一种煤液化残渣气化喷嘴，包括煤液化残渣管、蒸汽环管、氧气环管、水冷环管以及煤液化残渣和蒸汽混合室，其中所述煤液化残渣管、蒸汽环管、氧气环管和水冷环管为由内到外依次同轴设置，所述煤液化残渣管、蒸汽环管和氧气环管上分别设有煤液化残渣进口、蒸汽进口和氧气进口；煤液化残渣和蒸汽混合室的一端与煤液化残渣管的末端连通，混合室的另一端与煤液化残渣和蒸汽喷口连通；蒸汽环管的末端是封闭的；混合室的室壁上设置有与蒸汽环管相连通的蒸汽喷口；氧气环管的末端与氧气喷口连通。采用本发明专利技术的气化喷嘴，可以实现高温粘稠的重质燃料的直接进料，提高了物料的能量回收利用率，气化效果也更好，且安装拆卸方便、不易堵塞。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气化喷嘴，更具体地说，涉及一种以高温粘稠状的重质燃料(例如煤液化残渣)为原料用于气流床气化炉的气化喷嘴。
技术介绍
在气流床气化工艺中，将原料物流喷入气化炉进行燃烧的设备叫做气化喷嘴。目前，国内已经大规模工业化应用的气流床煤炭气化技术主要有Texaco水煤浆气化技术、 Shell干煤粉气化技术、多元料浆气化技术和多喷嘴对置式煤气化技术。其中，水煤浆气化技术通常采用三流道式气化喷嘴结构，喷嘴的中心管走氧气，内环隙走水煤浆，外环隙走氧气；干煤粉气化技术通常采用二流道式气化喷嘴结构，喷嘴的中心管走煤粉，外环隙走氧气，或中心管走氧气、外环隙走煤粉。中国专利ZL95111750. 5披露了一种带有旋流器的三通道组合式水煤浆气化喷嘴。美国专利US3705108披露了一种中心管走氧气、内环管走缓和剂以及外环管走油-缓和剂的三通道气化喷嘴。在煤直接液化工艺过程中，伴随着煤液化油品的生产，同时产生大量的煤液化残渣。在使用减压蒸馏的煤直接液化工艺中，所生产的煤液化残渣量约占液化原料煤质量的30 %左右，如此大量的煤液化残渣，其综合利用问题一直是煤直接液化项目亟待解决的关键问题，其利用程度直接影响煤直接液化过程的技术、经济和环境性能。煤液化残渣具有较高的碳、氢含量，因此，可以以煤液化残渣为原料通过气化炉燃烧生产合成气(CCHH2) 或其他有用的化工原料气体。但是，通常从煤直接液化装置直接获得的煤液化残渣为高温 (180 320°C )粘稠液体，如果使用上述传统的气化喷嘴对其直接进行气化，会导致煤液化残渣与喷嘴金属壁及冷流体间换热，致使煤液化残渣降温、增粘或凝固，从而影响煤液化残渣在喷嘴内的流动特性，甚至造成喷嘴堵塞，影响气化炉的正常生产；如果将煤液化残渣冷却后再加以利用，势必将增加油渣冷却排放工序和研磨工序，并且煤液化残渣的降温、升温过程也会造成大量能量损失。另外，在石油工业中，原油经加热(360 370°C )后送入常压蒸馏塔、减压蒸馏塔可分别获得重油、渣油，对于这种高温粘稠的重油、渣油，如果使用传统的气化喷嘴进行气化燃烧，也存在类似问题。综上所述，尽管国内外关于“气化喷嘴”的文献对不同气化喷嘴结构及使用性能都有介绍，但是对于高温粘稠状的重质燃料例如熔融的煤液化残渣而言，采用现有的气化喷嘴无法获得较好的气化效果。因此，需要开发一种适用于高温熔融的煤液化残渣直接进料的气化喷嘴，以克服现有气化喷嘴不适用于气化高温熔融的煤液化残渣的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种新型的煤液化残渣气化喷嘴，采用该喷嘴可直接利用高温熔融的煤液化残渣进行气化，并能获得良好的气化效果。本专利技术的另一目的是提供所述煤液化残渣气化喷嘴在气流床气化炉中的应用。本专利技术所提供的煤液化残渣气化喷嘴包括煤液化残渣管、蒸汽环管、氧气环管、水冷环管以及煤液化残渣和蒸汽混合室，其中所述煤液化残渣管、蒸汽环管、氧气环管和水冷环管为由内到外依次同轴设置，所述煤液化残渣管、蒸汽环管和氧气环管上分别设有煤液化残渣进口、蒸汽进口和氧气进口 ；煤液化残渣和蒸汽混合室的一端与煤液化残渣管的末端连通，所述混合室的另一端与煤液化残渣和蒸汽喷口连通；所述蒸汽环管的末端是封闭的；所述混合室的室壁上设置有与蒸汽环管相连通的蒸汽喷口 ；所述氧气环管的末端与氧气喷口连通。根据本专利技术提供的煤液化残渣气化喷嘴的一个优选实施方式，在煤液化残渣管的末端与煤液化残渣和蒸汽混合室之间设有渐扩通道，并且在所述混合室与所述煤液化残渣和蒸汽喷口之间设有渐缩通道。本专利技术对于所述渐扩通道和渐缩通道的形状并无特殊要求，只要能有助于煤液化残渣的顺利流入、为原料的气化提供足够的空间，并有利于气化后的原料经煤液化残渣和蒸汽喷口注入气化炉即可，一般为圆台状。进一步优选地，所述渐扩通道的室壁上设置有与蒸汽环管连通的蒸汽喷口。在本专利技术提供的煤液化残渣气化喷嘴中，对所述煤液化残渣和蒸汽混合室的形状没有特别限制。所述混合室除了可包括上述渐扩通道和渐缩通道外，其主体部分的垂直于轴向的截面一般为圆形。根据本专利技术提供的煤液化残渣气化喷嘴的一个优选实施方式，所述煤液化残渣和蒸汽混合室的最大径向尺寸与所述煤液化残渣管的直径之比为1.5 8 1，更优选为2 5 I0根据本专利技术提供的煤液化残渣气化喷嘴的一个优选实施方式，所述煤液化残渣和蒸汽混合室的轴向高度与所述混合室的最大径向尺寸之比为0.5 5 1，更优选为1 2 · 5 · 1 。在本专利技术中，术语“煤液化残渣和蒸汽混合室的最大径向尺寸”是指所述混合室内部的最大径向尺寸，术语“煤液化残渣和蒸汽混合室的轴向高度”是指所述混合室内部的轴向高度；术语“煤液化残渣管的直径”是指所述管的内径。通常，设置在所述煤液化残渣和蒸汽混合室的室壁上或所述渐扩通道的室壁上的蒸汽喷口的尺寸及数量根据蒸汽的用量确定，而蒸汽用量主要是根据煤液化残渣的进料量确定。因此，本专利技术对于所述蒸汽喷口的位置、尺寸及数量的具体设置并无特殊要求，只要有利于所述煤液化残渣的雾化即可。例如，所有蒸汽喷口可以是单层或多层设置，每层蒸汽喷口最好呈轴向对称均勻分布，同一层的蒸汽喷口数量> 3;所有蒸汽喷口的开孔尺寸为 1 15mm,优选为3 IOmm0进一步优选地，蒸汽喷口的中心线可垂直于所述煤液化残渣和蒸汽混合室的室壁或渐扩通道的室壁设置，亦可与所述混合室的室壁或渐扩通道的室壁的垂直线形成一定的夹角。在本专利技术的一个优选实施方式中，设置在煤液化残渣和蒸汽混合室的室壁上或渐扩通道的室壁上的同一层的蒸汽喷口的数量为3，所述蒸汽喷口的中心线与所述混合室的室壁或渐扩通道的室壁的垂直线之间的夹角为0 25° ；在本专利技术的另一个优选实施方式中，煤液化残渣和蒸汽混合室的室壁上或所述渐扩通道的室壁上的同一层的蒸汽喷口的数量> 4，所述蒸汽喷口的中心线与所述混合室的室壁或渐扩通道的室壁之间的夹角为0 35°。在本专利技术提供的煤液化残渣气化喷嘴中，所述水冷环管10可以采用套管式结构，也可以采用盘管式结构。此外，本专利技术还提供了所述煤液化残渣气化喷嘴在气流床气化炉中的应用。根据本专利技术气化喷嘴在气流床气化炉中的应用，其中，所述气流床气化炉包括水煤浆气化炉和干煤粉气化炉。根据本专利技术气化喷嘴在气流床气化炉中的应用，其中，蒸汽的用量不超过煤液化残渣进料量的40wt%。根据本专利技术气化喷嘴在气流床气化炉中的应用，其中，煤液化残渣和蒸汽喷口以及氧气喷口的末端截面大小主要是根据出口物料的平均流速确定。在气流床气化炉中采用本专利技术的气化喷嘴进行气化时，所述煤液化残渣和蒸汽喷口处的物料平均流速为10 80m/s ；所述氧气喷口处的物料平均流速为60 250m/s ；所述煤液化残渣和蒸汽混合室的室壁或所述渐扩通道的室壁上的蒸汽喷口处的物料平均流速为10 160m/s。根据本专利技术气化喷嘴在气流床气化炉中的应用，其中，所述气化喷嘴适用于煤液化残渣的热法熔融气化以及重油、渣油等粘稠状重质燃料的高温液态进料气化。在气流床气化炉中采用本专利技术提供的煤液化残渣气化喷嘴进行气化时，一方面， 由于喷嘴内设置了与煤液化残渣管相邻的蒸汽环管，使蒸汽可以为高温粘稠的煤液化残渣提供加热保温的作用；另一方面，由于喷嘴内部设置了煤液化残渣和蒸汽混合室，并且混合室上还设有本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种煤液化残渣气化喷嘴，其特征在于，所述气化喷嘴包括煤液化残渣管（７）、蒸汽环管（８）、氧气环管（９）、水冷环管（１０）以及煤液化残渣和蒸汽混合室（１１），其中所述煤液化残渣管（７）、蒸汽环管（８）、氧气环管（９）和水冷环管（１０）为由内到外依次同轴设置，所述煤液化残渣管（７）、蒸汽环管（８）和氧气环管（９）上分别设有煤液化残渣进口（１）、蒸汽进口（２）和氧气进口（３）；煤液化残渣和蒸汽混合室（１１）的一端与煤液化残渣管（７）的末端连通，所述混合室的另一端与煤液化残渣和蒸汽喷口（１４）连通；所述蒸汽环管（８）的末端是封闭的；所述混合室的室壁上设置有与蒸汽环管（８）相连通的蒸汽喷口（１２、１３）；所述氧气环管（９）的末端与氧气喷口（６）连通。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高聚忠，
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，
类型：发明
国别省市：11
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