[发明专利]一种三通道交叉射流气化烧嘴装置及其气化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于干煤粉气化炉烧嘴装置，具体涉及一种三通道交叉射流气化烧嘴装置及其气化方法，属于煤化工领域。

背景技术

煤气化技术是现代煤化工的基础，是指在一定温度及压力下，使煤中有机质与气化剂(如蒸汽/空气或氧气等)通过烧嘴进入气化炉中发生一系列化学反应，将固体煤转化为含有CO、H₂、CH₄等可燃气体和含有CO₂、N₂等非可燃气体的过程。煤气化技术是清洁利用煤炭资源的重要途径和手段。

烧嘴作为气化炉中的重要设备，直接影响到了气化炉运行的稳定性。由于气化炉膛内燃烧火焰温度较高，高热通量和潜在的富氧腐蚀性环境会引起烧嘴的损坏。气化炉运行过程中需要定期维护和更换烧嘴，烧嘴的结构设计决定着烧嘴的使用寿命，烧嘴对气化炉运行的经济性影响较大。因此，优化烧嘴的结构设计以延长烧嘴寿命成为研究重点。

针对现有专利中设计的气化烧嘴而言，多数烧嘴前端针对冷却效果进行改进，防止由于烧嘴喷头散热不良而导致的高温烧损，如公开号CN201787568U、CN102492479B、CN202022898U等专利。对于干煤粉烧嘴而言，通过近年来的实际应用分析，干煤粉烧嘴更易由于磨损造成损坏；针对干煤粉气化炉的烧嘴雾化效果的提高方面，现有研究并不成熟。

综上所述，解决干煤粉烧嘴易磨损、冷却效果弱等的问题，是提高目前烧嘴使用性能的重点。为此，研究一种高效烧嘴是解决我国气化炉烧嘴技术可靠性的关键所在。

发明内容

为了克服现有烧嘴的缺点和不足，本发明提供了一种三通道交叉射流气化烧嘴装置及其气化方法，本发明独特的氧化剂入射孔设计使氧化剂交叉射流的方式进入气化炉内，达到氧化剂与燃料充分混合的效果；通过外环冷却剂双层通道降低烧嘴前端温度，冷却效果显著。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种三通道交叉射流气化烧嘴装置，其特征在于：所述装置包括中心燃料通道、中环氧化剂通道和外环冷却剂双层通道，中心燃料通道的外侧同轴设置中环氧化剂通道，中环氧化剂通道外侧同轴设置外环冷却剂双层通道；所述中环氧化剂通道前端设置可拆卸喷头，可拆卸喷头上设置多个氧化剂入射孔。

所述外环冷却剂双层通道包括相互连通的内通道和外通道，其中，内通道冷却剂流入，外通道冷却剂流出。

所述氧化剂入射孔中心对称，与中心轴线成夹角。

进一步地，所述夹角为14°～30°。

所述外环冷却剂双层通道前端设置前端端盖，外环冷却双通道的外侧安装有固定法兰。

所述前端端盖为环状卡扣式，内外侧均有焊点，焊接固定在外环冷却剂双层通道前端。

所述可拆卸喷头与前端端盖螺纹连接。

所述可拆卸喷头和所述前端端盖为耐磨耐高温材料。

所述可拆卸喷头与中心燃料通道螺纹连接。

利用一种三通道交叉射流气化烧嘴装置的气化方法：燃料通过中心燃料通道进入气化炉内；氧化剂通过氧化剂入口进入中环氧化剂通道，再通过前端的可拆卸喷头上的氧化剂入射孔交叉射流进入气化炉内，使燃料与氧化剂在气化炉入口处进行充分混合；冷却剂通过冷却剂入口进入冷却剂管道，冷却剂从外环冷却剂双层通道的内通道流入，然后从外环冷却剂双层通道的外通道流出，最终从冷却剂出口流出冷却剂管道。

本发明相比于现有技术的显著优点在于：

1.中环氧化剂通道前端安装的可拆卸喷头上设置了氧化剂入射孔，氧化剂采用交叉射流的方法进入气化炉内，燃料和氧化剂接触充分，减少损失；

2.中环氧化剂通道前端安装的可拆卸喷头可根据煤种的不同，选择不同氧化剂入射孔角度的可拆卸喷头，以满足不同煤种的射程需求；

3.外环冷却剂双层通道采用内通道冷却剂流入外通道冷却剂流出的结构设置，冷却效果显著；

4.外环冷却剂双层通道前端设置的前端端盖和可拆卸喷头均采用耐磨耐高温材料制成，损坏后可直接更换前端端盖或可拆卸喷头，减少由于更换整体烧嘴带来的高成本；

5.烧嘴适用温度在20℃～1800℃之间，温度使用范围广，最高可耐40MPa的压力；

6.单只气化烧嘴日处理量大，可达20千克/小时～42吨/小时；

7.气化烧嘴可适用于生物质粉体、塑料粉体和干煤粉等燃料的燃烧。

附图说明

图1是本发明的横向布置结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的右视图；