一种加压气化炉用液态燃料高效组合燃烧器制造技术

本发明专利技术提供了一种加压气化炉用液态燃料高效组合燃烧器，属于煤气化领域。本发明专利技术的组合燃烧器由同轴设置的内侧的点火燃烧器和外侧的主燃烧器组装而成。点火燃烧器由内向外分别为中空的在线检测系统通道、开工点火LPG燃料气通道、开工点火氧气通道、冷却水进出水通道和惰性气体保护通道；主燃烧器由内向外分别为内侧主氧气通道、液体燃料通道、外侧主氧气通道、冷却水进出水通道。本发明专利技术的组合燃烧器气化效率高，且具备在线检测功能，在点火燃烧器和主燃烧器向火端的冷却水通道中设置强化传热翅片，在主燃烧器的各物料通道中设置了高效的导流结构，并在液体燃料通道中设置了专用防磨层，使气化火焰稳定、燃烧器使用寿命长，气化炉可平稳长周期运行。

A High Efficiency Combustion Burner of Liquid Fuel for Pressurized Gasifier

The invention provides an efficient combined burner of liquid fuel for a pressurized gasifier, which belongs to the field of coal gasification. The combined burner of the invention is composed of an inner ignition burner arranged in coaxial direction and a main burner on the outer side. Ignition burner from inside to outside are hollow on-line detection system channel, start-up LPG fuel gas channel, start-up ignition oxygen channel, cooling water inlet and outlet channel and inert gas protection channel; main burner from inside to outside are inner main oxygen channel, liquid fuel channel, outer main oxygen channel and cooling water inlet and outlet channel respectively. The combined burner of the invention has high gasification efficiency and on-line detection function. The ignition burner and the main burner are equipped with enhanced heat transfer fins in the cooling water channel of the fire end, the efficient diversion structure is arranged in the material channels of the main burner, and a special anti-wear layer is arranged in the liquid fuel channel to stabilize the gasification flame, prolong the service life of the burner and the gasifier. It can run smoothly for a long period.

【技术实现步骤摘要】
一种加压气化炉用液态燃料高效组合燃烧器
本专利技术属于煤气化领域，尤其是涉及一种加压气化炉用液态燃料高效组合燃烧器。
技术介绍
在煤气化工艺中，原料煤与气化剂通过燃烧器中的各物料通道喷射进入气化炉混合，并反应生成合成气。燃烧器是煤气化的核心设备，其结构设计对物料的混合效果以及气化效率影响很大。根据原料煤的不同可以将煤气化分为干煤粉气化与水煤浆气化，两者的混合机理、反应条件存在较大的差异。干煤粉燃烧器的操作压力一般不高于4.5MPa（表压），且干煤粉通道中干煤粉流速一般不高于4m/s；而水煤浆燃烧器具有更高的操作压力，一般介于2.8～8.7MPa（表压）且水煤浆通道流速一般达到或者超过8m/s。相对于干煤粉气化，水煤浆气化中燃烧器的水煤浆通道经受更高的操作压力和更高的流速，加之通道中为固液两相流动，通道端部磨蚀强度很大，同时也严重制约了水煤浆燃烧器的使用寿命，故水煤浆通道的耐磨能力成为亟待解决的问题。现有水煤浆燃烧器大多采用开工点火燃烧器和工艺主燃烧器配合使用，即烘炉前使用点火燃烧器对气化炉燃烧室进行加热升温，升温达到1000～1200℃，需要立即拆卸点火燃烧器更换为主燃烧器。该过程需要严格控制炉温及燃烧器的更换拆卸时间，否则需要重新烘炉。另外现有水煤浆燃烧器端部冷却效果较差，容易引起端部超温和局部产生裂纹，限制了燃烧器的使用寿命。因此现有大多数水煤浆燃烧器的缺陷还在于工艺操作繁琐、投料开车风险高、粗合成气效率低及使用寿命短。组合燃烧器是将点火燃烧器和主燃烧器整合为一体的燃烧器。现有的水煤浆组合燃烧器存在的问题包括：（1）水煤浆对燃烧器物料通道的磨蚀不利于燃烧器的长周期使用；（2）检测系统与组合燃烧器分离，且检测系统直接伸入气化炉内部，在燃烧器端部高温区域容易引起烧损，进而影响燃烧器火焰的监控，安全性较差；（3）点火燃烧器与主燃烧器未设置隔离惰性保护气通道，在实际运行过程中容易引起火焰返混至点火燃烧器区域引起点火燃烧器烧损，进而影响使用寿命；（4）主燃烧器氧气通道单一，仅有一个主氧通道，且无高效扰流结构，限制了粗合成气的合成效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种加压气化炉用液态燃料高效组合燃烧器，本专利技术的组合燃烧器气化效率高且具备在线检测功能，设置了专用防磨结构，可确保气化炉在安全的环境中平稳长周期运行。本专利技术的加压气化炉用液态燃料高效组合燃烧器由同轴设置的内侧的点火燃烧器和外侧的主燃烧器组合而成，其中，点火燃烧器采用同轴环形通道套合结构，由内向外分别为中空的在线检测系统通道、开工点火LPG燃料气通道、开工点火氧气通道、冷却水进出水通道和惰性气体保护通道及连接法兰；连接法兰与惰性气体保护通道外侧筒体焊接为一体；在线检测系统通道的背火端安装有红外测温装置，所述红外测温装置中设有火焰成像系统；高压电点火端口设置在在线检测系统通道的上部，并通过导线与点火燃烧器向火端点火装置连接；且在线检测系统通道、开工点火LPG燃料气通道、开工点火氧气通道在燃烧器向火端向燃烧器轴线方向收口；惰性气体保护通道两个壁面均与轴线平行；惰性气体保护通道、冷却水进出水通道、开工点火氧气通道、开工点火LPG燃料气通道、在线检测系统通道的出口端距组合燃烧器向火端的距离依次增大；主燃烧器同样采用同轴环形通道套合结构，由内向外分别为内侧主氧气通道、液体燃料通道、外侧主氧气通道、冷却水进出水通道；在内侧主氧气通道顶部焊接有主燃烧器法兰；且内侧主氧气通道、液体燃料通道、外侧主氧气通道在向火端向组合燃烧器轴线方向收口；所述液体燃料通道内设置高硬度合金材料形成的流线型耐磨层，所述流线型耐磨层位于液体燃料通道向火端向组合燃烧器轴线方向收口的拐角处；流线型耐磨层在所述拐角点厚度最大，自拐角点向两侧的厚度逐渐变小；点火燃烧器和主燃烧器通过连接法兰和主燃烧器法兰进行密封连接。本专利技术的加压气化炉用液态燃料高效组合燃烧器采用点火燃烧器和主燃烧器组合的形式，结构紧凑。同时两者通过法兰连接，当点火燃烧器出现故障时可单独进行拆卸和更换。当出现连锁跳车时，一般情况下1小时之内即可实现连投重新开车。本专利技术的点火燃烧器具有集成的在线检测系统，火焰成像系统、红外测温系统及高压电点火系统。点火燃烧器的高压点火端口设置在中心通道，且与氧气通道分离、安全性高。本专利技术的组合燃烧器中，点火燃烧器和主燃烧器之间设置惰性气体保护通道，可以使点火燃烧器在作为伴烧和点火后关停两种工况下自由切换。惰性气体保护通道在点火燃烧器关停后可以大限度保护点火燃烧器端部，延长整体组合燃烧器的使用寿命。惰性气体保护通道与组合燃烧器向火端齐平，冷却水进出水通道、开工点火氧气通道、开工点火LPG燃料气通道、在线检测系统通道依次向背火端缩进。这种结构可以进一步加强对点火燃烧器端部的保护，并使点火燃烧器的物料稳定燃烧。本专利技术的组合燃烧器中，液体燃料通道中设置的流线型耐磨层由高硬度合金堆焊并研磨形成，可以确保通道圆滑过渡，增强通道的抗磨损性和优化燃料的流通。进一步地，所述流线型耐磨层采用高硬度合金材料沿通道径向堆焊形成，每两条焊道之间的熔敷金属重叠率≥70%；焊接线能量为12～18kJ/cm。本专利技术的流线型耐磨层选用硬度较高的合金材料，由于液体燃料通道拐角处经受较高的流速和磨蚀，故合金材料采用结合力更强的堆焊结构形式，堆焊时要求沿着通道径向进行，焊道与焊道之间重叠率不小于70%，且务必采用合适的线能量输入以减少焊接热裂纹的产生。最后按要求对堆焊面进行精加工或研磨成型。进一步地，所述液体燃料通道内两侧的壁面上各设置一层流线型耐磨层，两层流线型耐磨层在液体燃料通道的向火端形成逐渐向组合燃烧器轴线收口的、流线型环形通道。进一步地，内侧主氧气通道内设有12～24个内侧主氧气导流条，所述内侧主氧气导流条与组合燃烧器轴向的夹角为22～28°；液体燃料通道内设有4～6个液体燃料导流条，所述液体燃料导流条与组合燃烧器轴向的夹角为20～25°；外侧主氧气通道内设有12～24个外侧主氧气导流条，所述外侧主氧气导流条与组合燃烧器轴向的夹角为0～5°；液体燃料导流条与内侧主氧气导流条的导流方向相反，外侧主氧气导流条与内侧主氧气导流条的导流方向相同。本专利技术的导流条设置使内侧氧气通道的氧气以旋流方式喷射进气化室，与液体燃料混合燃烧形成中心火焰。内侧氧气旋流角度大，对液体燃料起到较强的卷吸、裹挟作用，增强了气化室中央的物料混合、气化，延长反应物料在气化室内的停留时间，进一步提高气化效率。外侧氧气以直流或较小角度的旋流方式喷射进气化室，形成包围住中心火焰的外侧火焰，起到了防止外侧高温火焰直接舔蚀气化室内壁引起超温的风险。进一步地，内侧主氧气导流条、液体燃料导流条、外侧主氧气导流条为楔形结构，所述楔形结构为两侧截面为倒梯形的板，一侧的梯形截面与通道近轴壁面焊接。采用楔形导流条即在楔形导流条靠近向火端的流通截面积较其远离向火端的流通截面积大，一方面可使进入气化室的介质流速适当降低，另一方面楔形导流条也起到了扰流作用。本专利技术的契形导流条的尺寸可根据各通道的尺寸做相应调整。进一步地，内侧主氧气导流条、液体燃料导流条、外侧主氧气导流条均设置于所在管道的收口拐角处上方，且沿组合燃烧器轴向的长度相同；其中，液体燃料导流条的出口更接近组合燃烧器的向火端。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加压气化炉用液态燃料高效组合燃烧器，其特征在于：由同轴设置的内侧的点火燃烧器和外侧的主燃烧器组合而成，其中，点火燃烧器采用同轴环形通道套合结构，由内向外分别为中空的在线检测系统通道（1）、开工点火LPG燃料气通道（2）、开工点火氧气通道（3）、冷却水进出水通道（4）和惰性气体保护通道（5）及连接法兰（6）；连接法兰（6）与惰性气体保护通道（5）外侧筒体焊接为一体；在线检测系统通道（1）的背火端安装有红外测温装置（13），所述红外测温装置（13）中设有火焰成像系统；高压电点火端口（12）设置在在线检测系统通道（1）的上部，并通过导线与点火燃烧器向火端点火装置连接；且在线检测系统通道（1）、开工点火LPG燃料气通道（2）、开工点火氧气通道（3）在燃烧器向火端向燃烧器轴线方向收口；惰性气体保护通道（5）两个壁面均与轴线平行；惰性气体保护通道（5）、冷却水进出水通道（4）、开工点火氧气通道（3）、开工点火LPG燃料气通道（2）、在线检测系统通道（1）的出口端距组合燃烧器向火端的距离依次增大；主燃烧器同样采用同轴环形通道套合结构，由内向外分别为内侧主氧气通道（8）、液体燃料通道（9）、外侧主氧气通道（10）、冷却水进出水通道（11）；在内侧主氧气通道（8）顶部焊接有主燃烧器法兰（7）；且内侧主氧气通道（8）、液体燃料通道（9）、外侧主氧气通道（10）在向火端向组合燃烧器轴线方向收口；所述液体燃料通道（9）内设置高硬度合金材料形成的流线型耐磨层（93），所述流线型耐磨层（93）位于液体燃料通道（9）向火端向组合燃烧器轴线方向收口的拐角处；流线型耐磨层（93）在所述拐角点厚度最大，自拐角点向两侧的厚度逐渐变小；点火燃烧器和主燃烧器通过连接法兰（6）和主燃烧器法兰（7）进行密封连接。...

【技术特征摘要】
1.一种加压气化炉用液态燃料高效组合燃烧器，其特征在于：由同轴设置的内侧的点火燃烧器和外侧的主燃烧器组合而成，其中，点火燃烧器采用同轴环形通道套合结构，由内向外分别为中空的在线检测系统通道（1）、开工点火LPG燃料气通道（2）、开工点火氧气通道（3）、冷却水进出水通道（4）和惰性气体保护通道（5）及连接法兰（6）；连接法兰（6）与惰性气体保护通道（5）外侧筒体焊接为一体；在线检测系统通道（1）的背火端安装有红外测温装置（13），所述红外测温装置（13）中设有火焰成像系统；高压电点火端口（12）设置在在线检测系统通道（1）的上部，并通过导线与点火燃烧器向火端点火装置连接；且在线检测系统通道（1）、开工点火LPG燃料气通道（2）、开工点火氧气通道（3）在燃烧器向火端向燃烧器轴线方向收口；惰性气体保护通道（5）两个壁面均与轴线平行；惰性气体保护通道（5）、冷却水进出水通道（4）、开工点火氧气通道（3）、开工点火LPG燃料气通道（2）、在线检测系统通道（1）的出口端距组合燃烧器向火端的距离依次增大；主燃烧器同样采用同轴环形通道套合结构，由内向外分别为内侧主氧气通道（8）、液体燃料通道（9）、外侧主氧气通道（10）、冷却水进出水通道（11）；在内侧主氧气通道（8）顶部焊接有主燃烧器法兰（7）；且内侧主氧气通道（8）、液体燃料通道（9）、外侧主氧气通道（10）在向火端向组合燃烧器轴线方向收口；所述液体燃料通道（9）内设置高硬度合金材料形成的流线型耐磨层（93），所述流线型耐磨层（93）位于液体燃料通道（9）向火端向组合燃烧器轴线方向收口的拐角处；流线型耐磨层（93）在所述拐角点厚度最大，自拐角点向两侧的厚度逐渐变小；点火燃烧器和主燃烧器通过连接法兰（6）和主燃烧器法兰（7）进行密封连接。2.根据权利要求1所述的加压气化炉用液态燃料高效组合燃烧器，其特征在于：所述流线型耐磨层（93）采用高硬度合金材料沿通道径向堆焊形成，每两条焊道之间的熔敷金属重叠率≥70%；焊接线能量为12～18kJ/cm。3.根据权利要求2所述的加压气化炉用液态燃料高效组合燃烧器，其特征在于：所述液体燃料通道（9）内两侧的壁面上各设置一层流线型耐磨层（93），两层流线型耐磨层（93）在液体燃料通道（9）的向火端形成逐渐向组合燃烧器轴线收口的、流线型环形通道。4.根据权利要求1所述的加压气化炉用液态燃料高效组合燃烧器，其特征在于：内侧主氧气通道（8）内设有12～24个内侧主氧气导流条（82），所述内侧主氧气导流条（82）与组合燃烧器轴向的夹角为22～28°；液体燃料通道（9）内设有4～6个液体燃料导流条（92），所述液体燃料导流条（92）与组合燃烧器轴向的夹角为20～25°；外侧主氧气通道（10）内设有12～...

【专利技术属性】
技术研发人员：匡建平，姚敏，张亚宁，刘水刚，焦洪桥，张镓铄，刘崇国，夏支文，罗春桃，白海，张冰，石雅军，贺树民，乃国兴，李军，白云波，
申请(专利权)人：宁夏神耀科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：宁夏,64