本实用新型专利技术提供了一种水夹套工艺烧嘴装置和冷却水系统，所述工艺烧嘴装置包括由内至外依次套设的中心氧管、水煤浆管、外氧管和冷却水夹套管，冷却水夹套管前端通过外喷头与外氧管连为一体，形成冷却水腔体，装设的环形冷却水隔板将冷却水腔体隔为内外两层，使冷却水由内层供入外层引出或由外层供入内层引出；冷却水隔板的前端设置有冷却水分布环；外氧管外壁、冷却水夹套管内壁以及外喷头内壁均分布有扰流装置，强化了烧嘴头部换热效果，延长了烧嘴使用寿命；水夹套式结构使冷却水流阻减小，进而降低冷却水泵功率；通过工艺烧嘴冷却水夹套结构的合理设计结合冷却水系统的运行方法，能够实现烧嘴冷却水从炉膛带出的热量全部回收，更加节能。更加节能。更加节能。
【技术实现步骤摘要】
一种水夹套工艺烧嘴装置和冷却水系统
[0001]本技术属于能源化工
，特别涉及一种水夹套工艺烧嘴装置和冷却水系统。
技术介绍
[0002]工艺烧嘴是水煤浆加压气化工艺的核心设备，其通常工作在高温高压的苛刻条件下，使用寿命一般较短。为了保护烧嘴，一般在工艺烧嘴头部设置冷却水系统。现有顶置GE、西北院多元料浆气化工艺烧嘴及华东理工大学多喷嘴对置气化工艺烧嘴均采用盘管式冷却方式，其结构如图1所示。这种冷却方式只对烧嘴头部前端面进行冷却，对烧嘴头部保护作用有限。同时，冷却水盘管与外喷头连接处经常因开裂而造成冷却水系统泄漏。严重制约了水煤浆气化装置的长周期运行。
[0003]其冷却水系统如图2所示，工作过程通常为：冷却水罐2里的脱盐水经冷却水泵3增压至2.5MPa并经换热器(冷却器)5降温至30℃后，送入烧嘴冷却水盘管来对烧嘴头部进行冷却，出盘管冷却水进入分离罐6，并靠重力流回冷却水罐2，完成一个循环。其中，分离罐6内通入低压氮气作为CO在线分析仪的载气，载气经放空管排入大气。当冷却水盘管泄漏时，安装在放空管上的CO在线分析仪会发出报警。此外，该系统还设置有一个事故水槽4，当冷却水系统出现故障时，事故水槽4中的水依靠重力及氮气压力继续对烧嘴进行冷却。由于盘管流阻较大，泵功率较高，并且冷却水带出热量也会造成能源浪费。同时由于冷却水系统运行压力低于气化炉压力，当冷却水盘管泄漏而不能及时停车时，会造成大量高温合成气外泄，并造成严重事故。此外，事故水槽中的冷却水长期不流动，容易锈蚀。
[0004]中国专利公开了一种多元料浆气化喷嘴(专利号：ZL200420041980.1)，该喷嘴设置有水冷夹套，冷却水由冷却水引入管进入夹套水浴，由于夹套内截面积较大，冷却水流速较低，换热效果差，不利于喷嘴头部的保护。
技术实现思路
[0005]为了克服现有技术中的不足，本专利技术人进行了锐意研究，提供了一种水夹套工艺烧嘴装置和冷却水系统，通过强化烧嘴头部换热效果，并采用多种喷头保护措施来有效延长工艺烧嘴使用寿命；水夹套式结构使冷却水流阻减小，进而降低冷却水泵功率；通过工艺烧嘴冷却水夹套结构的合理设计，能够实现烧嘴冷却水从炉膛带出的热量全部回收，更加节能，从而完成本技术。
[0006]本技术提供的技术方案如下：
[0007]第一方面，一种水夹套工艺烧嘴装置，包括中心氧管、水煤浆管、外氧管和冷却水夹套管，其中，所述中心氧管前端为中心氧喷头，后端一侧管壁设置有中心氧入口，中心氧入口用于供入氧化剂；
[0008]所述水煤浆管的前端为水煤浆喷头，后端一侧管壁设置有水煤浆入口，顶端设有第一连接法兰，将水煤浆管顶端封闭，水煤浆管套置在中心氧管外侧，互相通过第一连接法
兰连接；其中，水煤浆入口用于供入液体燃料；
[0009]所述外氧管的前端为外喷头，后端一侧管壁设置有外氧入口，顶端设有第二连接法兰，将外氧管顶端封闭，外氧管套置在水煤浆管外侧，互相通过第二连接法兰连接；其中，外氧入口用于供入氧化剂；
[0010]冷却水夹套管套置在外氧管外侧，前端通过外喷头与外氧管连为一体，形成冷却水腔体，后端管壁设置有冷却水进口及冷却水出口；冷却水夹套管与外氧管之间装设有环形冷却水隔板，将冷却水腔体隔为内外两层，使冷却水由内层供入外层引出或由外层供入内层引出；冷却水隔板的前端设置有冷却水分布环；外氧管外壁、冷却水夹套管内壁以及外喷头内壁均分布有扰流装置如扰流子或肋片、旋流片。
[0011]第二方面，一种水夹套工艺烧嘴冷却水系统，用于实施第一方面所述水夹套工艺烧嘴装置的冷却，包括：
[0012]冷却水罐，设置在整个冷却水系统的最高处；冷却水罐内下部为冷却水，上部为氮气，通过控制氮气的压力来维持整个系统的压力；冷却水由水罐底部下降管引出，经上升管后由侧壁返回；
[0013]冷却水泵，入口与下降管连通，出口设置有止回阀；
[0014]事故切断阀XV
‑
1，设置在下降管与冷却水泵止回阀出口之间；
[0015]两流量计F1/F2、两温度计T1/T2、两压力表P1/P2、两手动调节阀，分别设置在工艺烧嘴冷却水进出口前后；
[0016]循环阀XV
‑
2，设置在工艺烧嘴冷却水出口的上升管上，通过循环阀XV
‑
2 后，冷却水将循环回冷却水罐；
[0017]排水阀XV
‑
3，设置在工艺烧嘴冷却水出口与循环阀XV
‑
2之间，通过排水阀XV
‑
3后，冷却水将被排放。
[0018]根据本技术提供的一种水夹套工艺烧嘴装置和冷却水系统，具有以下有益效果：
[0019](1)本技术提供的一种水夹套工艺烧嘴装置和冷却水系统，通过在工艺烧嘴装置的冷却水腔体内设置扰流装置如扰流子或肋片、旋流片结构，强化了烧嘴头部换热效果，利于更好地保护烧嘴；
[0020](2)本技术提供的一种水夹套工艺烧嘴装置和冷却水系统，工艺烧嘴外头外壁设置有渣钉，通过运行过程中自行发生的挂渣现象实现了对烧嘴外喷头的保护；
[0021](3)本技术提供的一种水夹套工艺烧嘴装置和冷却水系统，对烧嘴中心氧喷头外壁，水煤浆喷头内壁实施耐磨处理，减缓了固体颗粒对喷头的磨损；
[0022](4)本技术提供的一种水夹套工艺烧嘴装置和冷却水系统，通过对工艺烧嘴冷却水夹套结构合理设计，能够实现烧嘴冷却水从炉膛带出的热量的全部回收，更加节能；
[0023](5)本技术提供的一种水夹套工艺烧嘴装置和冷却水系统，运行时的冷却水系统运行压力高于气化炉压力，可避免因高温合成气外泄而引发事故。
附图说明
[0024]图1为公知的盘管式冷却水煤浆工艺烧嘴的结构示意图；
[0025]图2为公知的水煤浆工艺烧嘴冷却水系统流程图；
[0026]图3为本技术提供的一种长寿命节能型水夹套工艺烧嘴装置示意图；
[0027]图4为与本技术提供的工艺烧嘴装置配套的冷却水系统流程图。
[0028]附图标号说明
[0029]1‑
工艺烧嘴；2
‑
冷却水罐；3
‑
冷却水泵；4
‑
事故水槽；5
‑
冷却器；6
‑
分离罐； 7
‑
手阀；8
‑
止回阀；9
‑
液位计；10
‑
下降管；11
‑
上升管；101
‑
中心氧喷头；102
‑ꢀ
水煤浆喷头；103
‑
外喷头；104
‑
冷却水分布环；105
‑
扰流装置；106
‑
渣钉；107
‑ꢀ
冷却水隔板；108
‑
中心氧管；109
‑
中心氧入口；110
‑...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水夹套工艺烧嘴装置，其特征在于，包括中心氧管(108)、水煤浆管(111)、外氧管(114)和冷却水夹套管(116)，其中，所述中心氧管(108)前端为中心氧喷头(101)，后端一侧管壁设置有中心氧入口(109)，中心氧入口(109)用于供入氧化剂；所述水煤浆管(111)的前端为水煤浆喷头(102)，后端一侧管壁设置有水煤浆入口(112)，顶端设有第一连接法兰(110)，将水煤浆管(111)顶端封闭，水煤浆管(111)套置在中心氧管(108)外侧，互相通过第一连接法兰(110)连接；其中，水煤浆入口(112)用于供入液体燃料；所述外氧管(114)的前端为外喷头(103)，后端一侧管壁设置有外氧入口(115)，顶端设有第二连接法兰(113)，将外氧管(114)顶端封闭，外氧管(114)套置在水煤浆管(111)外侧，互相通过第二连接法兰(113)连接；其中，外氧入口(115)用于供入氧化剂；冷却水夹套管(116)套置在外氧管(114)外侧，前端通过外喷头(103)与外氧管(114)连为一体，形成冷却水腔体，后端管壁设置有冷却水进口(117)及冷却水出口(118)；冷却水夹套管(116)与外氧管(114)之间装设有环形冷却水隔板(107)，将冷却水腔体隔为内外两层，使冷却水由内层供入外层引出或由外层供入内层引出；冷却水隔板(107)的前端设置有冷却水分布环(104)；外氧管(114)外壁、冷却水夹套管(116)内壁以及外喷头(103)内壁均分布有扰流装置(105)。2.根据权利要求1所述的水夹套工艺烧嘴装置，其特征在于，所述中心氧管(108)、水煤浆管(111)、外氧管(114)、冷却水夹套管(116)、冷却水隔板(107)、中心氧喷头(101)、水煤浆喷头(102)、外喷头(103)、冷却水分布环(104)同轴。3.根据权利要求1所述的水夹套工艺烧嘴装置，其特征在于，所述外...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐强，马利锦，吴辉霞，辛争秋，李钰阳，宋晓峰，赵顶，郭莹，
申请(专利权)人：北京航化节能环保技术有限公司，
类型：新型
国别省市：
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