[实用新型]负荷可控式多通道液态燃料气化烧嘴

说明书

技术领域

本实用新型涉及液态燃料气化烧嘴，尤其是一种负荷可控式多通道液态燃料气化烧嘴。

背景技术

煤等含碳燃料的清洁高效利用已逐渐成为当今能源利用的重要课题。燃料气化制合成气可为现代化工生产、联合循环发电(简称IGCC发电)、煤间接液化以及煤制氢等系统提供龙头技术。目前，煤等含碳燃料的气化制合成气技术通常分为两类，一类是液态燃料气化技术，另一种是干粉固体燃料气化技术。作为气化的关键部件之一，烧嘴技术的发展直接决定了液态燃料气化技术的运行稳定性和可靠性，烧嘴技术的落后严重制约了生产效率的提高。

由于气化炉内反应温度高达1400℃，烧嘴结构设计不当，将会烧蚀其头部，烧蚀气化炉内壁，产生严重后果。当烧嘴对液态燃料的雾化不够充分时，将影响燃料的碳转化率，降低合成气有效气体组分含量。当烧嘴头部设计不合理时可能引起烧嘴头部壁面材料的磨蚀，影响其使用寿命。另外，烧嘴头部冷却系统的冷却效率直接影响烧嘴的长周期可靠运行。已有的专利技术如美国专利4736693、4858538、4443228和中国专利89104265等均采用中心喷管为直管式结构的烧嘴，共同的缺点是物料在喷入反应器之前缺少加速过程，离开烧嘴的速度低，雾化效果欠佳，且易于烧蚀烧嘴。美国专利3743606、3705108、4443230等采用中心管前端缩口的结构来提高物流速度，中心喷管出口物流速度提高，使烧嘴雾化效果增强，但速度提高后将使烧嘴头部磨蚀加速，影响了喷嘴的使用寿命。且对于单喷嘴顶置式气化炉，顶部喷嘴出口物料流速过大将直接影响物料在气化炉内的停留时间，从而影响整体碳转化率，而且其所采用的气化烧嘴通常无法进行负荷调控。

此外，现有工业应用的液态燃料气化烧嘴基本上都采用制作工艺相对简单的盘管式水冷系统，如中国专利95111750.5和200710037138.9等，其主要存在头部冷却夹套结构设计简单，冷却效果不佳的问题。而且采用三通道结构设计，负荷调控能力较差，特别是针对整体煤气化联合循环发电时，无法灵活调节气化负荷来适应电网峰值变化。

综上所述，解决液态燃料的高效雾化和烧嘴头部冷却等问题，是提高目前液态燃料气化烧嘴使用性能的关键所在。因此，开发先进的负荷可控式长寿命高效雾化气化烧嘴是提高我国液态燃料气化技术可靠性的关键技术途径之一。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术的气化烧嘴技术的负荷不易调控、烧嘴冷却效果差和雾化性能不好等缺陷，提供一种负荷可控式多通道液态燃料气化烧嘴。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种负荷可控式多通道液态燃料气化烧嘴，其特点在于，其包括同轴的一烧嘴中心喷管、一第一烧嘴外环喷管、一第二烧嘴外环喷管、一第三烧嘴外环喷管和一烧嘴中心喷头、一第一烧嘴外环喷头、一第二烧嘴外环喷头、一第三烧嘴外环喷头、一旋流器以及一烧嘴冷却系统；

该烧嘴中心喷头、该第一烧嘴外环喷头、该第二烧嘴外环喷头和该第三烧嘴外环喷头分别为一个截头的锥管；

该第一烧嘴外环喷管套在该烧嘴中心喷管外形成了一第一外环通道；该第二烧嘴外环喷管套在该第一烧嘴外环喷管外形成了一第二外环通道；该第三烧嘴外环喷管套在该烧嘴外第二环喷管外形成了一第三外环通道；

该中心通道内设有旋流器，该旋流器的外径与该中心通道的内径相同，该旋流器包括若干旋流叶片；

该烧嘴中心喷头具有一烧嘴中心喷头内收缩半角α和一烧嘴中心喷头外侧倾角δ；

该第一烧嘴外环喷头具有一第一烧嘴外环喷头内收缩半角β和一第一烧嘴外环喷头外侧倾角ε；

该第二烧嘴外环喷头具有一第二烧嘴外环喷头内收缩半角μ；

该第三烧嘴外环喷头具有一第三烧嘴外环喷头外侧倾角τ；

该烧嘴中心喷头的喷口处设有一喷口直段，该烧嘴中心喷头的喷口直径d与喷口直段的高度h₄的比例0<h₄∶d≤10；

该烧嘴中心喷头的喷口端面与该第一烧嘴外环喷头的喷口端面之间的距离h₁为0≤h₁≤100mm；

该第一烧嘴外环喷头的喷口端面与该第二烧嘴外环喷头的喷口端面之间的距离h₂为0≤h2≤60mm；

该第二烧嘴外环喷头的喷口端面与该第三烧嘴外环喷头的喷口端面之间的距离h₃为0≤h₃≤60mm。其中，上述各个喷头的大端与各自通道的喷管相连接。