[发明专利]一种利用低成浆性煤质产高氢的烧嘴及其控制方法

说明书

本申请提供了一种利用低成浆性煤质产高氢的烧嘴，包括同轴嵌套连接的烧嘴中心管(开工烧嘴通道)、第一烧嘴外管、第二烧嘴外管、第一管路出口汇集喷头、第一烧嘴外管喷头、第二烧嘴外管喷头以及冷却夹套，所述第一烧嘴外管嵌套在所述烧嘴中心管外部形成第一外环通道；所述第二烧嘴外管嵌套在所述第一烧嘴外管外部形成第二外环通道；所述第二外环通道中均匀分布设置有若干根第一管路和第二管路。本申请能够对气化炉壁竖向温度场进行有效控制，保证气化炉在不同负荷下，炉壁不超温，并且渣口不堵渣，本申请解决了现有气化炉烧嘴的对煤质要求苛刻、氢气产量低以及使用寿命较低、安全性较差的问题。

技术领域

本申请涉及煤化工技术领域，尤其涉及一种利用低成浆性煤质产高氢的烧嘴及其控制方法。

背景技术

在煤的清洁、高效利用中，煤气化技术占有核心地位，干煤粉加压气流床气化技术因具有煤种适应性广、气化效率高以及环保性能优越等优点从而被普遍应用。现阶段干煤粉气化技术，大部分气化炉挂渣及停留时间依据烧嘴喷射角度和气化炉高径比等理念设计的顶置喷烧气化炉，尤其是使用高灰、高硫以及高灰熔点煤作为原料的气化炉，为了追求较高的碳转化率，气化炉高径比越大，负荷增减对气化炉拱顶超温和下渣口堵渣凸出越明显，负荷越高，炉壁越易受高温介质冲刷、烧蚀，越不易挂渣，存在烧损气化水冷壁风险负荷越低，渣口越易堵塞，同时侧置多个烧嘴气化炉，也存在同样问题，为确保排渣顺利，提高气化炉炉温运行，气化炉有效气相对低，气化炉拱顶易超温，同时气化炉拉渣易堵塞下游通道，为了防止气化炉拱顶超温，较低炉温运行时，渣口易堵塞。

现有干煤粉气化技术因入炉煤粉中含水量低，产生的合成气中氢气含量较低，无法满足下游高氢气含量合成需求装置(如合成氨装置)，部分气化技术选择在气化烧嘴中加入高品质蒸汽，能耗较大，但合成气中氢气含量有所提高，不能达到下游装置需求，如采用现有干煤粉气化技术需加大变换装置变换能力，能耗大大增加。

现有水煤浆气化技术产合成气中氢气含量相对传统干煤粉气化技术高，但水煤浆气化工艺对煤质要求苛刻，内水高于8％以上煤质及煤质变质程度高的煤，成浆性都很差，气化效率低，同时现有水煤浆气化工艺碳转化率低，烧嘴使用寿命低。

发明内容

本申请提供了一种利用低成浆性煤质产高氢的烧嘴及其控制方法，以解决现有烧嘴的对煤质要求苛刻、氢气产量低以及使用寿命较低、安全性较差的问题。

本申请提供了一种利用低成浆性煤质产高氢的烧嘴，包括：

同轴嵌套连接的烧嘴中心管、第一烧嘴外管、第二烧嘴外管、第一管路出口汇集喷头、第一烧嘴外管喷头、第二烧嘴外管喷头以及冷却夹套；

所述第一烧嘴外管嵌套在所述烧嘴中心管外部形成第一外环通道；

所述第二烧嘴外管嵌套在所述第一烧嘴外管外部形成第二外环通道；

所述冷却夹套设置在所述第二烧嘴外管外侧；

所述第二外环通道中均匀分布设置若干根第一管路出口汇集喷头、第一烧嘴外管喷头以及第二烧嘴外管喷头分别为一个截头的锥管，内缩角度在0-40°之间；

所述第二外环通道中均匀分布设置有若干根第一管路，所述第一管路为旋转切向布局；

所述第二外环通道中均匀分布设置有若干根第二管路，所述第二管路为旋转切向布局；

所述第一管路和第二管路之间设置有环形隔板。

所述第一外环通道设有旋流器，且在旋流器前0-2000mm处，所述第一外环通道通道设置为绕流通道，所述旋流器的外径与所述第一外环通道的内径相同；

所述旋流器包括若干旋流叶片。

燃气/保护气及点火氧气通过所述烧嘴中心管进入气化炉；

主氧气通过所述第一外环通道进入气化炉；