[实用新型]一种含碳燃料部分氧化制备合成气的烧嘴

说明书

技术领域

本实用新型涉及气流床气化技术领域中的烧嘴，特别是涉及一种含碳燃料部分氧化制备合成气的烧嘴。

背景技术

煤炭为世界燃料的主要部分。在燃煤方式上，一般分为两种：层燃和悬浮燃烧。层燃炉大多采用固定床来燃烧颗粒较大的固体燃料。悬浮燃烧可以用来燃烧气体、液体燃料和煤粉。悬浮燃烧设备，以气流床为代表，主要设备是烧嘴和炉体。在气流床工艺中，喷射原料物流进入气化炉进行燃烧的设备叫烧嘴。

烧嘴技术主要氛围两个技术方面。

一是煤粉烧嘴。将煤加工成粉状，由载气输送，经煤粉烧嘴以一定的速度、方向、扩散范围与氧化剂一起喷入炉膛进行燃烧。

二是水煤浆烧嘴。将粉状煤中加入油或水等，混合搅拌均匀形成水煤浆，使其具有流动性，与液体燃料有一定相似的特性，经水煤浆烧嘴以一定的速度、方向、雾化程度与氧化剂一起喷入炉膛进行燃烧。

可见，烧嘴是燃料气流床气化技术的最关键的设备之一。通过烧嘴将含碳燃料和氧化剂以一定速度送入气流床，在高速喷射的氧化剂作用下，氧化剂与含碳燃料充分混合，并在特定温度和压力下，发生化学反应。对工艺烧嘴的性能主要从以下几个方面来考虑：

（1）混合效果

烧嘴的原理是利用高速喷出原料气体与其他原料物流混合均匀，达到理想的混合。在水煤浆烧嘴技术中，这种效果也称为雾化效果。

（2）火焰长度及张角

在气化炉工作状态下，从烧嘴中喷射出来的反应物气流的张角应该有一个合理的开度，火焰长短也应该在一个合理的范围，不宜直接冲刷到耐火材料或者水冷壁的墙面。烧嘴的最佳工作状态与气化炉的高度和直径应该有一个相互匹配的对应关系。

（3）使用寿命

在保证烧嘴工作性能的前提下，最大程度地提高烧嘴的使用寿命，减少因烧嘴产生的停开车次数。确保其能够长时间长周期的连续运行能力，提高生产的经济效率。

所以，烧嘴的结构、材料等至关重要，必须要考虑氧化剂与含碳燃料的充分混合，以及固体燃料对烧嘴各个部位产生的磨损，以及高温对烧嘴的影响。现有烧嘴大多存在如下几个问题：

（1）烧嘴混合效果差，氧化剂与含碳燃料在气流床反应器中，未完全反应，便已经进入气化反应器的换热部分，造成碳转化率低，燃料浪费；

（2）由于（1）的原因，烧嘴的燃烧火焰势必加长，对气化反应器耐火壁面、底部的产生热腐蚀；

（3）由于磨损、高温热烧蚀等原因，烧嘴寿命短。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种含碳燃料部分氧化制备合成气的烧嘴，使得喷嘴的混合效果得到改进，从而使得含碳燃料与氧化剂在气化反应器中达到反应效率最大化。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种含碳燃料部分氧化制备合成气的烧嘴，包括燃料通道，所述燃料通道出气端设有点火装置，所述燃料通道外侧设有氧化剂通道；所述氧化剂通道外侧设有冷却夹套，所述燃料通道与氧化剂通道的端部通过燃料输送管隔开，所述燃料输送管表面设置有导流纹。

所述导流纹为弧线导流纹。

所述弧线导流纹的上端点切线与燃料输送管的管壁的角度为0~30°。

所述弧线导流纹的上端点切线与燃料输送管的管壁的角度为0~10°。

所述弧线导流纹的上端点与下端点的角度为0~90°。

所述弧线导流纹的上端点与下端点的角度为0~30°。

所述导流纹的条数为3-12条。

所述导流纹的深度小于5mm。

所述导流纹的宽度为3-20mm。

所述冷却夹套通过隔板设置为双层结构。

所述冷却夹套的末端为圆角结构。

所述冷却夹套的内部末端设有螺旋翅片。

所述螺旋翅片的数量为8-16片。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

本实用新型在燃料通道与氧化剂通道的端部通过燃料输送管隔开，燃料输送管端部设置有导流纹，在导流纹的作用下，氧化剂在出口处产生旋流，与燃料形成撞击流，且由于氧化剂的高速通过，燃料与氧化剂充分混合。本实用新型的导流纹结构大大加强了含碳燃料、氧化剂的混合，碳转化能力明显提高。本实用新型的烧嘴，具有反应效率高、寿命长等优点。