[发明专利]燃烧系统及烧嘴

说明书

本发明属于煤气化燃烧领域，涉及一种燃烧系统及烧嘴。所述燃烧系统包括依次连接的控制系统、烧嘴和气化炉，所述烧嘴包括冷却水夹套和外套管，所述冷却水夹套为环形腔状结构且设于所述外套管的内部；所述冷却水夹套的第一外壁构成烧嘴的中心通道，所述冷却水夹套的第二外壁和所述外套管内壁形成氮气通道。本发明通过将具有特殊结构的对置式烧嘴与气化炉壁的安装角度控制在17°‑20°，将烧嘴送风口的旋流角度控制在1°‑30°，可以有效避免气化炉的偏烧、沟流等问题。

技术领域

本发明属于煤气化燃烧领域，涉及一种燃烧系统及烧嘴，更涉及一种向加压高温煤层中强制送风的燃烧系统及烧嘴。

背景技术

煤气化是指煤或焦炭、半焦等固体燃料在高温常压或加压条件下与气化剂反应，转化为气体产物和少量残渣的过程。传统的煤气化炉采用耐火砖作为内衬，一方面耐火砖会因为高温气体而被冲刷侵蚀，另一方面耐火砖因有其耐温极限条件而需定期更换。因此，目前煤气化炉基本采用水冷壁内胆结构，以利用水冷壁上的固渣层来以渣抗渣。理论上煤气化炉的操作温度可达1900℃，于是水冷壁式的气化炉成为目前煤气化反应炉的必然选择。但水冷壁式的气化炉在气化炉升温阶段无耐火砖蓄热，因此，要求气化炉的点火预热及正常投运连续运行。

然而，传统气化炉烧嘴采用的是耐火砖高温烧嘴，气化炉底部的燃烧温度高达1400℃-1700℃，耐火砖的使用寿命大大减低。此外，较为常见的传统烧嘴与熔渣接触部分采用耐高温的合金材料，而导热部分采用紫铜制作而成，导热部分设有内部冷却管，将与熔渣接触部分头部热量带走以避免稍微损坏。但现实情况中，冷却管不能进入高温头部，只能通过导热带走烧嘴的热量，以致于几乎每月都需要对烧嘴头部进行堆焊抢修，影响了整个气化装置的正常运行，给企业带来了巨大的经济损失。

此外，由于现有燃烧系统的喷嘴分布不合理及送风口布气不均，使气化炉出现偏烧、沟流等问题，进一步导致渣层熔化、煤气质量下降(CO2含量高)、煤气温度高等缺陷。因此，必要时需要停车处理偏烧、沟流问题，给生产企业造成不必要的经济损失。

为此，本领域亟需一种可以满足气化炉苛刻操作工况的稳定的燃烧系统及烧嘴。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种燃烧系统及烧嘴。

具体的，本发明的燃烧系统，包括依次连接的控制系统、烧嘴和气化炉，所述烧嘴包括冷却水夹套和外套管，所述冷却水夹套为环形腔状结构且设于所述外套管的内部；所述冷却水夹套的第一外壁构成烧嘴的中心通道，所述冷却水夹套的第二外壁和所述外套管内壁形成氮气通道。

其中，所述中心通道设有至少一个送风口，所述送风口的送风方向与中心通道轴线的垂直方向呈1～30°倾斜。

其中，所述烧嘴与所述气化炉的炉壁夹角为17°-20°。

其中，所述外套管由水冷壁及碳化硅层组成，所述碳化硅层的厚度为10-15mm。

其中，所述冷却水夹套包括进水通道和出水通道，所述进水通道中设有旋流板。

其中，所述烧嘴在所述气化炉中呈对置式排布，所述烧嘴的数量至少为4个。

其中，所述控制系统包括氧气预热控制系统和水蒸气控制系统；所述氧气预热控制系统包括依次串联的冷氧供应装置、冷氧切断阀、冷氧调节阀、氧气预热器、第一热氧切断阀和第二热氧切断阀，其中，所述冷氧切断阀和所述冷氧调节阀之间设有冷氧放空阀，所述氧气预热器和所述第一热氧切断阀之间设有热氧放空阀；所述水蒸气控制系统包括依次串联的蒸汽供应装置、蒸汽切断阀和蒸汽调节阀，所述蒸汽切断阀和所述蒸汽调节阀之间设有蒸汽放空阀。

另一方面，本发明提供了一种烧嘴，包括冷却水夹套和外套管，所述冷却水夹套为环形腔状结构且设于所述外套管的内部；所述冷却水夹套的第一外壁构成烧嘴的中心通道，所述冷却水夹套的第二外壁和所述外套管内壁形成氮气通道。