[实用新型]一种新型的气化喷嘴

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种气化喷嘴，尤其涉及一种用于气化各种气态、液体或固态的碳氢化合物，如水煤浆、粉煤、石油、渣油、天然气、焦炉气等及它们的混合物的气化喷嘴。

背景技术

煤炭是地球上蕴藏量最丰富，分布地域最广的化石燃料，是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一。与石油、天然气相比，煤炭是一种较难于清洁利用的化石原料。煤炭气化过程可以将难以加工处理的煤中的C、H元素转化为清洁合成气或燃料气：CO和氢气，是煤炭高效清洁利用的重要途径。

煤炭气化技术可以粗略分为固定床气化工艺、流化床气化工艺、气流床气化工艺。在固定床气化工艺中，一般以一定大小的块煤或成型煤为原料，气化剂与煤料逆流接触。反应灰渣和生成气的显热分别预热新鲜的气化剂和煤料。固定床气化炉一般热效率较高。流化床气化工艺是指煤粒在流态化情况下与气化剂反应。在流化态情况下气-固之间的传热和传质都更加充分，床层中气固两相的混合接近于理想混合反应器，煤粒分布和温度分布都比较均一。在气流床气化工艺中，煤浆或煤粉颗粒与气化介质通过喷嘴高速喷入气化炉内，引起卷吸并高度湍流，气化炉内的充分混合，有利于气化反应的完全进行。气流床气化技术是在高温高压下反应，气化炉内混合较好，这些特点使其在单位时间和单位体积内有很高的生产能力。目前比较成熟的气流床气化工艺有Shell、GSP、Texaco和多喷嘴对置气化炉等。

2004年，华东理工大学的专利CN2756637Y公开了一种粉煤部分氧化制备合成气烧嘴。该烧嘴包括外环喷头、内环喷头、烧嘴中心导管和烧嘴外导管。内环喷头和外环喷头分别为一个截头的锥管。在煤粉气化的过程中，煤粉和气化剂一起向烧嘴中线喷射。2006年，专利CN100441945C公开了一种集束型气化或燃烧喷嘴及其工业应用。该集束型气化结构包括壳体和设置在壳体中的多个喷嘴。喷嘴结构又包括有外套管和设置在外套管内的内套管、下管板、上管板和冷却室。在燃料的气化过程中，燃料和气化剂都垂直于喷嘴向下喷出。该集束型喷嘴具有火焰相对较短，趋于矩形的特点，有利于保护气化炉中下部耐火砖，延长耐火砖的使用寿命。1995年，专利CN1054080C公开了一种带有旋流器的三通道组合式水煤浆气化喷嘴。该喷嘴主要由中心喷管、内环喷管、外环喷管、旋流器以及冷却系统诸零部件组合安装而成。在气化过程中，燃料和气化剂通过环形通道一起向喷嘴中轴线方向喷射。在旋流器的作用下，气化剂的雾化角被提高，促进了气化剂与燃料之间的快速混合，有利于提高燃料的转化率及气相中有效组分的含量。另外火焰的燃烧长度也被缩短，能够从整体上延长气化炉的使用寿命。在以上专利中，燃料和气化剂通过喷嘴的通道或一起向喷嘴的锥头喷射，或一起垂直于喷头向下喷射。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是提供一种新型的气化喷嘴，该喷嘴结构的气化剂和燃料可以向不同方向喷射并发生撞击，更有利于气化剂和燃料在整个气化炉内的均匀分布，合理的利用气化炉的整个空间。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种新型的气化喷嘴，其特征在于：包括外圆环体1、中圆环体2、内圆环体3、冷却室4和喷头5，所述外圆环体1、中圆环体2和内圆环体3组成截面为同心圆的环管状结构，所述喷头5位于所述环管状结构的下端；所述外圆环体1与中圆环体2之间设有外环向内喷射环形通道6，所述中圆环体2和内圆环体3之间设有内环向外喷射环形通道7；所述冷却室4成环形，设置在外圆环体1靠近喷头5的一端。

所述外圆环体1的内径在接近所述喷头5的位置处呈渐缩式结构。

所述中圆环体2的内径在接近所述喷头5的位置处呈渐扩式结构，外径在接近所述喷头5的位置处呈渐缩式结构。

所述内圆环体3在接近所述喷头5的位置处呈一个直径逐渐扩大的圆台。

所述外环向内喷射环形通道6在接近所述喷头5处逐渐收窄，从而加大物料的喷射速度。

所述内环向外喷射环形通道7在接近所述喷头5处逐渐收窄，从而加大物料的喷射速度。

所述冷却室4有两个对称的接口，一端为进水口，一端为出水口。

所述外环向内喷射环形通道6的外侧倾角α为90°-180°之间，所述外环向内喷射环形通道6的内侧倾角β与外侧倾角α和小于180°；所述内环向外喷射环形通道7的内侧倾角γ为90°-180°之间，所述内环向外喷射环形通道7的外侧倾角θ与内侧倾角γ和小于180°。

优选的，所述外环向内喷射环形通道6的外侧倾角α为115°-165°、内侧倾角β为20°-70°；所述内环向外喷射环形通道7的内侧倾角γ为115°-165°、外侧倾角θ为20°-70°。