[实用新型]一种不易泄漏的水煤浆工艺外喷头及烧嘴

说明书

一种不易泄漏的水煤浆工艺外喷头，属于水煤浆加压气化的煤化工领域，目的是为了克服工艺烧嘴外喷嘴与短直管之间插接角焊缝容易泄漏的问题。外喷嘴由外端盖、短直管、中段、尾段焊接完成，外端盖与中段拼接组成的头部循环水水腔需要开孔，再与短直管插接后通过角焊缝连接。本实用新型中外喷嘴的外端盖和短直管改为一体化加工工艺完成，采用一种全新的结构设计和制造方法，由一整块锻件制成，取消外端盖与短直管之间的角焊接工序，使循环水腔不易泄漏，从而提高工艺烧嘴运行的可靠性和安全性。

技术领域

本发明属于水煤浆加压气化的煤化工领域，具体涉及一种不易泄漏的水煤浆工艺外喷头。

背景技术

水煤浆工艺烧嘴是水煤浆加压气化技术的关键部件，它在1300℃高温、高压的环境下工作。公知的水煤浆工艺烧嘴结构由自内至外同轴套置的具有流线型前收口端的内喷嘴、中喷嘴和外喷嘴构成，为三流式内外混合雾化形式。外流道和内流道输送高压氧气，中流道输送高压水煤浆，内流道氧与中流道煤浆半预混后，再与外环氧在喷口处混合均匀雾化燃烧；工艺烧嘴外喷头头部有冷却水腔，外接冷却水盘管对工艺烧嘴外喷嘴进行冷却保护。

工艺烧嘴通常工作在高温高压的苛刻条件下，在1000℃以上的高温炉膛内喷嘴运行一段时间后，外环氧通道变形导致炉内火焰上移，高温造成外喷嘴头部容易产生高温氧化腐蚀裂纹；在炉内火焰和物料的冲刷下，外喷嘴的冷却水腔常常发生泄漏风险，如图3所示，传统的工艺烧嘴外喷嘴由外端盖1、短直管2、中段3、尾段4焊接完成，外端盖1与中段3拼接组成的头部循环水水腔需要开孔，再与短直管2插接后通过角焊缝连接。角焊缝强度不高，周围焊接应力很大，且该处角焊缝位于工艺烧嘴迎火面，长期受火焰和物料冲蚀，加之受与之相连的冷却水盘管应力影响，该处角焊缝容易出现裂纹而导致工艺烧嘴泄漏，影响设备运行寿命。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种不易泄漏的水煤浆工艺外喷头，将外喷嘴与冷却水短直管一体化加工完成，取消之间位于迎火面的角焊缝，增加了工艺烧嘴运行可靠性。

本发明采用的技术方案为：

一种不易泄漏的水煤浆工艺外喷头，包括：外端盖、冷却水短直管、中段和尾段；

外端盖与中段焊接组成外喷头头部循环水水腔，通过冷却水短直管实现循环水水腔的冷却水循环，外端盖和冷却水短直管一体成型，外端盖与冷却水短直管连接部位的外型面处设置圆角和倒角，避免应力集中；尾段与中段焊接连接。

迎火面一侧的循环水水腔内壁与冷却水短直管的内壁对齐。

迎火面处设置圆角，大小为R2mm～R10mm。

非迎火面处设置倒角，大小为3X35°～10X35°。

外端盖的迎火面厚度为5mm～10mm。

一种不易泄漏的水煤浆工艺烧嘴，包括：同轴套置的具有流线型前收口端的内喷嘴、中喷嘴和外喷嘴，所述外喷嘴采用所述不易泄漏的水煤浆工艺外喷头实现。

本发明与现有技术相比带来的有益效果为：

(1)现有工艺烧嘴由于水腔加工结构造成迎火面一侧循环水水腔内壁与冷却水短直管2的内壁连接处有错边折转角和缝隙，冷却水在该处会产生折转流动，高速流动状态下水流在该处流动受阻，容易产生折转回流甚至局部短路。本发明迎火面一侧的循环水水腔内壁与冷却水短直管2的内壁对齐，使冷却水在短直管入口处可以直接高速冲射到外喷嘴尖角上，提高了换热面的流动速度，理论计算结果显示本发明结构的平均表面换热系数提高20％以上，极大的强化了外喷头尖角处的对流换热效果，优化了外端盖的冷却效果。

(2)在工艺烧嘴外端盖1与冷却水短直管2连接部位的外型面处设置圆角和倒角。经过理论计算、实验和实际运行分析总结，迎火面处和非迎火面处所受应力方向不同，应采取不同的加工方法使外喷头的使用效果最优：