[发明专利]多通道液态燃料部分氧化制合成气烧嘴及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种制合成气烧嘴，尤其涉及一种液态燃料部分氧化制备合成气(CO+H₂)的烧嘴。

背景技术

液态燃料(包括液态碳氢质燃料，或可泵送的固态含碳物质的浆料，固态含碳物质选自粉煤、石油焦、生物质或固态废弃物)部分氧化制备合成气的气流床气化方法，是在气流床中，将液态燃料与气化剂在高温高压下进行化学反应，制得以一氧化碳和氢气为主要组成的合成气。这种气化方法温度、压力高，设备生产强度大，碳转化率高，对燃料的适应性强，制得的合成气可用于发电、生产化学品与化肥、合成油品、作气体燃料等，用途十分广泛。

烧嘴是气流床气化的关键部件之一。通过它将液态燃料和气化剂以一定速度导入气流床，在高速喷射的气化剂的气动力作用下，将液态燃料雾化成小液滴，实现液态燃料与气化剂的充分混合，并发生化学反应。由于气化反应器内反应温度高达～1500℃，压力约为1.0～10MPa，对烧嘴要求非常高。烧嘴结构设计不当，将会导致烧嘴雾化效果差、烧嘴端部烧蚀、烧嘴冷却系统泄漏等，产生严重后果。现有的烧嘴专利技术，如中国专利申请号：93118217.4、94214422.8、95111750.5等，存在烧嘴雾化效果差、烧嘴使用寿命短等问题。实践中迫切需要雾化性能优良、长寿命的液态燃料部分氧化制合成气烧嘴。

发明内容

本发明的目的是公开一种液态燃料部分氧化制合成气烧嘴及其应用，以克服现有技术存在的上述缺陷。

本发明所说的液态燃料部分氧化制合成气烧嘴，包括：

依次同轴设置的外环喷头、中环喷头和内环喷头；

分别与外环喷头、中环喷头和内环喷头相连接的外环导管、中环导管和中心导管；

其特征在于，还包括设置在内环喷头内的中心喷头；

所说的中心喷头为一个截头的锥管，顶部设有封盖，封盖上设有小孔，中心喷头和内环喷头之间为内环通道，通过中心喷头上的小孔实现气化剂在中心喷头和内环喷头间的分配。

将本发明的液态燃料部分氧化制合成气烧嘴安装于气化炉后，可用于液态燃料部分氧化制备合成气，所说的液态燃料包括液态碳氢质燃料，或可泵送的固态含碳物质的浆料，固态含碳物质选自粉煤、石油焦、生物质或固态废弃物中的一种或其混合物。

将气化剂从烧嘴的外环喷头、内环喷头和中心喷头喷射进入气化炉，液态燃料通过烧嘴中环喷头喷射进入气化炉，中心喷头气化剂的流速为1～100m/s，内环喷头气化剂的流速为20～300m/s，外环喷头气化剂的流速为20～300m/s；

将液态燃料从烧嘴的中环喷头喷射进入气化炉，流速为1～30m/s。

气化剂的分配如下：

外环喷头的气化剂的量为气化剂总体积的48～98％，内环喷头为1～50％，中心喷头为1～50％；

液态燃料通过烧嘴中环喷头喷射进入气化炉后，在气化剂的高速气动力的作用下，液态燃料被雾化成小液滴，并与气化剂在喷口处进行剧烈混合，同时在高温下进行部分氧化反应，即气化反应。

所说的气化剂是空气、氧的体积含量大于21％的富氧空气、氧的体积含量大于98％的纯氧、水蒸汽或CO₂中的一种或其混合物。

本发明的烧嘴的适用压力为0.5～12.0MPa。

本发明的烧嘴也适用于还原气的生产。

由于本发明烧嘴的多通道结构，大大加强了液膜内外侧(特别是内侧)的气动力，烧嘴雾化性能明显提高。本发明的烧嘴，具有结构简单、制作与维护方便、雾化性能优良、混合均匀、烧嘴冷却系统使用寿命长等优点，用途广泛。

附图说明

图1为本发明的液态燃料部分氧化制合成气烧嘴的结构示意图。

图2为图1中的A-A部分的局部剖视示意图。

图3为放大的中心喷头结构示意图。

具体实施方式

参见图1、图2和图3，本发明所说的烧嘴，包括：

依次同轴设置的外环喷头1、中环喷头2和内环喷头3；

分别与外环喷头1、中环喷头2和内环喷头3相连接的外环导管5、中环导管6和中心导管7；

其特征在于，还包括设置在内环喷头3内的中心喷头4；

所说的中心喷头4为一个截头的锥管，顶部设有封盖401，封盖401上设有小孔18，中心喷头4和内环喷头3之间为内环通道10，通过中心喷头上的小孔18实现气化剂在中心喷头和内环喷头间的分配；

参见图2和图3：

优选的，小孔18的面积为内环通道10的1～50％；

优选的，内环通道10中内环通道导流块12；