本发明专利技术公开了一种多通道液态燃料部分氧化制合成气烧嘴及其应用，所述烧嘴，包括：依次同轴设置的外环喷头、中环喷头和内环喷头；分别与外环喷头、中环喷头和内环喷头相连接的中心导管、中环导管和外环导管，其特征在于，还包括设置在内环喷头内的中心喷头；所说的中心喷头为一个截头的锥管，顶部设有封盖，封盖上设有小孔，中心喷头和内环喷头之间为内环通道。本发明专利技术的烧嘴，具有多通道结构，大大加强了液膜内外侧的气动力，烧嘴雾化性能明显提高。结构简单、制作与维护方便、雾化性能优良、混合均匀、烧嘴冷却系统使用寿命长等优点，用途广泛。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种制合成气烧嘴，尤其涉及一种液态燃料部分氧化制备合成气 (CO+H2)的烧嘴。
技术介绍
液态燃料(包括液态碳氢质燃料，或可泵送的固态含碳物质的浆料，固态含碳物 质选自粉煤、石油焦、生物质或固态废弃物)部分氧化制备合成气的气流床气化方法， 是在气流床中，将液态燃料与气化剂在高温高压下进行化学反应，制得以一氧化碳和氢 气为主要组成的合成气。这种气化方法温度、压力高，设备生产强度大，碳转化率高， 对燃料的适应性强，制得的合成气可用于发电、生产化学品与化肥、合成油品、作气体 燃料等，用途十分广泛。烧嘴是气流床气化的关键部件之一。通过它将液态燃料和气化剂以一定速度导入气 流床，在高速喷射的气化剂的气动力作用下，将液态燃料雾化成小液滴，实现液态燃料 与气化剂的充分混合，并发生化学反应。由于气化反应器内反应温度高达 1500'C，压 力约为1.0 10MPa，对烧嘴要求非常高。烧嘴结构设计不当，将会导致烧嘴雾化效果 差、烧嘴端部烧蚀、烧嘴冷却系统泄漏等，产生严重后果。现有的烧嘴专利技术，如中 国专利申请号93118217.4、 94214422.8、 95111750.5等，存在烧嘴雾化效果差、烧嘴 使用寿命短等问题。实践中迫切需要雾化性能优良、长寿命的液态燃料部分氧化制合成 气烧嘴。
技术实现思路
本专利技术的目的是公开一种液态燃料部分氧化制合成气烧嘴及其应用，以克服现有技 术存在的上述缺陷。本专利技术所说的液态燃料部分氧化制合成气烧嘴，包括 依次同轴设置的外环喷头、中环喷头和内环喷头；分别与外环喷头、中环喷头和内环喷头相连接的外环导管、中环导管和中心导管； 其特征在于，还包括设置在内环喷头内的中心喷头；所说的中心喷头为一个截头的锥管，顶部设有封盖，封盖上设有小孔，中心喷头和 内环喷头之间为内环通道，通过中心喷头上的小孔实现气化剂在中心喷头和内环喷头间的分配。将本专利技术的液态燃料部分氧化制合成气烧嘴安装于气化炉后，可用于液态燃料部分 氧化制备合成气，所说的液态燃料包括液态碳氢质燃料，或可泵送的固态含碳物质的桨 料，固态含碳物质选自粉煤、石油焦、生物质或固态废弃物中的一种或其混合物。将气化剂从烧嘴的外环喷头、内环喷头和中心喷头喷射进入气化炉，液态燃料通过 烧嘴中环喷头喷射进入气化炉，中心喷头气化剂的流速为1 100m/s，内环喷头气化剂 的流速为20 300m/s，外环喷头气化剂的流速为20 300m/s;将液态燃料从烧嘴的中环喷头喷射进入气化炉，流速为1 30m/s。气化剂的分配如下外环喷头的气化剂的量为气化剂总体积的48 98%，内环喷头为1 50%，中心喷 头为1 50%;液态燃料通过烧嘴中环喷头喷射进入气化炉后，在气化剂的高速气动力的作用下， 液态燃料被雾化成小液滴，并与气化剂在喷口处进行剧烈混合，同时在高温下进行部分 氧化反应，即气化反应。所说的气化剂是空气、氧的体积含量大于21%的富氧空气、氧的体积含量大于98%的纯氧、水蒸汽或C02中的一种或其混合物。本专利技术的烧嘴的适用压力为0.5 12.0MPa。本专利技术的烧嘴也适用于还原气的生产。由于本专利技术烧嘴的多通道结构，大大加强了液膜内外侧(特别是内侧)的气动力， 烧嘴雾化性能明显提高。本专利技术的烧嘴，具有结构简单、制作与维护方便、雾化性能优 良、混合均匀、烧嘴冷却系统使用寿命长等优点，用途广泛。 附图说明图1为本专利技术的液态燃料部分氧化制合成气烧嘴的结构示意图。 图2为图1中的A-A部分的局部剖视示意图。 图3为放大的中心喷头结构示意图。 具体实施例方式参见图l、图2和图3，本专利技术所说的烧嘴，包括 依次同轴设置的外环喷头l、中环喷头2和内环喷头3;分别与外环喷头1、中环喷头2和内环喷头3相连接的外环导管5、中环导管6和 中心导管7;其特征在于，还包括设置在内环喷头3内的中心喷头4;所说的中心喷头4为一个截头的锥管，顶部设有封盖401，封盖401上设有小孔18， 中心喷头4和内环喷头3之间为内环通道10，通过中心喷头上的小孔18实现气化剂在 中心喷头和内环喷头间的分配； 参见图2和图3:优选的，小孔18的面积为内环通道10的1 50%; 优选的，内环通道10中内环通道导流块12;优选的，所说的中心喷头4的喷口处设有喷口直段，中心喷头4的喷口口径d与 喷口直段高度h的比例，即h:d-0 10，优选为0.1 4;优选的，所说的中心喷头4的喷口端面与内环喷头3的喷口端面之间的距离r为0 3mm，优选为0 2mm;优选的，所说的中心喷头4具有中心喷头内收縮半角o和中心喷头外侧倾角cj， co 为0° 70°，优选为5° 30。， a为10。 90°，优选为40。 85°;优选的，内环喷头3具有内环喷头内收縮半角a和内环喷头外侧倾角P， a为0。80°,优选为5° 50°，卩为10° 卯°，优选为40° 85°;中环喷头2的具有中环喷头内收縮半角s和中环喷头外侧倾角y， s为0° 80°，优 选为5° 50°， y为10° 90°，优选为40° 85°;外环喷头1具有外环喷头内收縮半角(p， 9为0° 80°，优选为5。 50。； 所说的内环喷头3的喷口端面与中环喷头2的喷口端面之间的距离s为0 20mm， 优选为0.5 10mm;所说的中环喷头2的喷口端面与外环喷头1的喷口端面之间的距离t为0 20mm， 优选为0.5 10mm;优选的，参见图l，所说的烧嘴还包括冷却系统，所说的冷却系统包括设置在外环 喷头1外侧的冷却室15、与冷却室15相连通的冷却液进口管和冷却液出口管。冷却液 进、出口导管通过焊接方式连接在冷却室后部。所说的冷却液一般为水，也可为其它安 全的液体。实施例1将上述的烧嘴安装于中国专利98110616.1公开的气化炉后，当燃料是浓度为61% (质量％)的水煤浆时，以98% (体积)的纯氧为气化剂，气化结果为合成气中有效气 组分CO+H2(vol。/。)83.5X，灰渣残碳为3%，烧嘴连续使用寿命可达4个月，完全满足水煤浆气化的要求。所说的烧嘴的结构参数如下0)为5°， cj为85。； a为5。， |3为80°; s为10°， y为40。； (p为50°; 中心喷头4的喷口 口径d与喷口直段高度h的比例，即h:d=0.1; 中心喷头4的喷口端面与内环喷头3的喷口端面之间的距离r为0.5mm; 内环喷头3的喷口端面与中环喷头2的喷口端面之间的距离s为4mm; 中环喷头2的喷口端面与外环喷头1的喷口端面之间的距离t为2mm; 小孔18的面积为内环通道(10)的30%; 具体工艺过程如下将气化剂从烧嘴中心喷头、内环喷头和外环喷头喷射进入气化炉，液态燃料通过 烧嘴中环喷头喷射进入气化炉。中心喷头气化剂的流速为20m/s，内环喷头气化剂的流速为180m/s，外环喷头气化 剂的流速为180m/s，液态燃料流速为20m/s。 80%的气化剂通过外环喷头喷射进入气化 炉，15%的气化剂通过内环喷头进入气化炉，5%的气化剂通过中心喷头进入气化炉； 压力为6.5MPa。实施例2将上述的烧嘴安装于中国专利98110616.1公开的气化炉后，当燃料是浓度为63% (质量％)的水煤桨时，以99.6%的纯氧为气化剂，气化结果为合成气中有效气组分 CO+H2(vol%本文档来自技高网...
【技术保护点】
多通道液态燃料部分氧化制合成气烧嘴，包括：依次同轴设置的外环喷头（１）、中环喷头（２）和内环喷头（３）；分别与外环喷头（１）、中环喷头（２）和内环喷头（３）相连接的外环导管（５）、中环导管（６）和中心导管（７）；其特征在于， 还包括设置在内环喷头（３）内的中心喷头（４）；所说的中心喷头（４）为一个截头的锥管，顶部设有封盖（４０１），封盖（４０１）上设有小孔（１８），中心喷头（４）和内环喷头（３）之间为内环通道（１０）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘海峰，李伟锋，周志杰，于遵宏，龚欣，王辅臣，于广锁，王亦飞，代正华，陈雪莉，梁钦锋，郭晓镭，王兴军，曹显奎，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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