[实用新型]一种用于气化炉的烧嘴

说明书

技术领域

本实用新型属于气化装置领域，特別涉及气化炉领域。

背景技术

气流床工艺中，喷射原料进入气化炉进行燃烧的设备叫烧嘴。尽管这个设备相对于气化炉来说很小，但是这个设备的重要性不亚于气化炉本身，在技术层面上可以与气化炉相提并论，其特性直接影响到气化炉运行的稳定性，所以对烧嘴的研究受到国内外的广泛重视。

烧嘴的结构设计与烧嘴寿命密切相关，是气化技术中最关键的技术之一。因此，其结构的优化设计是延长烧嘴寿命的关键技术。

另一方面，烧嘴是气化炉不可缺少的设备，而且运行过程中需要定期的维护或更换，而烧嘴的价格比较昂贵，国外引进的长寿命烧嘴的价格为国内普通烧嘴价格的3倍。所以烧嘴对气化炉运行的经济性影响较大。如果烧嘴的使用寿命在一年以上，那么在两次系统维修停车之间无需更换或维修烧嘴，可以实现气化炉稳定、长周期和满负荷运行，也不需要另外设置备用炉。这是行业内的一个基本要求和期盼，对于气化炉来讲意义重大。

为确保烧嘴的长周期稳定运行及经济效益运行能效，确切的说，一个无维修运转周期应该在一年以上，最好为5～10年。实事上，在20世纪的煤化工中，气化炉气化工艺用的烧嘴，国内很难达到这个指标，大部分烧嘴的寿命在1～3个月左右，个别较好的能够达到6个月左右。尽管企业在维修方面总结了不少成功经验，但仍未能突破这个界限。

目前拥有自主气化炉技术的企业基本都将烧嘴的结构及制造方法作为核心技术进行研究和开发。

烧嘴损坏的原因是多方面的，主要有炉内高温对烧嘴喷头和烧嘴前脸夹套的高温损坏和烧嘴喷头的磨损。

气化炉从启动到运行、停炉的整个过程中：点火预热时600～1000℃的高温阶段、气化反应时1700℃的高温阶段和停车时从1700℃高温开始的高温下降阶段，这三个阶段均会对烧嘴造成高温损坏。

烧嘴主体材质为奥氏体不锈钢。目前烧嘴喷头材质可选用的最耐磨的材料有钴基合金和金属陶瓷等，但这类材料存在抗高温热冲击性能较差、以及高温中易产生氧化等问题。因此，目前烧嘴喷头的材质一般都选用耐高热应力的镍合金钢。

对于受磨损严重的水煤浆烧嘴而言，由于镍合金钢耐磨粒磨损性能比钴基合金和金属陶瓷等耐磨材料低数倍，因此，水煤浆烧嘴使用镍合金钢类的耐高温材料，不利于提高其寿命。要解决水煤浆烧嘴的磨损问题，首先需要解决好高温对烧嘴喷头的烘烤问题，即解决好对烧嘴喷头的降温冷却问题，而后才能考虑使用不耐高温但非常耐磨的材料。

对于干煤粉烧嘴而言，由于无法观察到烧嘴喷头被损坏的过程，因此，人们在很长时间内无法了解高温烧损和磨损中哪一种为烧嘴喷头损坏的主要原因。但通过近年来引进的一部分内冷式烧嘴已创造一年以上使用寿命的情况分析，由于内冷式烧嘴的特点是散热比较快和均匀，烧嘴不易烧坏，寿命变长，证明了烧嘴的损坏是烧坏先于磨坏。

因此，解决烧嘴喷头以及烧嘴前脸夹套的高温损坏问题，也就成了延长烧嘴寿命的一个主要方面。

为解决上述问题：

申请人，荷兰国际壳牌研究有限公司，公布了专利申请号20010193981.6和专利申请号200710193983.5的两种燃烧器（即烧嘴）。 

申请人，华东理工大学，公布了专利申请号200420114032.6，名称为一种粉煤部分氧化制备合成气烧嘴。

申请人，北京航天万源煤化工工程有限公司，公布了专利申请号200810246579.4，名称为一种组合式喷嘴燃烧器。

从上述现有专利技术的一个共同点是在烧嘴伸入气化炉部分的外壳部份设置为冷却水盘管或冷却水夹套，并在烧嘴顶部设置有烧嘴前脸夹套。利用冷却水在冷却水盘管或冷却水夹套以及烧嘴前脸夹套中的循环，达到对烧嘴冷却降温的目的，而延长烧嘴寿命。

其不足之处在于：

烧嘴喷头和烧嘴前脸夹套等部位仍然时常发生被高温损坏以及烧嘴喷头磨损严重的事故，因此，烧嘴的寿命一般为3～6个月，最好的情况也只能接近1年。

经本专利发明人反复分析和研究发现上述各种现有专利技术中，烧嘴被高温损坏的主要原因和存在的不足之处在于上述各项专利技术均未在烧嘴燃料通道前端的喷头部位直接设置冷却水夹套，也没有设置其它降温冷却装置，而导致烧嘴喷头散热不良，易被高温烧损，从而对烧嘴寿命造成严重损害。其具体损害情况主要由如下3个方面造成：

（1）在气化反应时：由于烧嘴喷头暴露在炉内1700℃左右的高温热辐射及热气流环境中，其降温只能依靠燃料烧嘴投料后的A、B两个方面进行；