气化喷嘴和气化反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种气化喷嘴和气化反应器，该气化喷嘴包括连接法兰(1)、料流输送管接头(3)和料流分布器，连接法兰的底部安装于气化反应器(100)上，连接法兰的顶面开设有多个用作喷嘴支管(11)且彼此间隔分布的上下贯通孔，料流分布器安装在连接法兰的顶面上并包括具有内筒腔的筒体，内筒腔的顶面入口的面积小于底面出口的面积，使得从顶面入口进入的料流能够从底面出口分散流出，顶面入口连接料流输送管接头，底面出口对接于多个喷嘴支管，从底面出口分散流出的料流能够通过多个喷嘴支管进入气化反应器内。此气化喷嘴的结构简单、加工方便，能够有效改善煤粉的分散性与均匀分配程度，提高气化反应器的反应速率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及一种喷嘴结构，尤其是适用于气化炉的气化喷嘴。
技术介绍
在气化炉的煤粉气化工艺过程中，气化炉的喷嘴/烧嘴结构至关重要，决定了煤粉的进料均匀性、煤粉与氧气的混合均匀性等，进而对于气化反应速率、反应时间以及碳转化率等影响至深。现有技术中的喷嘴常采用多级分配器以实现进料的均匀分配，增加流体动能。例如中国专利申请CN1903998B中公开了一种典型结构的气化器注射器，参见图1，该气化器注射器采用两级分配器22将主流煤粉分配至多个支管26。两级分配器22包括主腔室38和多个二级腔室46，主腔室内置有锥体形状的一级流体分离器42，二级腔室46内置有二级流体分离器50。在应用于气化炉时，主流煤粉将撞击锥形的一级流体分离器42并进入锥底的六个支管，从而均匀分配至六个二级腔室46内，再从六个二级腔室46的末端通过二级流体分离器50均匀分配至三十六个支管26中。此类多级分配器的结构中，结构体型大，支管的安装和加工十分复杂，而且流体分配的均匀程度也不高，从三十六个支管26中流出的流体流速不均地直接进入炉体内腔的顶部，还容易产生返混流，严重影响反应速率。
技术实现思路
针对现有技术中的上述缺陷或不足，本专利技术提供了一种气化喷嘴和气化反应器，该气化喷嘴的结构简单、体型小、加工方便，能够有效改善料流的分散性与均匀分配程度以提高气化反应器的反应速率。为了实现上述目的，本专利技术提供一种气化喷嘴，该气化喷嘴包括连接法兰、料流输送管接头和料流分布器，所述连接法兰的底部安装于气化反应器上，所述连接法兰的顶面开设有多个用作喷嘴支管且彼此间隔分布的上下贯通孔，所述料流分布器安装在所述连接法兰的顶面上并包括具有内筒腔的筒体，所述内筒腔的顶面入口的面积小于底面出口的面积，使得从所述顶面入口进入的料流能够从所述底面出口分散流出，所述顶面入口连接所述料流输送管接头，所述底面出口对接于多个所述喷嘴支管，从所述底面出口分散流出的料流能够通过多个所述喷嘴支管进入所述气化反应器内。优选地，该气化喷嘴还包括预混气化剂管，所述料流分布器的所述内筒腔的底部形成有预混腔室，所述预混气化剂管插入所述预混腔室中，使得由所述预混气化剂管通入的气化剂与从所述底面出口分散流出的所述料流在所述预混腔室内混合并通过多个所述喷嘴支管进入所述气化反应器内。优选地，所述料流分布器为包括作为所述筒体的锥筒、多孔托板和多个球体的多孔分布器，所述多孔托板设置在所述锥筒的锥筒腔内的底部且该多孔托板上布满过孔，多个所述球体堆叠于所述多孔托板上方的所述锥筒腔中，使得从所述锥筒腔的顶锥面入口进入的料流能够穿过所述球体之间的球体间隙和所述过孔并从所述锥筒腔的底锥面出口下落。优选地，所述预混腔室形成在所述多孔托板与所述连接法兰的顶面之间，所述预混气化剂管沿所述锥筒腔的内周壁的切线方向插入所述预混腔室中，使得通入的气化剂与所述料流能够在所述预混腔室内混合成旋流。优选地，所述球体为瓷球，所述瓷球分层叠置且布满于所述多孔托板上方的所述锥筒腔中。优选地，该气化喷嘴还包括安装于所述连接法兰上的固定封头，该固定封头环绕所述筒体设置并将该筒体固定于所述连接法兰的顶面上。优选地，所述固定封头与所述筒体的外周壁之间形成有环绕该外周壁的充压腔室，该充压腔室连接有充压管。优选地，所述充压管与所述气化反应器的尾气排风管相连。优选地，该气化喷嘴还包括主气化剂管接头，所述连接法兰内形成有气化剂通道，该气化剂通道包括与所述主气化剂管接头相连的气化剂入口和形成在所述连接法兰的底面上的多个气化剂出口，所述喷嘴支管在所述连接法兰的底面上形成有料流出口，所述气化剂出口与所述料流出口间隔设置并使得所述气化剂出口流出的气化剂流与所述料流出口流出的料流能够在所述气化反应器内形成对撞混合。优选地，在所述连接法兰的底面上，每个所述料流出口对应于至少一对所述气化剂出口，每对所述气化剂出口中的两个所述气化剂出口对称布置在所述料流出口的两侧，从每个所述气化剂出口流出的所述气化剂流均倾斜向下地朝向从所述料流出口流出的料流。优选地，所述气化剂通道包括依次连通的周向气道、径向气道和倾斜气道，所述周向气道形成在所述连接法兰的外周缘部内并与所述主气化剂管接头相连，所述径向气道从所述周向气道径向向内延伸，所述倾斜气道从所述径向气道倾斜向下地延伸至所述气化剂出口。优选地，沿所述连接法兰的由外至内的径向上，所述径向气道的横截面的面积逐渐减小。优选地，所述喷嘴支管在所述连接法兰的顶面上形成有料流入口，所述料流入口在所述顶面上呈同心圆阵列排布，在该同心圆阵列中，各个同心圆上均设有沿周向彼此间隔且沿径向对齐的多个所述料流入口，以形成沿径向的多排料流入口队列，每排所述料流入口队列的两侧分别对称地设置有所述径向气道。优选地，所述周向气道包括沿周向间隔排布且彼此独立的多段圆弧气道，每段所述圆弧气道均连接有所述主气化剂管接头，每段所述圆弧气道均连接有多排所述径向气道。优选地，该气化喷嘴还包括冷却介质入口接头和冷却介质出口接头，所述气化剂通道形成在所述连接法兰的底部，所述连接法兰的顶部内还形成有连通所述冷却介质出口接头与所述冷却介质入口接头的冷却介质通道，该冷却介质通道包括多排径向通道以及呈同心圆阵列形状排布的多道圆弧通道，所述径向通道径向连通各道所述圆弧通道；其中，多道圆弧通道排布成的同心圆阵列与所述料流入口排布成的同心圆阵列在径向上彼此错开，多排所述径向通道与多排所述料流入口队列沿周向彼此错开。优选地，所述圆弧通道包括最内道圆弧通道和环绕该最内道圆弧通道的外道圆弧通道，所述外道圆弧通道包括相互分隔且独立的第一圆弧段通道和第二圆弧段通道，所述第一圆弧段通道靠近且连通所述冷却介质入口接头，所述第二圆弧段通道靠近且连通所述冷却介质出口接头，所述最内道圆弧通道为完整圆弧通道以连通所述冷却介质入口接头和冷却介质出口接头。此外，本专利技术还提供了一种气化反应器，该气化反应器包括上述的气化喷嘴。其中，根据本专利技术的多孔分布器结构简单，仅包括锥筒，锥筒内设置多孔托板，多孔托板上堆叠多个球体，使得从顶锥面入口进入的料流能够穿过的球体间隙和多孔托板的过孔并最终从底锥面出口下落，由此，料流通过球体间隙得到充分分散，并能够通过多孔托板均匀下落。在应用于气化喷嘴时，结合内设多个喷嘴支管的连接法兰，可取代多级分配器，使得喷嘴的体型更小，喷嘴易于加工和装配。进一步地，还可在多孔托板与连接法兰之间形成预混腔室，在通入气化剂的情况下，使得料流与气化剂预混合均匀，形成旋流，从而更均匀地从连接法兰内的多个喷嘴支管流入气化炉内。连接法兰内还可设置气化剂通道以与主气化剂管接头相连，使得气化剂通道中的气化剂从出口流出并与喷嘴支管流出的料流在气化炉内发生对撞混合，更彻底分散，可形成平推流，实现快速传质传热并完成气化反应，提高反应速率。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为根据现有技术中的一种多级分配器的结构示意图；图2为根据本专利技术的优选实施方式的具有多孔分布器的气化喷嘴及其安装结构的立体示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气化喷嘴，其特征在于，该气化喷嘴包括连接法兰(1)、料流输送管接头(3)和料流分布器，所述连接法兰(1)的底部安装于气化反应器(100)上，所述连接法兰(1)的顶面开设有多个用作喷嘴支管(11)且彼此间隔分布的上下贯通孔，所述料流分布器安装在所述连接法兰(1)的顶面上并包括具有内筒腔的筒体，所述内筒腔的顶面入口的面积小于底面出口的面积，使得从所述顶面入口进入的料流能够从所述底面出口分散流出，所述顶面入口连接所述料流输送管接头(3)，所述底面出口对接于多个所述喷嘴支管(11)，从所述底面出口分散流出的所述料流能够通过多个所述喷嘴支管(11)进入所述气化反应器(100)内。

【技术特征摘要】
1.一种气化喷嘴，其特征在于，该气化喷嘴包括连接法兰(1)、料流输送管接头(3)和料流分布器，所述连接法兰(1)的底部安装于气化反应器(100)上，所述连接法兰(1)的顶面开设有多个用作喷嘴支管(11)且彼此间隔分布的上下贯通孔，所述料流分布器安装在所述连接法兰(1)的顶面上并包括具有内筒腔的筒体，所述内筒腔的顶面入口的面积小于底面出口的面积，使得从所述顶面入口进入的料流能够从所述底面出口分散流出，所述顶面入口连接所述料流输送管接头(3)，所述底面出口对接于多个所述喷嘴支管(11)，从所述底面出口分散流出的所述料流能够通过多个所述喷嘴支管(11)进入所述气化反应器(100)内。2.根据权利要求1所述的气化喷嘴，其特征在于，该气化喷嘴还包括预混气化剂管(5)，所述料流分布器的所述内筒腔的底部形成有预混腔室(A)，所述预混气化剂管(5)插入所述预混腔室(A)中，使得由所述预混气化剂管(5)通入的气化剂与从所述底面出口分散流出的所述料流在所述预混腔室(A)内混合。3.根据权利要求1或2所述的气化喷嘴，其特征在于，所述料流分布器为包括作为所述筒体的锥筒(2)、多孔托板(21)和多个球体(22)的多孔分布器，所述多孔托板(21)设置在所述锥筒(2)的锥筒腔内的底部且该多孔托板(21)上布满过孔，多个所述球体(22)堆叠于所述多孔托板(21)上方的所述锥筒腔中，使得从所述锥筒腔的顶锥面入口进入的料流能够穿过所述球体(22)之间的球体间隙和所述过孔并从所述锥筒腔的底锥面出口下落。4.根据权利要求3所述的气化喷嘴，其特征在于，所述预混腔室(A)
\t形成在所述多孔托板(21)与所述连接法兰(1)的顶面之间，所述预混气化剂管(5)沿所述锥筒腔的内周壁的切线方向插入所述预混腔室(A)中，使得通入的气化剂与所述料流能够在所述预混腔室(A)内混合成旋流。5.根据权利要求3所述的气化喷嘴，其特征在于，所述球体(22)为瓷球，所述瓷球分层叠置且布满于所述多孔托板(21)上方的所述锥筒腔中。6.根据权利要求1所述的气化喷嘴，其特征在于，该气化喷嘴还包括安装于所述连接法兰(1)上的固定封头(4)，该固定封头(4)环绕所述筒体设置并将该筒体固定于所述连接法兰(1)的顶面上。7.根据权利要求6所述的气化喷嘴，其特征在于，所述固定封头(4)与所述筒体的外周壁之间形成有环绕该外周壁的充压腔室(B)，该充压腔室(B)连接有充压管。8.根据权利要求7所述的气化喷嘴，其特征在于，所述充压管与所述气化反应器(100)的尾气排风管相连。9.根据权利要求1～8中任意一项所述的气化喷嘴，其特征在于，该气化喷嘴还包括主气化剂管接头(6)，所述连接法兰(1)内形成有气化剂通道，该气化剂通道包括与所述主气化剂管接头(6)相连的气化剂入口和形成在所述连接法兰(1)的底面上的多个气化剂出口(141)，所述喷嘴支管(11)在所述连接法兰(1)的底面上形成有料流出口(111)，所述气化剂出口(141)与所述料流出口(111)间隔设置并使得所述气化剂出口(141)流出的气化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：巩志坚，刘臻，冯子洋，李志远，张锋华，方薪辉，彭宝仔，陈微，李文华，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11