[实用新型]新型非催化部分氧化制合成气烧嘴

说明书

技术领域

本实用新型涉及诸如焦炉气和天然气等气态烃类为原料，以空气、富氧空气和纯氧气等为氧化剂，制备多种氢碳比(氢气和一氧化碳的摩尔比或者体积比等)合成气的燃烧装置技术领域，特别涉及一种将工艺烧嘴和开车烧嘴相结合的、非催化部分氧化的新型非催化部分氧化制合成气烧嘴。

背景技术

合成气(C0+H₂)作为重要的化工原料，在化学工业领域中，主要用来合成氨、油、液体燃料、甲醇、醚类和化肥等一系列重要的化学产品，因此对合成气有大量的需求，这也导致对更大产能转化炉的工业需求。

在气态烃转化制备合成气的工艺中，非催化部分氧化技术(POX)作为其中一种，在国内合成气转化领域将越来越重要。而POX烧嘴作为合成气生产工段和转化炉上的关键设备，直接影响着原料和氧化剂混合燃烧情况、炉体大小、运行周期、寿命及其出口甲烷含量等重要参数，虽然近年来有很多专家学者致力于烧嘴结构的研究，实用新型了很多专利，但是在烧嘴混合燃烧效果、烧嘴寿命这两方面难以做到优化。然而随着科技不断进步和生产技术要求的日益提高，需要更加优化的、创新性的烧嘴来改进、完善气态烃转化制备合成气工艺。

传统的烧嘴设计需要将开车烧嘴抽出，然后再安装工艺烧嘴，在这样高温的工况下安装工艺烧嘴，不仅烧嘴与转化炉装配的公差无法保证和检验，而且各法兰连接件的密封性能也不高。

实用新型内容

本实用新型所要求解决的技术问题在于针对现有POX烧嘴在高温工况下、材料面临高的屈服应力以及各种腐蚀等诸多不利的恶劣条件而提出一种新型非催化部分氧化制合成气烧嘴，该新型非催化部分氧化制合成烧嘴使得原料气和氧化剂的混合更好、燃烧更充分；同时又有效地避免了炭黑的生成；提高原料气的转化率、减少转化炉出口其他杂质；对烧嘴头部进行充分冷却，有效地降低头部的高温，延长烧嘴的寿命；对烧嘴混合燃烧火焰的形态进行优化控制，缩短火焰长度，减小转化炉体积，减少投资成本。

本实用新型通过对烧嘴头部混合燃烧的模拟计算分析，从而设计出烧嘴头结构。一般而言，烧嘴的性能优劣，主要是体现在烧嘴头的设计上，它影响了各流体间的混合、烧嘴的使用寿命、火焰的燃烧形态、炭黑的规避、原料气的转化率、产品气的收率，以及反应器内的温度场、浓度场和速度场等。所以烧嘴头是整个烧嘴的关键部件，也是核心部件。

本实用新型所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

一种新型非催化部分氧化制合成气烧嘴，由同轴设置在内冷却水夹套、中间冷却水夹套和外冷却水夹套构成，其中所述外冷却水夹套套在所述中间冷却水夹套上，所述中间冷却水夹套套在所述内冷却水夹套上；所述内冷却水夹套的中心具有一在开车时用以放置开车烧嘴的开车烧嘴中心通道，在所述内冷却水夹套的外径与所述中间冷却水夹套的内径之间设置有氧化剂通道，在所述中间冷却水夹套的外径与所述外冷却水夹套的内径之间设置有原料气通道；所述内冷却水夹套、中间冷却水夹套和外冷却水夹套三者的底端形成所述多通道全冷却POX烧嘴的烧嘴头，所述原料气通道和氧化剂通道位于所述烧嘴头的一端开口，分别形成原料气环形喷射口和氧化剂环形喷射口，所述原料气由所述原料气环形喷射口喷出，所述氧化剂由所述氧化剂环形喷射口喷出，喷出的原料气与喷出的氧化剂在所述烧嘴头处进行预混合在烧嘴头外部燃烧。

在本实用新型一个优选实施例中，所述外冷却水夹套通过可拆卸连接件套在所述中间冷却水夹套上，所述中间冷却水夹套通过可拆卸连接件套在所述内冷却水夹套外面。

在本实用新型一个优选实施例中，在所述外冷却水夹套的外环壁上设置有用以安装整个多通道全冷却POX烧嘴的法兰和第一冷却水进、出口以及原料气入口，其中所述第一冷却水进、出口与所述外冷却水夹套内的冷却水腔贯通，所述原料气入口与所述原料气通道贯通。

在本实用新型一个优选实施例中，在所述中间冷却水夹套的外环壁上设置有第二冷却水进、出口和氧化剂入口，其中所述第二冷却水进、出口与所述中间冷却水夹套内的冷却水腔贯通，所述氧化剂入口与所述氧化剂通道贯通。

在本实用新型一个优选实施例中，在所述内冷却水夹套的外环壁上设置有第三冷却水进、出口，并在所述内冷却水夹套顶部设置有用以安装开车烧嘴的连接法兰，开车时，在所述内冷却水夹套的开车烧嘴中心通道内插入开车烧嘴，并通过紧固件使所述开车烧嘴的连接法兰盖与所述连接法兰连接，开车结束后，拔出开车烧嘴，插入气化剂通入部件；所述第三冷却水进、出口与所述内冷却水夹套内的冷却水腔贯通。