一种组合式气化烧嘴及其使用方法技术

本发明专利技术涉及一种组合式气化烧嘴及其使用方法，该烧嘴包括由外到内依次同轴套装的第一部件、第二部件、第三部件，所述的第一部件、第二部件和第三部件各部件相互独立，通过紧固件连接为整体；所述的第一部件和第三部件分别具有独立的燃料通道和氧化剂通道。在相同的总投料量、气化室反应空间及停留时间情况下，与仅有单路燃料、氧化剂的气化烧嘴相比，上述实施例中的组合式气化烧嘴增加了燃料通道和氧化剂通道的数量，增大了燃料及氧化剂的接触面积，保证了燃料、氧化剂快速地掺混充分、均匀，提高了燃料转化率及烧嘴性能。

A Combined Gasification Burner and Its Application

【技术实现步骤摘要】
一种组合式气化烧嘴及其使用方法
本专利技术涉及煤炭的高温高压气化反应设备
，具体涉及一种气化烧嘴。
技术介绍
在高温、高压煤气化领域，煤气化设备在工业应用的过程中，普遍存在气化反应速度慢和燃料转化率低这些问题。气化烧嘴是煤气化装置的核心设备之一，其使用性能直接决定了煤气化装置运行的安全性、稳定性及经济性。在气化室较小的反应空间及较短的停留时间内，使燃料和氧化剂尽可能充分、均匀地掺混，是加快气化反应速率，提高燃料转化率和气化烧嘴性能的关键因素。在现有的煤气化技术中，保持总投料量、气化室反应空间及停留时间不变，增加气化烧嘴内燃料及氧化剂通道的数量，可有效增加燃料及氧化剂的接触面积，促进燃料和氧化剂充分、均匀掺混。但是在实际过程中，因为烧嘴的各路燃料或者氧化剂在通道口处的动量与速度各不相同，所以相邻通道处的燃料或者氧化剂之间必定会相互卷吸、掺混，影响烧嘴的运营性能。例如：由外向内依次为一次燃料-一次氧化剂-二次氧化剂-二次燃料的多通道气化烧嘴，其一次氧化剂的速度、动量如大于二次氧化剂，必定会有部分二次氧化剂被卷吸至一次氧化剂中，使一次燃料/氧化剂的氧煤比高于预定值，导致外侧向火面超温、烧蚀，缩短烧嘴使用寿命；而二次燃料/氧化剂的氧煤比低于预定值，导致内侧温度低，气化反应不充分，气化效率低。例如在CN108728168A中涉及一种气化烧嘴，包括母烧嘴，母烧嘴的内侧设置有N级子烧嘴，N为大于或等于1的整数，母烧嘴和各级子烧嘴分别具有独立的燃料通道和氧化剂通道，母烧嘴和各级子烧嘴设置为由外至内依次同轴套装的结构；母烧嘴的内径大于第一级子烧嘴的外径，每一级子烧嘴的内径均大于其下一级子烧嘴的外径；其在有限的反应空间和停留时间内，能够保证燃料和氧化剂充分且均匀地混合，加快燃烧反应速率，从而提高燃料转化率和装置气化性能；但是存在问题在于，各级氧化剂相互卷吸、掺混，从而影响烧嘴燃烧性能。此外在化工设备的运行过程中会生了大量的废液，为了利用其中的化学能以及避免直接排放而造成的环境破坏，一般在主烧嘴周围设置若干个独立烧嘴用于燃烧废液。但是，此种布置方式不仅增加了气化炉炉盖的加工难度及主烧嘴、辅助烧嘴的安装难度，而且从辅助烧嘴喷出的高速气流，会对主烧嘴流场产生干扰，影响主烧嘴性能。为此，提供一种结构创新的、具备废液燃烧功能、具备保护气通路的组合式烧嘴，成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种组合式气化烧嘴，以克服上述现有技术的不足，该烧嘴具有多路燃料以及氧化剂通道，同时具备废液燃烧功能。为了实现上述目的，本专利技术提供一种组合式气化烧嘴，包括由外到内依次同轴装套的第一部件、第二部件、第三部件，各个部件相互独立，通过紧固件连接。所述第一部件，包括由外到内同轴设置的第一部件外管和第一部件内管；所述的第一部件外管长度小于所述的第一部件内管长度，所述的第一部件外管尾部和所述的第一部件内管身部通过第一部件环板连接，构成环形空间，所述环形空间构成一次燃料通道；所述第一部件环板上设置有一次燃料进口；所述第一部件内管侧壁设置有一次氧化剂进口。进一步地，所述第一部件环板上设置有一次燃料进口；所述第一部件内管侧壁设置有一次氧化剂进口；所述第一部件外管身部设置有第一部件身部法兰；所述第一部件内管尾部设置有第一部件尾部法兰。所述第二部件，包括第二部件套管；所述第二部件套管侧壁设置有废液/保护气进口；所述第一部件内管内壁和第二部件套管外壁之间的环隙构成一次氧化剂通道。进一步地，所述第二部件套管身部设置有第二部件身部法兰；所述第二部件套管尾部设置有第二部件尾部法兰。所述第三部件，包括由外到内同轴布置的第三部件外管和第三部件内管；所述第二部件套管内壁和第三部件外管外壁之间的环隙构成废液/保护气通道；所述的第三部件外管长度小于所述第三部件内管长度，所述第三部件外管尾部和所述第三部件内管身部通过第三部件环板连接，构成环形空间，所述环形空间构成二次氧化剂通道；所述第三部件内管内侧构成二次燃料通道。具体地，当化工系统产生废液的情况下，所述废液/保护气通道通入废液；当化工系统不产生废液的情况下，所述废液/保护气通道可切换为保护气。进一步地，所述第三部件外管侧壁设置有二次氧化剂进口；所述第三部件内管尾部设置有二次燃料进口；所述第三部件外管身部设置有第三部件身部法兰。进一步地，所述第一部件尾部法兰通过紧固件与第二部件身部法兰连接；所述第二部件尾部法兰通过紧固件与第三部件身部法兰连接；所述第一部件身部法兰通过紧固件与气化炉炉盖连接。可选地，所述的一次燃料通道和一次氧化剂通道的空间位置可互换，所述二次氧化剂通道和二次燃料通道的空间位置可互换。优选地，各介质通道由外向内的排列顺序依次为一次燃料通道-一次氧化剂通道-废液/保护气通道-二次氧化剂通道-二次燃料通道。这样，当废液/保护气通道通入废液后，其两侧的一次氧化剂通道、二次氧化剂通道喷出的高速氧气流，既可以助燃，又充当了废液的雾化气。当废液/保护气通道通入保护气后，保护气可有效阻隔一次氧化剂和二次氧化剂，避免因一、二次氧化剂相互卷吸、掺混而影响烧嘴性能。进一步地，所述第一部件环板的一次燃料进口处接有燃料输送管。优选地，所述燃料输送管伸入到所述一次燃料通道内，所述燃料输送管有N根(N为大于等于1的整数)通过所述燃料输送管在所述一次燃料通道内形成旋流场；优选地，所述燃料输送管沿圆周方向均布，单根燃料输送管为螺旋管或出口端有产生旋流结构的直管(所述旋流结构为切向喷嘴、导流叶片等)。这样，所述燃料输送管结构能够增加燃料在喷口处的切向速度，促进燃料和氧化剂两者的掺混。进一步地，所述一次氧化剂通道和所述二次氧化剂通道出口处均设置有氧化剂旋流装置(所述气化剂旋流装置为切向喷嘴、导流叶片等)。这样，能够增加氧化剂在喷口处地切向速度，促进氧化剂和燃料两者的掺混。在另一种实施方式中，沿所述第一部件径向方向由内向外依次设置第一水冷夹层、一次燃料通道、第二水冷夹层。进一步的，所述第一部件环板上表面设置为平面，下表面设置为与所述第一部件环板同圆心的环形凸台；所述环形凸台的外缘与所述第一部件环板的外缘留有空间，所谓环形凸台的内缘与所述第一部件环板的内缘留有空间，即，所述环形凸台将所述第一部件环板的下表面的环形分割为三个同心圆形，中间为具有一定厚度的环形凸台、最外和最内为厚度相同切与正常管壁厚度一致的圆形板；所述环形凸台内部沿所述第一部件径向方向设置有若干贯通管道，所述贯通管道至少为三个。所述第一部件环板上开设有垂直于所述第一部件上表面的一次燃料进口，所述一次燃料进口不与所述贯通通道位置相重叠。进一步地，所述第一水冷夹层由所述第一部件内管外壁、第一水冷夹层套管壁、第一水冷环板以及第一水冷端盖之间的空间组成；所述第二水冷夹层由所述第一部件外管内壁、所述第二水冷夹层套管壁、第一部件环板以及第二水冷端盖之间的空间组成；所述第一部件外管尾部与所述第一部件环板外缘相连接；所述第一水冷夹层套管壁和所述第二水冷夹层套管壁之间通过所述第一部件环板上环形凸台的下表面的内缘和外缘连接，所述第一水冷夹层套管壁、所述第二水冷夹层套管壁和所述第一部件环板的下表面之间的空间为一次燃料通道。进一步地，所述第一水冷夹层套管壁和所述第一部件内管外壁之间还设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合式气化烧嘴，其特征在于，包括由外到内依次同轴套装的第一部件(1)、第二部件(2)和第三部件(3)，所述的第一部件(1)、第二部件(2)和第三部件(3)各部件相互独立，通过紧固件连接为整体；所述的第一部件(1)和第三部件(3)分别具有独立的燃料通道和氧化剂通道。

【技术特征摘要】
1.一种组合式气化烧嘴，其特征在于，包括由外到内依次同轴套装的第一部件(1)、第二部件(2)和第三部件(3)，所述的第一部件(1)、第二部件(2)和第三部件(3)各部件相互独立，通过紧固件连接为整体；所述的第一部件(1)和第三部件(3)分别具有独立的燃料通道和氧化剂通道。2.如权利要求1所述的组合式气化烧嘴，其特征在于，所述第一部件(1)包括由外到内同轴布置的第一部件外管(4)和第一部件内管(5)，所述第一部件外管(4)长度小于所述第一部件内管(5)长度，所述第一部件外管(4)尾部和所述第一部件内管(5)身部通过第一部件环板(6)连接，形成第一环形空间；所述第一部件环板(6)上设置有一次燃料进口(7)；所述第一部件内管(5)侧壁未被所述第一部件外管覆盖的身部的设置有一次氧化剂进口(8)；所述第一部件外管(4)身部设置有第一部件身部法兰(9)；所述第一部件内管(5)尾部设置有第一部件尾部法兰(10)。3.如权利要求1所述的组合式气化烧嘴，其特征在于，所述第二部件(2)包括第二部件套管(11)；所述第二部件套管(11)的未被所述第一部件覆盖的身部侧壁设置有废液/保护气进口(12)；所述第二部件套管(11)身部略低于所述废液/保护气进口(12)的位置设置有第二部件身部法兰(13)，用于与所述第一部件尾部法兰(10)紧固连接；所述第二部件套管(11)尾部设置有第二部件尾部法兰(14)。4.如权利要求1所述的组合式气化烧嘴，其特征在于，所述第三部件(3)包括由外到内同轴布置的第三部件外管(15)和第三部件内管(16)，所述的第三部件外管(15)长度小于所述第三部件内管(16)长度，所述第三部件外管(15)尾部和所述第三部件内管(16)身部通过第三部件环板(17)连接,使所述第三部件外管(15)和所述第三部件内管(16)之间形成第二环形空腔；所述第三部件外管(15)侧壁设置有二次氧化剂进口(18)；所述第三部件内管(16)尾部设置有二次燃料进口(19)；所述第三部件外管(15)身部设置有第三部件身部法兰(20)，用于与所述第二部件尾部法兰(14)紧固连接。5.如权利要求1-4中任一项所述的组合式气化烧嘴，其特征在于，所述第一部件身部法兰(9)与汽化炉炉盖通过紧固件连接；所述第一部件尾部法兰(10)与第二部件身部法兰(13)通过紧固件连接；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏佳，张礼，李锡华，
申请(专利权)人：北京迈未科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11