[发明专利]一种干煤粉气化组合烧嘴

说明书

技术领域

本发明涉及一种干煤粉气化烧嘴。

背景技术

煤气化是指把经过适当处理的煤（例如煤粉、焦炭颗粒、可燃物粉末等）送入反应器如气化炉内,在一定的煤气化技术工艺流程的温度和压力下,通过氧化剂(空气或氧气和蒸汽)以一定的方式转化成气体，得到合成气（如CO、H₂、H₂O、CO₂等）的过程，通过煤气化生成的合成气可广泛用于各种化工行业中。在煤气化过程中，烧嘴是一种不可或缺的重要组成部分。

现有的粉煤气化炉投料方式一般有两种，一是采用开工烧嘴将气化炉进行升温（升压），达到一定条件后，将开工烧嘴退出，然后煤粉烧嘴开始投运煤粉，并开始进行气化反应；二是采用点火烧嘴和煤粉烧嘴联合运行的形式，先用点火烧嘴点火升压，将气化炉加热到高温、高压状态后用煤粉烧嘴投煤。

通过现有装置运行的情况来看，第一种点火方式中采用常压点火，依靠点火、开工烧嘴将气化炉进行升温、升压，当煤粉烧嘴点燃后，点火和开工烧嘴将从气化炉上退出。在点火过程中，点火烧嘴和开工烧嘴为单独设备，还必须配备伺服机构，所以结构庞大，操作复杂，开工烧嘴容易出现故障；尤为重要的是，当煤粉烧嘴因故跳车时，气化炉必须停炉、降温、置换，然后重新点火，耗费大量的人力、物力、财力。第二种点火方式能够在低压条件下点火，并升温、升压，达到一定条件后，可以投运煤粉烧嘴；当煤粉烧嘴跳车后，点火烧嘴依然在运行，可以在系统修复后，继续投运煤粉烧嘴，因此具有一定的先进性。但是，从目前的运行效果来看，也存在一些问题。第一种问题是点火烧嘴容易烧损，同时目前点火烧嘴采用高压点火器，点火稳定性、可重复性差，点火能量较低（2J左右），不耐水、不耐污，会造成延缓点燃气体甚至不能点燃气体的情况。第二种问题是由于着火点靠近点火烧嘴喷头端面，火焰贴壁，长时间运行易导致烧损，故点火烧嘴外部端面处需要设置水冷夹套，例如有的点火烧嘴需要从外到内设置3层水冷夹套，中间的水冷夹套即设置在点火烧嘴的煤粉通道和氧化剂通道之间。这样，煤粉通道及氧化剂通道之间就会留有一定的距离，从氧化剂通道中流出的氧化剂（例如氧气）与从煤粉通道中流出的煤粉需要在从点火烧嘴的端部往前一段距离才有可能相遇并燃烧。由于氧化剂进入气化炉后空间迅速放大，导致氧化剂的流速迅速衰减，当氧化剂与煤粉相遇时氧化剂传递给煤粉的动能也迅速下降，导致氧化剂与煤粉的混合物流动能不足并且较弥散，无法控制火焰直径，燃烧后产生的高温火焰容易冲刷炉膛壁面，或者过于靠近炉膛壁面，导致炉膛壁面热负荷过高而烧损膜式水冷壁。

另外，为了监测气化炉内的火焰燃烧情况，一般会通过点火烧嘴的中心氮气通道设置火焰检测系统，但由于烧嘴端部温度较高（气化炉运行过程中的正常温度为1450-1650℃），一般没有摄像头能承受该温度，故目前的火焰检测系统仅能对是否有火焰进行检测，而无法检测火焰温度，更无法观测到火焰图像。在气化炉运行过程中，无法判断点火失败是电气的点火器发生了问题、仪表的火检检测不到火焰、还是工艺介质不合格导致的。

发明内容

本发明的目的是将点火烧嘴与煤粉烧嘴进行优化组合，从而提供一种新型的干煤粉气化组合烧嘴，无需将烧嘴多次插入或拔出，同时克服无法控制燃烧火焰直径以及由此产生的容易烧损膜式水冷壁的问题。

为实现上述目的，本发明采取了如下的技术方案：

本发明提供了一种干煤粉气化组合烧嘴，包括煤粉烧嘴和点火烧嘴。所述煤粉烧嘴从外向内依次包括第一水冷夹套、煤粉通道、第一氧化剂通道和内筒，所述煤粉通道与所述第一氧化剂通道直接相邻，所述煤粉通道在靠近向火端处逐渐向所述煤粉烧嘴的轴线方向收缩。所述第一水冷夹套包括第一进水通道、窗式冷却水槽和第一出水通道，所述第一进水通道通过所述窗式冷却水槽与所述第一出水通道连通，所述窗式冷却水槽在所述煤粉烧嘴的向火端螺旋盘绕。所述点火烧嘴设在所述煤粉烧嘴的内筒内，所述点火烧嘴从外向内依次包括第二水冷夹套、第二氧化剂通道、燃料通道和中心氮气通道，在靠近向火端处在所述燃料通道和所述中心氮气通道之间设有点火器。

优选地，所述窗式冷却水槽螺旋盘绕3、4或5圈。

优选地，所述第一氧化剂通道在靠近向火端处还设有旋流叶片，使氧化剂从所述第一氧化剂通道流出时具备高速、高旋流的气流状态，从而可以在与煤粉混合时对其进行拽引、剪切和雾化，使煤粉与氧化剂混合更充分均匀。