[发明专利]一种带有水冷盘管保护的干煤粉气流床气化炉烧嘴

说明书

一种带有水冷盘管保护的干煤粉气流床气化炉烧嘴，它涉及一种气化炉烧嘴，本发明是要解决现有气化炉烧嘴制造成本高、在炉内高温条件下易烧损、使用寿命短以至于经常导致气化炉停车的问题，煤粉管道与气化剂管道由内向外同轴布置，气化剂管道背离烧嘴头部的一端与煤粉管道的外侧壁密封安装，煤粉管道的顶端设有煤粉气流进口，靠近气化剂管道的顶端设有气化剂进口，水冷盘管的两端分别设置有冷却水进水管和冷却水出水管，气化剂管道出口端设有收缩口。一只本发明的烧嘴成本为50‑100万元，约为现有烧嘴制造成本的30％‑50％；经过试烧，采用本发明的烧嘴未见烧蚀现象，烧嘴出口100mm位置温度保持在1000℃左右，烧嘴寿命可达2‑3年以上，为现有烧嘴寿命的4‑6倍。

技术领域

本发明涉及一种气化炉烧嘴，具体涉及一种带有水冷盘管保护的干煤粉气流床气化炉烧嘴。

背景技术

我国是世界煤炭生产和消费大国，目前，煤炭在我国一次能源消费结构中占70％左右，其中一半以上的煤炭都是采用直接燃烧的方式加以利用，由此产生的燃煤污染物对生态环境造成了严重的污染。煤气化是重要的洁净煤技术之一，具有广泛的应用。当前主要的煤气化技术有移动床(固定床)气化、流化床气化、气流床气化和熔融床气化，其中气流床气化技术因其气化强度高、单炉生产能力大、煤种适应范围广、碳转化率高等优点已成为煤炭气化技术的主要发展方向。

烧嘴是气流床气化装置的关键部件。在粉煤气化过程中，烧嘴主要有两个方面的作用，一是促进煤粉的弥散，提高煤粉与气化剂的混合强度；二是与炉体匹配以形成适宜的流场结构，最终提高气化的效率。由于气化炉烧嘴头部长期暴露在炉内1600℃左右的高温热辐射及热气流环境中，导致烧嘴前端极易烧损，烧嘴的使用寿命普遍较短(通常为3～6个月，最好的情况也只能接近1年)，经常需要停车检修，严重影响到了气化炉运行的经济性。例如:一套造气量80000Nm3/h的煤气化生产线停运一次经济损失达4000万元以上。为确保烧嘴的长周期稳定运行，保证气化炉的经济效益，烧嘴一个无维修运转周期应该在1年以上，最好能达到5～10年。

烧嘴的结构设计与烧嘴寿命密切相关，科技工作者对烧嘴结构进行了大量的研究。公开号为CN102399593A的中国发明专利公布了一种用于气化炉的烧嘴，该烧嘴包括由内向外同轴布置燃料通道和气化剂通道，烧嘴前部外壳上设置冷却水夹套或冷却水盘管,在烧嘴顶部设置烧嘴前脸夹套，气化剂通道内还设有冷却管，冷却管从外部引入冷却剂进入气化剂通道内并直接喷射到烧嘴头部进行冷却降温，冷却剂最后由喷气口喷出。该烧嘴存在以下缺陷：(1)燃料通道出口端的喷料口上固定连接有烧嘴喷头，该烧嘴喷头为收口式结构，导致烧嘴喷头极易被磨损；(2)冷却剂难以均匀的喷射到烧嘴头部，导致未喷射到的局部高温腐蚀。公开号为CN1710333A的中国发明专利公开了一种用于气化炉的旋流燃烧器，它径向由内往外依次同轴线布置了三级水冷夹套，虽然提高了烧嘴使用寿命，但是制造工艺复杂，加工制造成本很高，而且拆装维护也不方便。结构复杂，可靠性差，一旦任何一级水冷夹套出现问题，整个烧嘴都要拆下，返厂维修。

发明内容

本发明的目的是解决现有气化炉烧嘴制造成本高、在炉内高温条件下易烧损、使用寿命短以至于经常导致气化炉停车的问题，进而提供一种带有水冷盘管保护的干煤粉气流床气化炉烧嘴。

一种带有水冷盘管保护的干煤粉气流床气化炉烧嘴，它包括煤粉管道、气化剂管道、水冷盘管，气化剂管道收缩口，煤粉管道与气化剂管道由内向外同轴布置，气化剂管道背离烧嘴头部的一端与煤粉管道的外侧壁密封安装，煤粉管道的顶端设有煤粉气流进口，靠近气化剂管道的顶端设有气化剂进口，水冷盘管的两端分别设置有冷却水进水管和冷却水出水管，煤粉管道为直管道，气化剂管道出口端设有收缩口，收缩口与烧嘴轴线成夹角θ，水冷盘管设置在烧嘴头部的收缩口外壁面上，气化剂管道出口端面与煤粉管道出口端面之间的垂直距离为L。

所述收缩角θ为0°＜θ≤45°，以此设置便于增强气化剂与煤粉的混合，加快煤气化反应进行。