一种用于水煤浆气化的工艺烧嘴及系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种用于水煤浆气化的工艺烧嘴及系统，该工艺烧嘴包括第一氧气通道，包括第一氧气通道入口和第一氧气通道出口；水煤浆通道，包括至少一个水煤浆通道入口和水煤浆通道出口；第二氧气通道，包括第二氧气通道入口和第二氧气通道出口；第一冷却水夹套，包括第一冷却水夹套入口和出口；冷却水盘管，包括冷却水盘管入口和冷却水盘管出口；特征在于第一氧气通道位于工艺烧嘴的中心部位，水煤浆通道位于第一氧气通道与第二氧气通道之间环绕第一氧气通道的外周，第二氧气通道环绕水煤浆通道的外周。本实用新型专利技术工艺烧嘴更有效缩短燃烧火焰的长度，减少了火焰对耐火砖的烧蚀，同时促进了水煤浆与氧气的混合及雾化，使气化效率更为提高。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及煤气化领域，具体而言涉及一种用于水煤浆气化的工艺烧嘴及系 统。
技术介绍
煤炭是一种重要的能源，长期以来，煤炭在使用过程中伴随着严重的环境污染。近 年来，以减少污染排放和提高利用效率为目的的洁净煤技术日益为人们所重视；煤气化技 术作为其中的一种煤炭加工和转化技术，被认为是最为高效清洁的洁净煤技术之一。现代 煤气化技术，尤其是高压、大容量气流床气化技术在工业上获得广泛应用，德士古水煤浆加 压气化技术便是其中最为典型的代表。在我国已经有多家厂家引进并利用德士古技术进行 水煤浆气化，该技术具有环境污染小、自动化程度高等优点，但该技术工艺带有一些普遍存 在的问题，这些问题不同程度上影响着德士古装置的正常运行；德士古(Texaco)工艺烧嘴 是德士古气化装置中最重要的部分，是气化炉能否长期稳定高效生产的关键，而如何改善 工艺烧嘴的雾化效果和使用寿命便是德士古水煤浆加压气化技术中最重要的课题之一。德士古(Texaco)气化炉以水煤浆为原料，采用高纯仏为气化剂，属于增压喷流床 气化。德士古气化炉主要由烧嘴、燃烧室、激冷室或废热锅炉组成；烧嘴是德士古气化炉的 最关键部件，为三流道设计。水煤浆介于中心氧和外环氧之间走中间通道；气化炉上部为 燃烧室，是气化区，具有耐火砖衬里；气化炉下部为激冷室，是煤气冷却区。将原料煤、水和 添加剂同时加入棒磨机中，研磨成可供泵输送的水煤浆，其中水煤浆浓度质量分数控制在 58-65%之间，优选水煤浆浓度质量分数控制在60 63%附近。水煤浆通过顶部烧嘴在高 速氧气流的作用下破碎、雾化喷入气化炉。雾化的水煤浆和氧气在炉内受到耐火衬里的高 温辐射作用，迅速经历预热、水分蒸发、煤的干馏、挥发物的裂解燃烧以及炭的气化等一系 列复杂的物理化学过程，最后生成以压+CO为主的合成气。工艺烧嘴对德士古气化炉的长周期高效运行有着重要的影响。目前工业大生产主 要应用的是外混式的三流道烧嘴，如图1所示，工艺氧走最外通道和最内通道，水煤浆走中 间通道、介于两股氧射流之间；工艺氧高速喷出冲击水煤浆，从而使得水煤浆破碎雾化，成 为适宜燃烧的煤浆小水滴。该结构的工艺烧嘴的雾化效果相对于两流道的烧嘴有所改善， 但是由于是单烧嘴的射流以及气化炉高径比本身的限制，炉内湍流混合比较弱，雾化角较 小，煤浆小颗粒雾化不充分且其分布不均勻，使得局部地方发生氧气过剩，生成CO2,而且已 生成的有效气(H2+CO)容易发生二次反应，导致有效气产量下降，而氧气过少的地方，形成 未燃烧区，就会有一些煤浆颗粒未能气化就落到激冷室中。，而且射流方式造成煤浆颗粒停 留时间过短，甚至部分煤浆小颗粒喷射出燃烧室后还未来得及燃烧气化，从而使得德士古 工艺的气化效率和碳转化率相对于Siell和四烧嘴对置式气化炉低。火焰长度不容易把 握，过长时对耐火砖不利，使耐火砖局部受热，且耐火砖会受到高速水煤浆的严重冲刷。同 时由于工艺烧嘴头部处在高温环境中，且受到煤浆颗粒的高速冲刷，因此烧嘴往往在较短 的时间内变形和磨损，甚至被烧穿。美国专利U. S. Pat 3705108,3743606分别公开了一种水煤浆气化烧嘴，该类烧嘴 具有结构简单，维修方便的优点，但是在工业生产的实际使用中发现，该类烧嘴存在下列缺点。(1) “火焰”的喷射距离较长，造成气化炉内耐火砖严重烧蚀，缩短了造气炉的使用 寿命；(2)气化剂与燃料混合较差，气化不完善，有效气(CCHH2)成分的含量较低，而CO2 含量则偏高，碳的转化率仅为96% ；(3)烧嘴磨蚀严重，寿命仅为2 3个月。中国专利文献95111750. 5提出了一种带有旋流器的三通道组合式水煤浆气化烧 嘴，该烧嘴主要由中心氧喷管、内环水煤浆喷管、外环氧喷管及冷却水喷管组成，且分别在 中心喷头内、外环喷头内设置有旋流器。该烧嘴有效地缩短了燃烧火焰的长度，减少了火焰 对耐火砖的烧蚀，同时促进了水煤浆与氧气的混合及雾化，气化效率有所提高。但(1)煤浆 是射流方式，所以依然还会有一些煤浆颗粒未能气化燃烧就喷射入激冷室中，所以气化效 率还有提高的空间；( 同时烧嘴被热坏烧蚀的情况依然改善有限；C3)冷却水盘管也较容 易被烧穿，严重时甚至造成停车；(4)高速水煤浆对烧嘴的直接正面冲击，长时间会造成烧 嘴受冲刷磨损。因此，为了克服上述缺陷，需要提供一种新型的适用于水煤浆气化的水煤浆气化 炉的工艺烧嘴及其包括该工艺烧嘴的气化炉系统。
技术实现思路
本技术的目的是在现有技术的基础上提供一种新型的用于水煤浆气化的工 艺烧嘴以及包括该工艺烧嘴的气化炉系统，以解决目前的用于水煤浆气化的水煤浆气化炉 的工艺烧嘴以及气化炉系统所存在的技术问题。为此，本技术的一个方面提供了一种新型的用于水煤浆气化的工艺烧嘴，包 括第一氧气通道，所述第一氧气通道包括第一氧气通道入口和第一氧气通道出口 ；水煤浆通道，所述水煤浆通道包括至少一个水煤浆通道入口、和水煤浆通道出 Π ；第二氧气通道，所述第二氧气通道包括第二氧气通道入口和第二氧气通道出口 ；第一冷却水夹套，所述第一冷却水夹套包括第一冷却水夹套入口和第一冷却水夹 套出口 ；冷却水盘管，所述冷却水盘管包括冷却水盘管入口和冷却水盘管出口 ；其中所述第一氧气通道位于所述工艺烧嘴的中心部位，所述水煤浆通道位于所述 第一氧气通道与所述第二氧气通道之间环绕所述第一氧气通道的外周，所述第二氧气通道 环绕所述水煤浆通道的外周，所述冷却水夹套环绕所述第二氧气通道的外周，所述冷却水 盘管盘绕于所述冷却水夹套外围。优选地，该工艺烧嘴进一步包括耐高温抗磨损抗腐蚀外壳，其中所述耐高温抗磨 损抗腐蚀外壳环绕所述冷却水盘管的外周，并纵向延伸至所述工艺烧嘴的喷口处。优选地，该工艺烧嘴进一步包括第二冷却水夹套，所述第二冷却水夹套包括第二冷却水夹套入口和第二冷却水夹套出口，所述第二冷却水夹套位于所述水煤浆通道与所述 第二氧气通道之间，并环绕所述水煤浆通道的外周，所述第一冷却水夹套和所述第二冷却 水夹套内分别设置有第一冷却水通道和第二冷却水通道，分别从所述第一冷却水夹套入口 和第二冷却水夹套入口开始，所述第一冷却水通道和第二冷却水通道先向下延伸至所述第 一冷却水夹套和所述第二冷却水夹套底部，然后再以“Z”字形反复蜿蜒向上直至到达所述 第一冷却水夹套出口和第二冷却水夹套出口。优选地，该工艺烧嘴进一步包括第一水蒸汽/ 二氧化碳通道，所述第一水蒸汽/ 二氧化碳通道包括第一水蒸汽/ 二氧化碳通道入口和第一水蒸汽/二氧化碳通道出口，以及第二水蒸汽/ 二氧化碳通道，所述第二水蒸汽/ 二氧化碳通道包括第二水蒸汽/ 二氧化碳通道入口和第二水蒸汽/二氧化碳通道出口，其中，所述第一水蒸汽/ 二氧化碳通道位于所述第一氧气通道与所述水煤浆通道 之间，并环绕所述水煤浆通道的外周，并在所述第一水蒸汽/ 二氧化碳通道出口处呈向圆 柱体中心线缩口的圆环柱体，所述第二水蒸汽/ 二氧化碳通道位于所述水煤浆通道与所述 第二氧气通道之间，并环绕所述第二氧气通道的外周，并在所述第二水蒸汽/ 二氧化碳通 道出口处呈向圆柱体中心线缩口的圆环柱体。优选地，该工艺烧嘴的所述第一氧气通道在所述第一氧气通道出口处呈向圆柱体 中心线缩口的圆柱体，所述水煤浆通道在所述水煤浆通道出口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于水煤浆气化的工艺烧嘴（１０，８０），包括：　　第一氧气通道（１１０，８１０），所述第一氧气通道包括第一氧气通道入口（１１２，８１２）和第一氧气通道出口（１１５，８１５）；　　水煤浆通道（１２０，８２０），所述水煤浆通道包括至少一个水煤浆通道入口（１２２，８２２）、和水煤浆通道出口（１２５，８２５）；　　第二氧气通道（１３０，８３０），所述第二氧气通道包括第二氧气通道入口（１３２，８３２）和第二氧气通道出口（１３５，８３５）；　　第一冷却水夹套（１５０，８５０），所述第一冷却水夹套包括第一冷却水夹套入口（１５２，８５２）和第一冷却水夹套出口（１５４，８５４）；　　冷却水盘管（１６０，８６０），所述冷却水盘管包括冷却水盘管入口（１６２，８６２）和冷却水盘管出口（１６４，８６４）；　　其特征在于，所述第一氧气通道（１１０，８１０）位于所述工艺烧嘴（１０，８０）的中心部位，所述水煤浆通道（１２０，８２０）位于所述第一氧气通道（１１０，８１０）与所述第二氧气通道（１３０，８３０）之间环绕所述第一氧气通道（１１０，８１０）的外周，所述第二氧气通道（１３０，８３０）环绕所述水煤浆通道（１２０，８２０）的外周，所述冷却水夹套（１５０，８５０）环绕所述第二氧气通道（１３０，８３０）的外周，所述冷却水盘管（１６０，８６０）盘绕于所述冷却水夹套（１５０，８５０）外围。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐煜，朱平，王家信，徐祖斌，暴秋霖，杜迎春，胡先君，汤中文，李海宾，兰秀菊，张永胜，罗泽林，薛振欣，付君，刘柱元，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，中国神华煤制油化工有限公司，中国神华煤制油化工有限公司包头煤化工分公司，
类型：实用新型
国别省市：11[]