[发明专利]一种带气膜保护的一体化水/油/焦/煤浆工艺烧嘴

说明书

本发明公开了一种带气膜保护的一体化水/油/焦/煤浆工艺烧嘴，呈套筒式结构，从最外层到最内层依次为：烧嘴冷却水外管、烧嘴冷却水内管、外环氧管、气膜氧管、煤浆管、中心氧管，中心氧管内设置点火杆，其中气膜氧管长度可大于外环氧管长度，也可小于外环氧管的1/2长度；烧嘴的点火端呈缩口状；靠近中心氧管的出口端设置有用于支撑点火杆前端的点火杆旋流支撑；本发明通过不同通道的隔离，可大幅减少水/油/焦煤浆与通道内壁面的直接接触摩擦，起到保护作用，大幅延长烧嘴使用寿命；采用点火杆旋流支撑，降低了内混后水/油/焦煤浆与中心氧混合介质轴向速度，增加了混合介质的周向速度，使水/油/焦煤浆与中心氧内混更加均匀，提高烧嘴的雾化性能。

技术领域

本发明涉及煤浆气化炉设备，具体是一种带气膜保护的一体化水/油/焦/煤浆工艺烧嘴。

背景技术

目前，水煤浆加压气化工艺的气化炉主要分为冷壁炉和热壁炉。对于热壁炉，在启动时一般需要先借助开工烧嘴烘炉，在炉膛耐火材料的蓄热作用下，当炉膛达到800℃以上温度时，再将开工烧嘴卸下，用工艺烧嘴替换开工烧嘴，炉膛高温使从工艺烧嘴喷出的水煤浆着火。对于冷壁炉，由于水冷壁的吸热作用，启动时不能通过烘炉形式蓄热，需要通过集点火和工艺于一体的一体化烧嘴，先加热炉膛至一定温度时直接投入设计比例的氧气与煤浆。因此，水煤浆工艺烧嘴是水煤浆气化的关键设备，主要作用是水煤浆与氧气的高度混合、雾化和化学反应，其性能直接影响气化工艺产品气的品质。工艺烧嘴的性能主要特点包括：1）具有良好的混合与雾化效果；2）具有良好的雾化角度和合理的雾化长度；3）具有较长使用寿命。

实际生产应用中，无论是热壁炉还是冷壁炉，工艺烧嘴效果不佳使用寿命短是一个普遍存在的问题。图6所示为目前使用较为广泛的三通道水煤浆工艺烧嘴示意图。煤浆从煤浆通道进入内混腔，在中心氧的冲击下与之混合并加速，一般混合后煤浆速度达到8~20m/s，高流速的煤浆直接冲刷内混腔壁面与烧嘴出口壁面，导致壁面磨蚀严重，如图6中的椭圆线标记处。内混腔壁面与烧嘴出口壁面金属结构在煤浆冲刷磨损下，通道截面积发生变化，严重影响烧嘴雾化性能，从而影响生产合成气质量。目前，工艺烧嘴使用90左右就需要更换一次。更换工艺烧嘴不仅影响生产，而且每次开车均耗费较大人力物力。因此，在工艺烧嘴的设计中，不仅要考虑烧嘴的混合雾化效果，而且需要通过合理的设计手段延长烧嘴的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种带气膜保护的一体化水/油/焦/煤浆工艺烧嘴，该工艺烧嘴可用来处理多样化的物料，包括水煤浆、水焦浆、油煤浆、油焦浆以及水、油、煤、焦组合制成的浆（以下简称水/油/焦/煤浆），其结构设计以中心氧通道中心为轴线，依次向外为煤浆通道、气膜氧通道、外环氧通道、冷却水内通道、冷却水外通道，通过不同的通道隔离，可以大幅减少水/油/焦煤浆与水/油/焦煤浆通道内壁面的直接接触摩擦，起到保护烧嘴的作用，大幅延长烧嘴使用寿命，解决了目前实际应用的工艺烧嘴寿命短的问题；同时，设计了点火杆旋流支撑，降低了内混后水/油/焦煤浆与中心氧混合介质轴向速度，增加了混合介质的周向速度，使水/油/焦煤浆与中心氧内混更加均匀，提高了烧嘴的雾化性能。

本发明的技术方案如下：

一种带气膜保护的一体化水/油/焦/煤浆工艺烧嘴，其特征在于：整体呈套筒式结构，从最外层到最内层依次为：烧嘴冷却水外管、烧嘴冷却水内管、外环氧管、气膜氧管、煤浆管、中心氧管，中心氧管内设置点火杆，套筒式结构的最外层至最内层的长度依次递增；在烧嘴的前端，即点火端，烧嘴冷却水外管、烧嘴冷却水内管、外环氧管、气膜氧管、煤浆管、中心氧管的出口端均呈缩口状；烧嘴冷却水外管、烧嘴冷却水内管、外环氧管的出口端齐平，气膜氧管的出口端靠近烧嘴冷却水外管、烧嘴冷却水内管、外环氧管的出口端内侧，煤浆管的出口端靠近气膜氧管的出口端，中心氧管的出口端靠近煤浆管的出口端；靠近中心氧管的出口端设置有用于支撑点火杆前端的点火杆旋流支撑；靠近烧嘴的后端，烧嘴冷却水外管、烧嘴冷却水内管、外环氧管、气膜氧管、煤浆管的侧壁上依次设置有烧嘴冷却水进口、烧嘴冷却水出口、外环氧进口、气膜氧进口、煤浆进口，中心氧管的端部直接开口为中心氧进口。