[实用新型]一种采用新型喷头的水煤浆工艺喷嘴

说明书

技术领域

本实用新型涉及水煤浆工艺喷嘴技术领域，具体涉及一种采用新型喷头的水煤浆工艺喷嘴。

背景技术

工艺喷嘴属于水煤浆加压气化技术的关键设备，也是整个煤气化系统和煤化工行业的关键设备之一。所有参于煤气化反应的物料(中心氧、水煤浆、外氧)均需通过工艺喷嘴连续不断的喷入气化炉内。

工艺喷嘴一般有两种使用方式，一种是使用时装于气化炉顶部，称为垂直单喷式工艺喷嘴。另一种是在气化炉炉身圆周对置安装的形式，称为对置式工艺喷嘴。但是两种工艺喷嘴从功能和原理上是一样的，结构上也没有什么较大的区别。

接合工艺喷嘴简图1，对气化炉工艺喷嘴的工作原理简述如下：

工艺喷嘴是安装在水煤浆加压气化炉上配套使用的，在安装工艺喷嘴之前应保证气化炉内温度在800～1000℃左右。安装时首先将工艺喷嘴N4和N5口与对应的冷却水管路通过金属软管连接好，保证冷却水能够正常循环，达到冷却效果。然后将工艺喷嘴装入气化炉对应位置，用螺栓将工艺喷嘴安装法兰FL和气化炉炉顶法兰压紧达到密封要求。工艺喷嘴固定好后，将中心氧接管与工艺喷嘴N1接口接好，并用螺栓压紧保证密封要求；将水煤浆接管与工艺喷嘴N2接口接好，并用螺栓压紧保证密封要求；将外环管氧管线与工艺喷嘴N3接口接好，并用螺栓压紧保证密封要求。所有管线接好后，将三种物料(中心氧、水煤浆、外氧)按DCS控制系统的要求通入管道内经工艺喷嘴头部喷头导向和预混合后喷出。物料一经喷出工艺喷嘴后在气化炉内高温(800～1000℃)、高压(4.0Mpa左右或6.0Mpa左右)、富氧(99.9％纯氧)环境下瞬间发生裂解反应，生成合成气(Co+H)、高温溶渣、和部分其它气体等，正常裂解反应后炉内温度将保持在1350℃左右(根据原料煤的不同，炉内裂解反应温度有一定的偏差)，炉内压力将保持在(4.5Mpa或6.5Mpa)左右。在工艺喷嘴整个工作过程中冷却水将不间断的循环对工艺喷嘴外环氧喷头端部进行冷却。

由于工艺喷嘴外氧喷头03在整个工艺喷嘴的最前面，直接与炉内高温、高压、高蚀气体接触，其强度、耐腐蚀能力等均直接影响整个工艺喷嘴的使用寿命和使用效果。目前使用的大多数工艺喷嘴其外氧喷头03端面为平面结构，端面面积较大，受高温烧蚀的区域也就比较大，这样在通入同样大小的冷却水的情况下，其冷却效果相对较差，所以就比较容易因温度过高造成外环氧喷头端面烧蚀龟裂或烧穿，烧穿后冷却水如果大量的喷入气化炉内，在炉内高温环境下会分解生成大量的氢气，这样就会有发生爆炸的危险。同时使用过程中因气化炉内高压的做用力造成端面凹陷的现像较多，端面凹陷后就会造成内部冷却水腔减少，冷却水流量减少的情况，这样冷却效果肯定会变差，从而加快了外环氧喷头端面烧蚀或烧穿的危险。

另一个问题就是煤浆喷头02磨损较快造成压力差发生变化的情况也比较严重。因为一台气化炉的日用煤量大约在1500吨左右，这些煤被磨成很细微的粉未后与水和一些添加剂混合成水煤浆，然后将这些水煤浆通过工艺喷嘴的煤浆喷头源源不断的喷入气化炉内。水煤浆通过煤浆喷头口部时的初速度大约在120M/S左右，加之水煤浆里有60％左右(与添加剂效果有关)为煤的固体颗粒物，这样高速长时间的从喷口喷出，势必会造成煤浆喷头02口部磨损变大，那么在水煤浆管道压力、流量不变的情况下，喷头口部尺寸的变化就会造成水煤浆喷出压力的降底，而且这种降底是连续的，这样就会造成整个水煤浆气化系统的操作工况发生变化，给正常操作带来较大困难或不能正常操作。最危险的情况还有可能造成炉内高温、高压气体的倒灌，造成安全事故。

前期受加工工艺等原因的限制，工艺喷嘴内盘管04、外盘管05，均采用多段拼焊而成，在气化炉内高温、高压环境下使用一段时间后，经常会从焊缝处发生开裂，造成工艺喷嘴冷却水泄漏到气化炉内，从而造成工艺喷嘴外氧头03端面冷却不足而烧坏的现像较为普遍。成为制约工艺喷嘴安全、长周期运行的一个瓶颈。