平焰型烧嘴和顶置进料气化炉制造技术

本发明专利技术涉及气化炉技术领域，公开了一种平焰型烧嘴和顶置进料气化炉，所述平焰型烧嘴具有烧嘴端口(1)并包括内环管路(2)、套设于该内环管路(2)外的外环管路(3)以及设置在所述内环管路(2)中的内环折流结构(5)和设置于所述内环管路(2)与外环管路(3)之间的环形间隙中的外环折流结构(4)，该外环折流结构(4)和所述内环折流结构(5)设置为能够沿彼此相反的方向对所述环形间隙中的第一流体和所述内环管路(2)中第二流体进行轴向螺旋导流，以使得所述第一流体和第二流体在通过所述烧嘴端口(1)输出时具有彼此相反的螺旋流向。本发明专利技术解决了现有技术存在工业气化炉设计尺寸较大，生产成本高的技术问题。高的技术问题。高的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
平焰型烧嘴和顶置进料气化炉


[0001]本专利技术涉及气化炉
，具体地涉及一种平焰型烧嘴和顶置进料气化炉。

技术介绍

[0002]烧嘴对反应器中火焰的控制实际是将动力学控制转化为传质控制，因此在装置的设计过程中需考虑的核心关键点为如何提高烧嘴的传质混合效率，烧嘴出口处较高的湍流强度和“平焰”火焰结构可显著提高烧嘴处火焰的有效传质面积和单位面积传质效率、缩短传质距离进而提高气化效率。
[0003]现有的烧嘴结构的设置包括：
[0004]1)三通道双旋流平焰烧嘴，其煤气旋流片与主空气旋流片的旋流方向和旋流角度均采用相同设计。除双旋流器外，烧嘴在中心风管出口处又设置了一个中心风喷头结构，用于在热负荷较小时调整火焰形态，使之形成平焰结构，该结构设计可使经过烧嘴的气流较好的贴壁展开燃烧，形成稳定的火盘，一定程度上提高了烧嘴的调节比，但其所设计的旋流片结构由于过于接近烧嘴出口，没有明显的缓冲腔结构，导致其在负荷较小的工况下受旋流影响火焰不易形成稳定结构，需再借助中心路气流将其稳定。同时由于煤气旋流片及主空气旋流片均采用了完全相同的设计，对烧嘴出口处的物料混合效率提升有限。
[0005]2)双旋流单蓄热平焰烧嘴，其壳体内设置有连通的空气烟气腔和燃烧腔，空气烟气腔上部连接空气烟气管道，空气烟气腔的底端与燃烧腔的圆周相切，壳体上在空气烟气腔的底部设置有燃气进道，燃气进道与燃烧腔的圆周相切，壳体上设置有伸入燃烧腔的点火烧嘴。
[0006]该烧嘴本专利技术通过烧嘴内部砌筑结构使烧嘴内腔气体实现旋流，减少了普遍使用的旋流片等配件，减少了烧嘴制作及维护成本。通过烧嘴内部双螺旋结构设计，使空气和燃气双旋转流入燃烧腔，增加燃烧腔内气流旋转的速度的同时，使空气和燃气更好混合均匀，提高燃气的燃烧效率，降低炉腔内火焰长度，使炉腔内均匀受热，并能够减小炉体的设计尺寸。但由于其空气烟气腔和燃烧腔呈相互垂直状态，空气烟气腔为竖直方向，燃烧腔为水平方向，在燃料为气固混合(粉煤与输运气体)物流时，大角度偏转输运方向一方面会造成输运气体动量损失，另一方面也会显著加剧物流对折流板及转向折流结构的磨损。且该设计采用了半固定式设计，将折流结构固定在了燃烧室壳体上，降低成本的同时丧失了部分灵活性，无法针对不同工况对旋流状况进行调节，装置适应性较低。
[0007]3)可调节式平焰烧嘴，其同样采用了双旋流结构设计，烧嘴部分包括总风管、风阀、内风管、外风管、燃气管、第一旋流片及第二旋流片，所述内风管套设于燃气管的外部，所述外风管套设于内风管的外部，所述外风管卡设于烧嘴砖内，所述内风管与燃气管之间设有第一旋流片，所述外风管与内风管之间设有第二旋流片，所述内风管、外风管通过风阀连接所述总风管；
[0008]该烧嘴可通过风阀控制由内风管进风或者从外风管进风，从而改变火焰的形状，使得平焰烧嘴能够适用于多种工作环境，起到了节能的效果，降低了平焰烧嘴的使用成本。
但其设计中并未引入旋流方向对物流混合效果的影响，第一旋流片及第二旋流片均采用同向顺时针倾角的方式进行排布，对烧嘴出口处的物流混合强化有限；且同轴三通道的设计虽可实现根据工况调整火焰形状，但在选择选定工况下，非主要进风管对整个烧嘴的作用非常有限，在一定程度上造成了设计上冗余。
[0009]上述烧嘴结构由于其自身结构的设置存在工业气化炉设计尺寸较大，生产成本高的技术问题。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在工业气化炉设计尺寸较大，生产成本高的技术问题，本专利技术一方面提供一种平焰型烧嘴；
[0011]所述平焰型烧嘴具有烧嘴端口并包括内环管路、套设于该内环管路外的外环管路以及设置在所述内环管路中的内环折流结构和设置于所述内环管路与外环管路之间的环形间隙中的外环折流结构，该外环折流结构和所述内环折流结构设置为能够沿彼此相反的方向对所述环形间隙中的第一流体和所述内环管路中第二流体进行轴向螺旋导流，以使得所述第一流体和第二流体在通过所述烧嘴端口输出时具有彼此相反的螺旋流向。
[0012]本专利技术提供的平焰型烧嘴，通过设置内环管路、外环管路，并在内环管路和外环管路之间的环形间隙中设置外环折流结构，在内环管路中设置内环折流结构，且外环折流结构和所述内环折流结构设置为能够沿彼此相反的方向对所述环形间隙中的第一流体和所述内环管路中第二流体进行轴向螺旋导流，以使得所述第一流体和第二流体在通过所述烧嘴端口输出时具有彼此相反的螺旋流向，从而实现了通过对内外环流体旋流方向的控制，在烧嘴口处形成稳定涡街脱落效应，极大提高了烧嘴口湍流强度，进而增强了物料间的混合速度和反应效率，保证第一流体(如煤粉)与第二流体(如氧气)可在更短的停留时间内燃尽并完成气化反应，能有效降低气化炉的设计尺寸。进而解决了现有技术存在工业气化炉设计尺寸较大，生产成本高的技术问题。
[0013]优选地，所述内环管路内设有沿中心轴线延伸的支撑结构，所述内环折流结构连接至所述内环管路的内侧壁和所述支撑结构。
[0014]优选地，所述外环折流结构包括多个外环肋片，所述外环肋片将所述环形间隙均分成多个沿轴向螺旋布置的外环通道。
[0015]优选地，所述内环折流结构包括内环肋片，所述内环肋片将所述内环管路均分为多个沿轴向螺旋布置的内环通道。
[0016]优选地，所述外环肋片与所述外环管路的轴向之间的夹角为30
°
至60
°
；和/或，所述内环肋片与所述内环管路的轴向之间的夹角为15
°
至45
°
。
[0017]优选地，所述内环管路和所述外环管路的靠近所述烧嘴端口的部分分别设有缓冲腔，所述缓冲腔包括设于所述内环管路内的内环缓冲腔和设于所述环形间隙中的外环缓冲腔。
[0018]优选地，所述内环缓冲腔的高度为所述内环缓冲腔的直径的0.3至0.5倍，所述外环缓冲腔靠近烧嘴端口的部分设为向内倾斜的缩口，所述缩口的轴向长度为所述外环缓冲腔的最大直径的0.3至0.5倍。
[0019]优选地，所述缩口向内倾斜的角度为5
°
至30
°
。
[0020]优选地，所述平焰型烧嘴包括设置在所述内环管路和所述外环管路之间的烧嘴冷却夹。
[0021]本专利技术第二方面提供一种顶置进料气化炉；
[0022]所述顶置进料气化炉包括气化炉本体和设置在气化炉本体的顶部的平焰型烧嘴，所述平焰型烧嘴为上述任一种所述的平焰型烧嘴。
[0023]该顶置进料气化炉的烧嘴结构简单、适应性强，可根据实际工况需要实现单一单元或多单元进料烧嘴布置，并针对烧嘴在气化炉上的排布位置，分别对每个烧嘴单元的旋流角度进行优化，从而能够缩小气化炉整体的设计体量，进而解决了现有技术存在工业气化炉设计尺寸较大，生产成本高的技术问题。
附图说明
[0024]图1是本专利技术的平焰型烧嘴的具体实施例的结构示意图；
[0025]图2是图1的内环管路结构示意图；
[0026]图3是图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平焰型烧嘴，其特征在于，所述平焰型烧嘴具有烧嘴端口(1)并包括内环管路(2)、套设于该内环管路(2)外的外环管路(3)以及设置在所述内环管路(2)中的内环折流结构(5)和设置于所述内环管路(2)与外环管路(3)之间的环形间隙中的外环折流结构(4)，该外环折流结构(4)和所述内环折流结构(5)设置为能够沿彼此相反的方向对所述环形间隙中的第一流体和所述内环管路(2)中第二流体进行轴向螺旋导流，以使得所述第一流体和第二流体在通过所述烧嘴端口(1)输出时具有彼此相反的螺旋流向。2.根据权利要求1所述的平焰型烧嘴，其特征在于，所述内环管路(2)内设有沿中心轴线延伸的支撑结构(6)，所述内环折流结构(5)连接至所述内环管路(2)的内侧壁和所述支撑结构(6)。3.根据权利要求1所述的平焰型烧嘴，其特征在于，所述外环折流结构(4)包括多个外环肋片(401)，所述外环肋片(401)将所述环形间隙均分成多个沿轴向螺旋布置的外环通道(301)。4.根据权利要求3所述的平焰型烧嘴，其特征在于，所述内环折流结构(5)包括内环肋片(501)，所述内环肋片(501)将所述内环管路(2)均分为多个沿轴向螺旋布置的内环通道(201)。5.根据权利要求4所述的平焰型烧嘴，其特征在于，所述外环肋片(401)与所述外环管路(3)的轴向之间的夹角为30
°
至60
°

【专利技术属性】
技术研发人员：李烨，冯子洋，刘臻，方薪晖，彭宝仔，孙凯蒂，
申请(专利权)人：北京低碳清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：