[发明专利]一种全预混喷嘴装置、气化炉、气化方法及喷嘴加工方法

权利要求书

1.一种全预混喷嘴装置，其特征在于，包括第一气体管(2)、燃料管(5)、第二气体管(8)、冷却水管(11)、第一气体喷头(16)、燃料喷头(17)、第二气体喷头(18)、外喷头(21)、预混腔(19)以及耐火材料(22)；

所述第一气体管(2)的下端与第一气体喷头(16)相连，侧壁设有第一气体入口(3)，顶端设有第一气体端部法兰(1)，将第一气体管(2)顶端封闭；

所述燃料管(5)下端与燃料喷头(17)相连，侧壁设有燃料入口(6)，顶端设有燃料端部法兰(4)，将燃料管(5)顶端封闭；燃料管(5)装设在第一气体管(2)外，互相通过燃料端部法兰(4)连接；

所述第二气体管(8)下端与第二气体喷头(18)相连，侧壁设有第二气体入口(9)，顶端设有第二气体端部法兰(7)，将第二气体管(8)顶端封闭；第二气体管(8)装设在燃料管(5)外，互相通过第二气体端部法兰(7)连接；

冷却水管(11)下端通过外喷头(21)与第二气体喷头(18)相连，侧壁设有冷却水入口(12)及冷却水出口(13)，顶端设有冷却水端部法兰(10)，将冷却水管(11)顶端封闭；外喷头(21)将冷却水管(11)下端封闭；冷却水管(11)装设在第二气体管(8)外，互相通过冷却水端部法兰(10)连接；

预混腔(19)设置在第一气体喷头(16)、燃料喷头(17)及第二气体喷头(18)出口下端、外喷头(21)内部，实施燃料管(5)引入的燃料介质与第一气体管(2)和/或第二气体管(8)引入的预混气体介质的混合；耐火材料(22)设置在预混腔(19)下端、外喷头(21)内部，沿流动方向呈中空扩张结构。

2.根据权利要求1所述的全预混喷嘴装置，其特征在于，所述第一气体喷头(16)、燃料喷头(17)、第二气体喷头(18)均为收缩圆锥结构；其中，第一气体喷头(16)收缩角度α＝0～60°，使喷头出口端预混气体介质流速不低于10m/s；燃料喷头(17)收缩角度β＝0～60°，使喷头出口端燃料介质流速不低于3m/s；第二气体喷头(18)收缩角度γ＝30～120°，使喷头出口端预混气体介质流速不低于40m/s；且收缩角度满足α≤β≤γ。

3.根据权利要求1所述的全预混喷嘴装置，其特征在于，所述预混腔(19)沿流动方向包含初混段、收缩段及直线段，各段长度分别为h0、h1和h2，初混段及直线段内径分别为D、d，其中，初混段长度h0＝(0.5～3)D；直线段长度h2＝(0.5～5)d，且直线段内径d满足使混合流体速度不低于100m/s。

4.根据权利要求3所述的全预混喷嘴装置，其特征在于，所述收缩段的收缩角度为θ＝20～100°。

5.根据权利要求1所述的全预混喷嘴装置，其特征在于，所述耐火材料(22)沿流动方向的长度h3≥10mm，扩张角度ψ＝5～90°。

6.根据权利要求1所述的全预混喷嘴装置，其特征在于，所述冷却水管(11)与第二气体管(8)之间安装有冷却水环形隔板(14)，将冷却水通道隔为内外两层，冷却水入口(12)与冷却水通道内层连通，冷却水出口(13)与冷却水通道外层连通，或者冷却水入口(12)与冷却水通道外层连通，冷却水出口(13)与冷却水通道内层连通。

7.根据权利要求6所述的全预混喷嘴装置，其特征在于，所述第一气体管(2)、燃料管(5)、第二气体管(8)、冷却水管(11)、冷却水环形隔板(14)、第一气体喷头(16)、燃料喷头(17)、第二气体喷头(18)、外喷头(21)、预混腔(19)以及耐火材料(22)同轴。

8.根据权利要求1所述的全预混喷嘴装置，其特征在于，所述第二气体管(8)与冷却水管(11)之间增设有第三气体管、第四气体管、第五气体管或更多；和/或

所述第二气体管(8)与冷却水管(11)之间增设第二燃料管或更多。

9.一种气化炉，其特征在于，其设有与燃烧室对接的权利要求1至8之一所述的全预混喷嘴装置。

10.一种气化方法，其特征在于，所述气化方法采用设有权利要求1至8之一所述的全预混喷嘴装置的气化炉，包括如下步骤：

第一气体入口(3)和/或第二气体入口(9)供入预混气体介质，通过收缩结构的第一气体喷头(16)和/或第二气体喷头(18)加速后形成高速预混气体介质流；

燃料入口(6)供入燃料介质通过收缩结构的燃料喷头(17)加速后形成高速燃料介质流，与高速预混气体介质流共同喷出后在剪切和冲击破碎作用下初步雾化，并在预混腔(19)内再次雾化；

与预混气体介质混合后的燃料介质在通过扩张结构的耐火材料(22)段降速升压后喷入气化炉燃烧室进行燃烧气化反应。