CN109575997A - 一种带粉煤预混的高效煤气化烧嘴及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种带粉煤预混的高效煤气化烧嘴及其使用方法，包括主烧嘴、点火开工一体化烧嘴、冷却水换热通道、氧气通道、煤粉通道、开工烧嘴、点火烧嘴和煤粉分布器，其中，点火烧嘴设置在主烧嘴的内腔中心处，点火烧嘴和主烧嘴之间依次设置有开工烧嘴、煤粉通道和氧气通道，主烧嘴的外侧设置有冷却水换热通道；煤粉通道的顶端伸出至主烧嘴的外侧，开工烧嘴的顶端伸出至煤粉通道的外侧，点火烧嘴的顶部与开工烧嘴的顶部等齐布置；同时，开工烧嘴和点火烧嘴的顶部设置在点火开工一体化烧嘴的内部；煤粉分布器设置在煤粉通道的内腔中；本发明能够有效防止偏烧，降低煤线波动对炉膛流场的影响，使气化装置运行更加安全稳定。

Description

一种带粉煤预混的高效煤气化烧嘴及其使用方法

技术领域

本发明属于能源化工技术领域，具体涉及一种带粉煤预混的高效煤气化烧嘴及其使用方法。

背景技术

目前，煤气化技术是煤炭清洁与高效利用的主要途径之一，而气流床干煤粉气化技术以其单位体积处理量大、碳转化率高、气化强度高、节能环保等优点而得到广泛推广应用。干煤粉气化技术的核心设备是气化炉，而煤粉烧嘴又是气化炉的核心组成部分，该设备性能和寿命，直接影响着气化炉内正常反应的有效进行、气化工艺产品品质及其长周期稳定运行。

虽然国内外对气化炉烧嘴进行了大量的研究，但是还存在许多待解决的问题。比如，由于各条煤线之间会存在负荷差异，在粉煤浓相输送条件下，每条煤线不可避免的产生一定波动，这些因素都对气化炉炉膛流场的影响较大，特别是单条煤线出现堵塞或跳车时，气化炉内流场和温度场波动更为剧烈，造成偏烧现象，引起气化炉水冷壁爆管。采用单喷嘴的气化炉，反应介质停留时间短，碳转化率不高，水冷壁挂渣不理想等是普遍存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带粉煤预混的高效煤气化烧嘴及其使用方法，解决了现有的煤气化烧嘴存在的由于单条煤线出现堵塞或跳车，造成偏烧现象，引起气化炉水冷壁爆管的问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种带粉煤预混的高效煤气化烧嘴，包括主烧嘴、点火开工一体化烧嘴、冷却水换热通道、氧气通道、煤粉通道、开工烧嘴、点火烧嘴和煤粉分布器，其中，点火烧嘴设置在主烧嘴的内腔中心处，点火烧嘴和主烧嘴之间依次设置有开工烧嘴、煤粉通道和氧气通道，主烧嘴的外侧设置有冷却水换热通道；

煤粉通道的顶端伸出至主烧嘴的外侧，开工烧嘴的顶端伸出至煤粉通道的外侧，点火烧嘴的顶部与开工烧嘴的顶部等齐布置；同时，开工烧嘴和点火烧嘴的顶部设置在点火开工一体化烧嘴的内部；

煤粉分布器设置在煤粉通道的内腔中。

优选地，煤粉通道的顶部沿其圆周方向均布有若干个煤粉入口，煤粉入口与煤粉通道相通。

优选地，煤粉入口的轴线与点火开工一体化烧嘴的轴线之间的夹角α小于等于30°。

优选地，煤粉分布器包括圆环型结构的本体，本体的表面上均布有若干个煤粉孔；其中，本体的外壁与煤粉通道的内壁连接固定，本体的内壁与开工烧嘴的外壁连接。

优选地，主烧嘴的顶部侧壁上开设有主氧气入口，所述主氧气入口与氧气通道相通。

优选地，氧气通道的末端气体出口方向与主烧嘴底部向火端面之间的夹角β为60°～90°。

优选地，主烧嘴上套装有法兰，法兰与主烧嘴之间设置有空腔，所述空腔为冷却水换热通道；法兰上开设有冷却水出口和冷却水入口，其中，冷却水出口和冷却水入口和冷却水换热通道相通。

优选地，冷却水换热通道包括冷却水进水通道和冷却水回水通道，其中，冷却水入口依次与冷却水进水通道、冷却水回水通道和冷却水出口相通。

一种带粉煤预混分布器的高效煤气化烧嘴的使用方法，基于一种带粉煤预混分布器的高效煤气化烧嘴，包括以下步骤：

气化炉点火前，先将点火烧嘴投用，然后用点火烧嘴将开工烧嘴点燃升温升压；当达到投煤温度时，煤粉进入煤粉通道，通过其内部的煤粉分布器进行圆周均匀分布，然后再与氧气通道内的氧气混合发生气化反应；

之后再利用冷却水换热通道中的冷却水与主烧嘴产生的热量进行热交换，以保护该高效煤气化烧嘴不被烧坏。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种带粉煤预混分布器的高效煤气化烧嘴，通过在烧嘴通道内部的煤粉分布器对煤粉进行预混，有效防止偏烧，降低煤线波动对炉膛流场的影响，使气化装置运行更加安全稳定。

进一步的，合理布置氧气出角度，提高反应介质在炉内扰动强度，提高碳转化率高，同时提高气化炉捕渣效率。

进一步的，煤粉入口的倾角，用以减少煤粉对通道接触面的磨损。

附图说明

图1是本发明提供的煤气化烧嘴的结构示意图；

图2是煤粉分布器的结构示意图；

其中，1、主烧嘴 2、点火开工一体化烧嘴 3、冷却水进水通道 4、冷却水回水通道5、氧气通道 6、煤粉通道 7、开工烧嘴 8、点火烧嘴 9、法兰 10、冷却水入口 11、冷却水出口 12、主氧气入口 13、煤粉入口 14、煤粉分布器 14-1、本体 14-2、煤粉孔。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种带粉煤预混分布器的高效煤气化烧嘴，包括主烧嘴1、点火开工一体化烧嘴2、冷却水换热通道、氧气通道5、煤粉通道6、开工烧嘴7、点火烧嘴8、法兰9、冷却水入口10、冷却水出口11、主氧气入口12、煤粉入口13和煤粉分布器14，其中，点火烧嘴8上依次套装有开工烧嘴7、煤粉通道6、氧气通道5和主烧嘴1；冷却水换热通道套装在主烧嘴1上。

煤粉通道6的顶端伸出至主烧嘴1的外侧，开工烧嘴7的顶端伸出至煤粉通道6的外侧，点火烧嘴8的顶部与开工烧嘴7的顶部等齐布置。

开工烧嘴7和点火烧嘴8设置在点火开工一体化烧嘴2的内部，且置于主烧嘴1的内腔中心位置，且同轴布置。

煤粉通道6的顶部沿其圆周方向均布有若干个煤粉入口13，煤粉入口13与煤粉通道6相通。

煤粉入口13的轴线与点火开工一体化烧嘴2的轴线之间的夹角α小于等于30°。

煤粉通道6的内腔中设置有煤粉分布器14，所述煤粉分布器14套装在开工烧嘴7上，煤粉分布器14用于将各路煤线来的煤粉均匀分布在环形的煤粉通道6内。

如图2所示，煤粉分布器14包括圆环型结构的本体14-1，本体14-1的表面上均布有若干个煤粉孔14-2。

本体14-1的外壁与煤粉通道6的内壁连接固定，本体14-1的内壁与开工烧嘴7的外壁连接固定。

主烧嘴1的顶部侧壁上开设有主氧气入口12，所述主氧气入口12与氧气通道5相通；氧气通道5的末端气体出口方向与主烧嘴1底部向火端面之间的夹角β为60°～90°。

主烧嘴1上套装有法兰9，法兰9上开设有冷却水出口11和冷却水入口10，其中，冷却水出口11和冷却水入口10和冷却水换热通道相通。

冷却水换热通道包括冷却水进水通道3和冷却水回水通道4，其中，冷却水出口11和冷却水回水通道4相通；冷却水入口10和冷却水进水通道3相通。

主烧嘴1和点火开工一体化烧嘴2均为高温镍基合金钢。

本发明的工作原理：

气化炉点火前，先将点火烧嘴8投用，然后用点火烧嘴8将开工烧嘴7点燃升温升压。当达到投煤温度时，煤粉经煤粉入口13斜向下进入煤粉通道6，通过其内部的分布器14进行圆周均匀分布，然后再与经主氧气入口12进入并沿氧气通道5下行来的氧气混合发生气化反应，氧气通道5末端气体出口方向与主烧嘴1底部向火端面设置有向内的夹角，使氧气内向下喷出与竖直向下喷出的煤粉碰撞，提高反应介质在炉内扰动强度，使反应更完全，提高碳转化率高，同时提高气化炉捕渣效率。

反应产生的热量通过冷却水带走，以保护烧嘴本体不超温烧坏。煤粉分布器14让煤粉进行均匀的圆周分布，从而避免了偏烧的问题；同时可将每条煤线的波动对炉膛流场的影响降到最低。

Claims (9)

1.一种带粉煤预混分布器的高效煤气化烧嘴，其特征在于，包括主烧嘴(1)、点火开工一体化烧嘴(2)、冷却水换热通道、氧气通道(5)、煤粉通道(6)、开工烧嘴(7)、点火烧嘴(8)和煤粉分布器(14)，其中，点火烧嘴(8)设置在主烧嘴(1)的内腔中心处，点火烧嘴(8)和主烧嘴(1)之间依次设置有开工烧嘴(7)、煤粉通道(6)和氧气通道(5)，主烧嘴(1)的外侧设置有冷却水换热通道；

煤粉通道(6)的顶端伸出至主烧嘴(1)的外侧，开工烧嘴(7)的顶端伸出至煤粉通道(6)的外侧，点火烧嘴(8)的顶部与开工烧嘴(7)的顶部等齐布置；同时，开工烧嘴(7)和点火烧嘴(8)的顶部设置在点火开工一体化烧嘴(2)的内部；

煤粉分布器(14)设置在煤粉通道(6)的内腔中。

2.根据权利要求1所述的一种带粉煤预混分布器的高效煤气化烧嘴，其特征在于，煤粉通道(6)的顶部沿其圆周方向均布有若干个煤粉入口(13)，煤粉入口(13)与煤粉通道(6)相通。

3.根据权利要求2所述的一种带粉煤预混分布器的高效煤气化烧嘴，其特征在于，煤粉入口(13)的轴线与点火开工一体化烧嘴(2)的轴线之间的夹角α小于等于30°。

4.根据权利要求1所述的一种带粉煤预混分布器的高效煤气化烧嘴，其特征在于，煤粉分布器(14)包括圆环型结构的本体(14-1)，本体(14-1)的表面上均布有若干个煤粉孔(14-2)；其中，本体(14-1)的外壁与煤粉通道(6)的内壁连接固定，本体(14-1)的内壁与开工烧嘴(7)的外壁连接。

5.根据权利要求1所述的一种带粉煤预混分布器的高效煤气化烧嘴，其特征在于，主烧嘴(1)的顶部侧壁上开设有主氧气入口(12)，所述主氧气入口(12)与氧气通道(5)相通。

6.根据权利要求1或5所述的一种带粉煤预混分布器的高效煤气化烧嘴，其特征在于，氧气通道(5)的末端气体出口方向与主烧嘴(1)底部向火端面之间的夹角β为60°～90°。

7.根据权利要求1所述的一种带粉煤预混分布器的高效煤气化烧嘴，其特征在于，主烧嘴(1)上套装有法兰(9)，法兰(9)与主烧嘴(1)之间设置有空腔，所述空腔为冷却水换热通道；法兰(9)上开设有冷却水出口(11)和冷却水入口(10)，其中，冷却水出口(11)和冷却水入口(10)和冷却水换热通道相通。

8.根据权利要求7所述的一种带粉煤预混分布器的高效煤气化烧嘴，其特征在于，冷却水换热通道包括冷却水进水通道(3)和冷却水回水通道(4)，其中，冷却水入口(10)依次与冷却水进水通道(3)、冷却水回水通道(4)和冷却水出口(11)相通。

9.一种带粉煤预混分布器的高效煤气化烧嘴的使用方法，其特征在于，基于权利要求1所述的一种带粉煤预混分布器的高效煤气化烧嘴，包括以下步骤：

气化炉点火前，先将点火烧嘴(8)投用，然后用点火烧嘴(8)将开工烧嘴(7)点燃升温升压；当达到投煤温度时，煤粉进入煤粉通道(6)，通过其内部的煤粉分布器(14)进行圆周均匀分布，然后再与氧气通道(5)内的氧气混合发生气化反应；

之后再利用冷却水换热通道中的冷却水与主烧嘴(1)产生的热量进行热交换，以保护该高效煤气化烧嘴不被烧坏。