[发明专利]气化烧嘴的冷却方法及冷却系统

说明书

本发明公开一种气化烧嘴的冷却方法及冷却系统。该冷却系统包括：气化烧嘴、冷却水罐、加压泵和换热器；气化烧嘴包括烧嘴主体；烧嘴主体包括烧嘴基体和基体外壳，基体外壳包覆于烧嘴基体的外侧，烧嘴基体和基体外壳之间形成冷却通道；气化烧嘴还包括冷却水夹套，冷却水夹套包覆于烧嘴主体的外侧；冷却水夹套依次与冷却水罐、加压泵和换热器相连通，换热器的冷却水出口与冷却水夹套相连通。该冷却方法如下：经烧嘴基体的气化反应原料与经冷却通道的冷却介质发生气化反应；所述冷却介质为水煤浆、载气、水蒸气或粉煤。该冷却方法及冷却系统，可降低烧嘴端部燃烧强度及冷却水系统压降，大大延长了烧嘴使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种气化烧嘴的冷却方法及冷却系统。

背景技术

气流床气化技术是实现煤炭清洁高效转化利用的关键技术之一。气流床气化炉采用液态排渣方式，依据入炉原料(水煤浆/粉煤)和气化炉耐火衬里(耐火砖/水冷壁)形式不同，气化炉操作温度通常在1250～1650℃之间，气化操作压力通常为4.0MPag和6.5MPag，气化烧嘴作为气化炉进料关键设备需要在此高温高压下长周期稳定运行，必须采取相关冷却保护措施，目前主要通过设置烧嘴冷却水系统实现气化烧嘴保护(专利号CN201110445598.1，CN201410440639.1，CN201620233225.6，CN201220271477.X)。

目前气流床煤气化采用两种形式的气化烧嘴。以GE煤气化技术和多喷嘴对置式气化技术为代表的水煤浆气化烧嘴，其在气化烧嘴端部设置冷却水腔、进出冷却水盘管等方法实现气化烧嘴的冷却保护，并且还进一步结合操作参数的方式对气化烧嘴进行保护，如调整冷却水压力低于气化炉压力。由于气化烧嘴端部燃烧强度极大，而冷却水腔室结构无法精确加工控制，致使烧嘴端部局部区域冷却效果较差；采用盘管向烧嘴端部冷却水腔供水，烧嘴冷却水压降大，且在烧嘴检修安装时冷却水盘管极易被连带拔断，烧嘴使用寿命通常不超过3个月。以Shell粉煤气化技术为代表的粉煤气化烧嘴，虽然采用进出冷却水夹套较好地解决了冷却水盘管压降大且易损坏的问题，但由于烧嘴端部燃烧强度大，端部冷却水腔室易烧蚀的风险仍然较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中气化烧嘴在长周期高温高压下易烧损、使用寿命短的缺陷，而提供一种可以延长气化烧嘴的冷却方法及冷却系统。本发明的冷却方法及冷却系统，通过降低烧嘴端部燃烧强度和强化冷却水换热，能够显著提高气化烧嘴的使用寿命，可实现气化烧嘴在恶劣工况下的长周期使用。

为达上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

本发明提供一种气化烧嘴的冷却方法，所述气化烧嘴包括烧嘴主体；所述烧嘴主体包括烧嘴基体和基体外壳，所述基体外壳包覆于所述烧嘴基体的外侧，所述烧嘴基体和所述基体外壳之间形成冷却通道；所述气化烧嘴还包括冷却水夹套，所述冷却水夹套包覆于所述烧嘴主体的外侧；

所述冷却方法包括如下步骤：

经所述烧嘴基体的气化反应原料与经所述冷却通道的冷却介质发生气化反应；其中：对于水煤浆的气化反应来说，所述冷却介质为水煤浆，所述水煤浆的质量占总水煤浆的质量的百分比为5％～20％；对于粉煤气化反应来说，所述冷却介质为载气、水蒸气或粉煤，所述水蒸气的流量范围为1～10t/h，所述粉煤占总粉煤质量的百分比为5％～20％。

本发明的冷却方法适用于本领域各种气化烧嘴的冷却方法，尤其适用于气流床用气化烧嘴的冷却方法。

本发明中，所述粉煤按照本领域常规采用气力输送。

本发明中，所述冷却水夹套中的冷却水按照本领域常规经过稳压、加压和换热后返回所述冷却水夹套中。

其中，所述稳压之前，所述冷却水按照本领域常规经过温度和流量的监测。所述温度的监测一般采用温度计，所述流量的监测一般采用流量计。