通道；第二冷却套管，所述第二冷却套管套在所述供氧套管外面以在所述第二冷却套管与所述供氧套管之间限定出第二冷却通道；和粉煤供给套管，所述粉煤供给套管套设在所述第二冷却套管与所述供氧套管之间，所述粉煤供给套管具有内壁和外壁，所述内壁与所述外壁之间限定出粉煤通道。根据本发明的干粉气化炉烧嘴结构简单，使用寿命长且成本低。
Description
技术领域
本发明涉及煤气化技术，尤其是涉及一种用于煤气化的干粉气化炉烧嘴。
背景技术
煤气化，例如粉煤加压气化，是近年来发展的洁净的煤燃烧技术，得到了越来越广泛的应用。
气化炉是煤气化中使用的设备，气化炉的烧嘴是气化炉的重要核心部件，对气化炉的操作性能具有重要影响。传统的气化炉烧嘴存在喷射通道多，结构复杂，寿命短、安装复杂，影响气化炉气化效果的问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种干粉气化炉烧嘴，所述干粉气化炉烧嘴结构简单紧凑且使用寿命长，成本低。
根据本发明实施例的干粉气化炉烧嘴，包括：中心管，所述中心管内具有燃料气/二氧化碳通道，所述燃料气/二氧化碳通道的上部具有燃料气/二氧化碳进口，所述燃料气/二氧化碳通道的下端具有燃料气/二氧化碳出口；第一冷却套管，所述第一冷却套管套在所述中心管外面以在所述第一冷却套管与所述中心管之间限定出环形的第一冷却通道，所述第一冷却通道具有第一进水口和第一出水口；供氧套管，所述供氧套管套在所述第一冷却套管外面以在所述供氧套管与所述第一冷却套管之间限定出环形的氧气通道，所述氧气通道的上部具有供氧口且所述氧气通道的下端具有出氧口；第二冷却套管，所述第二冷却套管套在所述供氧套管外面以在所述第二冷却套管与所述供氧套管之间限定出环形的第二冷却通道，所述第二冷却通道具有第二进水口和第二出水口；和粉煤供给套管，所述粉煤供给套管套设在所述第二冷却套管与所述供氧套管之间，所述粉煤供给套管具有内壁和外壁，所述内壁与所述外壁之间限定出粉煤通道，所述粉煤通道的上部具有粉煤供给口且所述粉煤通道的下端具有粉煤出口。
根据本发明实施例的干粉气化炉烧嘴采用组合式结构，即集成点火和开工两种功能，与传统点火烧嘴和开工烧嘴分开设置的方式相比，大大减小了烧嘴的数量，有效降低了装配工人的安装时间和工作量，同时，根据本发明实施例的干粉气化炉烧嘴还具有体积小、结构紧凑、装配方便等优点，此外，干粉气化炉烧嘴采用两套独立的冷却系统对中心管、供氧套管和粉煤供给套管进行充分冷却，大大提高了冷却效果，保证了干粉气化炉烧嘴工作的稳定性，可长时间使用不易损坏，延长了干粉气化炉烧嘴的使用寿命，进而降低使用成本。
根据本发明实施例的干粉气化炉烧嘴还具有如下附加技术特征：
在本发明的一个实施例中，所述中心管、第一冷却套管、供氧套管、第二冷却套管和粉煤供给套管的下端平齐。由此，方便干粉气化炉烧嘴与干粉气化炉的装配。
在本发明的一个实施例中，所述中心管、第一冷却套管、供氧套管、第二冷却套管和粉煤供给套管的上端成阶梯状排列。由此，可有效防止中心管、第一冷却套管、供氧套管、第二冷却套管和粉煤供给套管在实际工作过程中相互干涉。
在本发明的一个实施例中，所述第一冷却通道的上端通过第一端盖封闭且所述第一冷却套管的下端与所述中心管的下端相连以封闭所述第一冷却通道的下端。
在本发明的一个实施例中，所述第一冷却套管与所述中心管之间设有第一隔离套管，所述第一隔离套管将所述第一冷却通道分成环形的第一冷却进水通道和位于第一冷却进水通道里面的环形的第一冷却出水通道。由此可使从第一冷却进水通道进入的冷却液更好地吸收中心管的热量，充分对中心管进行冷却，防止工作过程中中心管由于温度过高而损坏，降低使用成本。
在本发明的一个实施例中，所述供氧套管的上端通过第二端盖封闭且所述供氧套管的下端敞开，所述中心管的上端通过顶端盖封闭且所述中心管的下端敞开，所述粉煤供给管的上端通过第三端盖封闭且所述粉煤供给管的下端敞开，所述第二冷却套管的上端通过第四端盖封闭。
在本发明的一个实施例中，所述粉煤供给套管将所述第二冷却通道分成环形的第二冷却进水通道和位于第二冷却进水通道里面的环形的第二冷却出水通道。由此可使从第二冷却进水通道进入的冷却液更好地吸收喷嘴的喷出端的热量，充分对喷出端进行冷却，防止工作过程中喷出端由于温度过高而损坏，延长了喷出端的使用寿命，从而进一步降低使用成本。
在本发明的一个实施例中，所述第二冷却进水通道内设有第二隔离套管且所述第二冷却出水通道内套设有第三隔离套管，且所述粉煤供给套管的外壁的外周面上设有翅片。由此，通过设置第二隔离套管和第三隔离套管，从而可更好地对第二冷却通道内的冷却液进行引导，使这部分冷却液能够与供氧套管和粉煤供给套管充分接触，保证供氧套管和粉煤供给套管处在合适的工作温度范围内，降低喷出端损坏的频率。另外，通过设置翅片，即相当于增加了外壁的有效散热面积，同时由于翅片伸入冷却液中，由此使冷却液能够更加充分地与粉煤供给套管的外壁接触，带走外壁的热量。
在本发明的一个实施例中，所述粉煤供给通道内设有绕所述粉煤供给套管的轴向延伸的螺旋件，提高了粉煤在气化炉内混合效果，可提高碳的转化率。
在本发明的一些实施例中，所述中心管内插设有点火棒，所述点火棒的上端从所述中心管的上端延伸出且所述点火棒的下端朝向所述中心管的下端延伸预定长度。
根据本发明实施例的干粉气化炉烧嘴具有结构简单、紧凑，点火开工一体化，冷却效果好，使用寿命长，适用范围广等诸多优点。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的干粉气化炉烧嘴的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面参考图1描述根据本发明实施例的干粉气化炉烧嘴100。
根据本发明实施例的干粉气化炉烧嘴100可用于干粉气化炉中，实现干粉气化炉的点火开工操作。
根据本发明实施例的干粉气化炉烧嘴100，包括：中心管1、第一冷却套管2、供氧套管3、第二冷却套管4和粉煤供给套管5。
中心管1内具有燃料气/二氧化碳通道11，燃料气/二氧化碳通道11的上部具有燃料气/二氧化碳进口12，燃料气/二氧化碳通道11的下端具有燃料气/二氧化碳出口13。燃料气/二氧化碳通道11中可通入燃料气或二氧化碳，具体而言，当干粉气化炉烧嘴100点火时，燃料气/二氧化碳通道11中只通入燃料气以完成干粉气化炉的点火操作，其中燃料气没有特殊要求，只要能完成点火操作即可，例如燃料气可以是天然气，当然也可以是其它可燃气体；在干粉气化炉开工后，燃料气/二氧化碳通道11内只通入二氧化碳，通入二氧化碳的目的是为了与干粉气化炉中的粉煤反应，以提高粉煤中碳元素的转化率。
第一冷却套管2套设在中心管1外面以在第一冷却套管2与中心管1之间限定出环形的第一冷却通道21，第一冷却通道21具有第一进水口22和第一出水口23。第一冷却通道21中可通入冷却液以对中心管1进行冷却，防止中心管1温度过高损坏，其中冷却液可以为水，即采用水冷的方式对中心管1进行充分冷却。
供氧套管3套设在第一冷却套管2外面以在供氧套管3与第一冷却套管3之间限定出环形的氧气通道31，氧气通道31的上部具有供氧口32且氧气通道31的下端具有出氧口33。优选地，氧气通道31中可通入纯氧气以提高粉煤中炭元素的转化率，同时通入纯氧气还可避免气体中含有的杂质对碳转化率的影响。可选地，氧气通道31中也可通入富氧或空气，这样在保证一定的碳转化率的前提下，可有效降低生产成本。
第二冷却套管4套设在供氧套管3外面以在第二冷却套管4与供氧套管3之间限定出环形的第二冷却通道41，第二冷却通道41具有第二进水口42和第二出水口43。第二冷却通道41中可通入冷却液以对供氧套管3和粉煤供给套管5进行冷却，防止供氧套管3和粉煤供给套管5由于长期处在高温环境下损坏，其中冷却液可以为水，即采用水冷的方式对供氧套管3和粉煤供给套管5进行充分冷却。
由于干粉气化炉烧嘴100所处工作环境的温度极高，因此通过设置第一冷却套管2和第二冷却套管4，从而使干粉气化炉烧嘴100具有两套独立的冷却系统分别对干粉气化炉烧嘴100各部件进行冷却，即分别对中心管1、供氧套管3和粉煤供给套管5进行充分冷却，降低中心管1、供氧套管3和粉煤供给套管5损坏频率，从而降低生产成本，同时上述两套冷却系统可独立工作，互不干涉，实用性好且冷却效果稳定。
粉煤供给套管5套设在第二冷却套管4与供氧套管3之间，粉煤供给套管5具有内壁52和外壁53，内壁52与外壁53之间限定出粉煤通道51，粉煤通道51的上部具有粉煤供给口54且粉煤通道51的下端具有粉煤出口55。
换言之，如图1所示，根据本发明实施例的干粉气化炉烧嘴100从内向外依次为同轴设置的中心管1、第一冷却套管2、供氧套管3、粉煤供氧套管5和第二冷却套管4，即从内向外依次为燃料气/二氧化碳通道11、第一冷却通道21、氧气通道31、粉煤通道51以及沿径向分别位于粉煤通道51内侧和外侧的第二冷却通道41。因此，干粉气化炉烧嘴100具有体积小、结构紧凑、冷却效果好等优点。
根据本发明实施例的干粉气化炉烧嘴100采用组合式结构，即集成点火和开工两种功能，与传统点火烧嘴和开工烧嘴分开设置的方式相比，大大减小了烧嘴的数量，有效降低了装配工人的安装时间和工作量，同时，根据本发明实施例的干粉气化炉烧嘴100还具有体积小、结构紧凑、装配方便等优点，此外，干粉气化炉烧嘴100采用两套独立的冷却系统对中心管1、供氧套管3和粉煤供给套管5进行充分冷却，大大提高了冷却效果，保证了干粉气化炉烧嘴100工作的稳定性，可长时间使用不易损坏，延长了干粉气化炉烧嘴100的使用寿命，进而降低使用成本。
在本发明的一个示例中，中心管1、第一冷却套管2、供氧套管3、第二冷却套管4和粉煤供给套管5的下端平齐，由此方便干粉气化炉烧嘴100与干粉气化炉装配，降低装配难度。其中为防止中心管1、第一冷却套管2、供氧套管3、第二冷却套管4和粉煤供给套管5在实际工作过程中相互干涉，中心管1、第一冷却套管2、供氧套管3、第二冷却套管4和粉煤供给套管5的上端可成阶梯状排列，如图1所示。
换言之，中心管1的上端与第一冷却套管2的上端、第一冷却套管2的上端与供氧套管3的上端、供氧套管3的上端与第二冷却套管4的上端和第二冷却套管4的上端与粉煤供给套管5的上端在上下方向上（当干粉气化炉烧嘴100沿竖向设置且中心管1位于上方时）分别具有一定的高度差值。由此，在向中心管1内通入燃料气/二氧化碳、向第一冷却套管2和第二冷却套管4中通入冷却液、向供氧套管3中通入氧气以及向粉煤供给套管5内供给粉煤时，不会相互干涉影响，从而可提高干粉气化炉的工作效率，利于提高碳转化率。
如图1所示，第一冷却通道21的上端通过第一端盖24封闭且第一冷却套管2的下端与中心管1的下端相连以封闭第一冷却通道21的下端。供氧套管3的上端通过第二端盖34封闭且供氧套管3的下端敞开以使氧气通道31内的氧气可直接通入干粉气化炉中。中心管1的上端通过顶端盖14封闭且中心管1的下端敞开以方便向开工后的干粉气化炉中通入二氧化碳。粉煤供给套管5的上端通过第三端盖56封闭且粉煤供给管5的下端敞开以方便直接向干粉气化炉中通入粉煤，第二冷却套管4的上端通过第四端盖44封闭。
在本发明的一个实施例中，为提高中心管1的冷却效果，第一冷却套管2与中心管1之间可设有第一隔离套管25，第一隔离套管25将第一冷却通道21分成环形的第一冷却进水通道211和位于第一冷却进水通道211里面的环形的第一冷却出水通道212。由此可使从第一冷却进水通道211进入的冷却液更好地吸收中心管1的热量，充分对中心管1进行冷却，防止工作过程中中心管1由于温度过高而损坏，降低使用成本。
如图1所示，粉煤供给套管5将第二冷却通道41分成环形的第二冷却进水通道411和位于第二冷却进水通道411里面的环形的第二冷却出水通道412。由此可使从第二冷却进水通道411进入的冷却液更好地吸收粉煤供给套管5和供氧套管3的的热量，充分对粉煤供给套管5和供氧套管3进行冷却，防止工作过程中粉煤供给套管5和供氧套管3由于温度过高而损坏，延长了粉煤供给套管5和供氧套管3的使用寿命，从而进一步降低使用成本。
有利地，第二冷却进水通道411内设有第二隔离套管45且第二冷却出水通道412内套设有第三隔离套管46。由此，通过设置第二隔离套管45和第三隔离套管46，从而可更好地对第二冷却通道41内的冷却液进行引导，使这部分冷却液能够与供氧套管3和粉煤供给套管5充分接触，保证供氧套管3和粉煤供给套管5处在合适的工作温度范围内，降低供氧套管3和粉煤供给套管5损坏的频率。
为进一步提高第二冷却通道41对粉煤供给套管5的冷却效果，粉煤供给套管5的外壁53的外周面上可设有翅片531，其中翅片531可为多个且均匀分布在外壁53的外周面上。通过设置翅片531，相对于增加了粉煤供给套管5的外壁53的表面积，即增加了外壁53的有效散热面积，同时由于翅片531伸入冷却液中，由此使冷却液能够更加充分地与粉煤供给套管5的外壁53接触，带走外壁53的热量。其中翅片531应选用热的良导体，例如翅片531可选用金属材料制成，如银、铜或铝，为降低成体，提高翅片531的散热性能，翅片531可与外壁53焊接成一体。
在本发明的一个示例中，粉煤供给通道51内设有绕粉煤供给套管5的轴向延伸的螺旋件57。螺旋件57用于对进入粉煤供给通道51内的粉煤优化处理，增加混合效果，使粉煤气化更加充分，从而提高炭的转化率。
如图1所示，中心管1内插设有点火棒15，点火棒15的上端从中心管1的上端延伸出且点火棒15的下端朝向中心管1的下端延伸预定长度。
根据本发明实施例的干粉气化炉烧嘴100具有结构简单、紧凑，点火开工一体化，冷却效果好，使用寿命长，适用范围广等诸多优点。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种干粉气化炉烧嘴，其特征在于，包括：
中心管，所述中心管内具有燃料气/二氧化碳通道，所述燃料气/二氧化碳通道的上部具有燃料气/二氧化碳进口，所述燃料气/二氧化碳通道的下端具有燃料气/二氧化碳出口；
第一冷却套管，所述第一冷却套管套在所述中心管外面以在所述第一冷却套管与所述中心管之间限定出环形的第一冷却通道，所述第一冷却通道具有第一进水口和第一出水口；
供氧套管，所述供氧套管套在所述第一冷却套管外面以在所述供氧套管与所述第一冷却套管之间限定出环形的氧气通道，所述氧气通道的上部具有供氧口且所述氧气通道的下端具有出氧口；
第二冷却套管，所述第二冷却套管套在所述供氧套管外面以在所述第二冷却套管与所述供氧套管之间限定出环形的第二冷却通道，所述第二冷却通道具有第二进水口和第二出水口；和
粉煤供给套管，所述粉煤供给套管套设在所述第二冷却套管与所述供氧套管之间，所述粉煤供给套管具有内壁和外壁，所述内壁与所述外壁之间限定出粉煤通道，所述粉煤通道的上部具有粉煤供给口且所述粉煤通道的下端具有粉煤出口。
2.根据权利要求1所述的干粉气化炉烧嘴，其特征在于，所述中心管、第一冷却套管、供氧套管、第二冷却套管和粉煤供给套管的下端平齐。
3.根据权利要求2所述的干粉气化炉烧嘴，其特征在于，所述中心管、第一冷却套管、供氧套管、第二冷却套管和粉煤供给套管的上端成阶梯状排列。
4.根据权利要求1所述的干粉气化炉烧嘴，其特征在于，所述第一冷却通道的上端通过第一端盖封闭且所述第一冷却套管的下端与所述中心管的下端相连以封闭所述第一冷却通道的下端。
5.根据权利要求4所述的干粉气化炉烧嘴，其特征在于，所述第一冷却套管与所述中心管之间设有第一隔离套管，所述第一隔离套管将所述第一冷却通道分成环形的第一冷却进水通道和位于第一冷却进水通道里面的环形的第一冷却出水通道。
6.根据权利要求1所述的干粉气化炉烧嘴，其特征在于，所述供氧套管的上端通过第二端盖封闭且所述供氧套管的下端敞开，所述中心管的上端通过顶端盖封闭且所述中心管的下端敞开，所述粉煤供给管的上端通过第三端盖封闭且所述粉煤供给管的下端敞开，所述第二冷却套管的上端通过第四端盖封闭。
7.根据权利要求1所述的干粉气化炉烧嘴，其特征在于，所述粉煤供给套管将所述第二冷却通道分成环形的第二冷却进水通道和位于第二冷却进水通道里面的环形的第二冷却出水通道。
8.根据权利要求7所述的干粉气化炉烧嘴，其特征在于，所述第二冷却进水通道内设有第二隔离套管且所述第二冷却出水通道内套设有第三隔离套管，且所述粉煤供给套管的外壁的外周面上设有翅片。
9.根据权利要求1所述的干粉气化炉烧嘴，其特征在于，所述粉煤供给通道内设有绕所述粉煤供给套管的轴向延伸的螺旋件。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的干粉气化炉烧嘴，其特征在于，所述中心管内插设有点火棒，所述点火棒的上端从所述中心管的上端延伸出且所述点火棒的下端朝向所述中心管的下端延伸预定长度。
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