專(zhuān)利名稱(chēng)：新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如焦?fàn)t氣和天然氣等氣態(tài)烴類(lèi)為原料，以空氣、富氧空氣和純氧氣等為氧化劑，制備多種氫碳比(氫氣和一氧化碳的摩爾比或者體積比等)合成氣的燃燒裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種將工藝燒嘴和開(kāi)車(chē)燒嘴相結(jié)合的、非催化部分氧化的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴。
背景技術(shù)：
合成氣(CCHH2)作為重要的化工原料，在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域中，主要用來(lái)合成氨、油、液體燃料、甲醇、醚類(lèi)和化肥等一系列重要的化學(xué)產(chǎn)品，因此對(duì)合成氣有大量的需求，這也導(dǎo)致對(duì)更大產(chǎn)能轉(zhuǎn)化爐的工業(yè)需求。在氣態(tài)烴轉(zhuǎn)化制備合成氣的工藝中，非催化部分氧化技術(shù)(POX)作為其中一種， 在國(guó)內(nèi)合成氣轉(zhuǎn)化領(lǐng)域?qū)⒃絹?lái)越重要。而POX燒嘴作為合成氣生產(chǎn)工段和轉(zhuǎn)化爐上的關(guān)鍵設(shè)備，直接影響著原料和氧化劑混合燃燒情況、爐體大小、運(yùn)行周期、壽命及其出口甲烷含量等重要參數(shù)，雖然近年來(lái)有很多專(zhuān)家學(xué)者致力于燒嘴結(jié)構(gòu)的研究，發(fā)明了很多專(zhuān)利，但是在燒嘴混合燃燒效果、燒嘴壽命這兩方面難以做到優(yōu)化。然而隨著科技不斷進(jìn)步和生產(chǎn)技術(shù)要求的日益提高，需要更加優(yōu)化的、創(chuàng)新性的燒嘴來(lái)改進(jìn)、完善氣態(tài)烴轉(zhuǎn)化制備合成氣工藝。傳統(tǒng)的燒嘴設(shè)計(jì)需要將開(kāi)車(chē)燒嘴抽出，然后再安裝工藝燒嘴，在這樣高溫的工況下安裝工藝燒嘴，不僅燒嘴與轉(zhuǎn)化爐裝配的公差無(wú)法保證和檢驗(yàn)，而且各法蘭連接件的密封性能也不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要求解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)現(xiàn)有POX燒嘴在高溫工況下、材料面臨高的屈服應(yīng)力以及各種腐蝕等諸多不利的惡劣條件而提出一種新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，該新型非催化部分氧化制合成燒嘴使得原料氣和氧化劑的混合更好、燃燒更充分； 同時(shí)又有效地避免了炭黑的生成；提高原料氣的轉(zhuǎn)化率、減少轉(zhuǎn)化爐出口其他雜質(zhì)；對(duì)燒嘴頭部進(jìn)行充分冷卻，有效地降低頭部的高溫，延長(zhǎng)燒嘴的壽命；對(duì)燒嘴混合燃燒火焰的形態(tài)進(jìn)行優(yōu)化控制，縮短火焰長(zhǎng)度，減小轉(zhuǎn)化爐體積，減少投資成本。本發(fā)明通過(guò)對(duì)燒嘴頭部混合燃燒的模擬計(jì)算分析，從而設(shè)計(jì)出燒嘴頭結(jié)構(gòu)。一般而言，燒嘴的性能優(yōu)劣，主要是體現(xiàn)在燒嘴頭的設(shè)計(jì)上，它影響了各流體間的混合、燒嘴的使用壽命、火焰的燃燒形態(tài)、炭黑的規(guī)避、原料氣的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)品氣的收率，以及反應(yīng)器內(nèi)的溫度場(chǎng)、濃度場(chǎng)和速度場(chǎng)等。所以燒嘴頭是整個(gè)燒嘴的關(guān)鍵部件，也是核心部件。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，由同軸設(shè)置在內(nèi)冷卻水夾套、中間冷卻水夾套和外冷卻水夾套構(gòu)成，其中所述外冷卻水夾套套在所述中間冷卻水夾套上，所述中間冷卻水夾套套在所述內(nèi)冷卻水夾套上；所述內(nèi)冷卻水夾套的中心具有一在開(kāi)車(chē)時(shí)用以放置開(kāi)車(chē)燒嘴的開(kāi)車(chē)燒嘴中心通道，在所述內(nèi)冷卻水夾套的外徑與所述中間冷卻水夾套的內(nèi)徑之間設(shè)置有氧化劑通道，在所述中間冷卻水夾套的外徑與所述外冷卻水夾套的內(nèi)徑之間設(shè)置有原料氣通道；所述內(nèi)冷卻水夾套、中間冷卻水夾套和外冷卻水夾套三者的底端形成所述多通道全冷卻POX燒嘴的燒嘴頭，所述原料氣通道和氧化劑通道位于所述燒嘴頭的一端開(kāi)口，分別形成原料氣環(huán)形噴射口和氧化劑環(huán)形噴射口，所述原料氣由所述原料氣環(huán)形噴射口噴出，所述氧化劑由所述氧化劑環(huán)形噴射口噴出，噴出的原料氣與噴出的氧化劑在所述燒嘴頭處進(jìn)行預(yù)混合在燒嘴頭外部燃燒。在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述外冷卻水夾套通過(guò)可拆卸連接件套在所述中間冷卻水夾套上，所述中間冷卻水夾套通過(guò)可拆卸連接件套在所述內(nèi)冷卻水夾套外面。在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在所述外冷卻水夾套的外環(huán)壁上設(shè)置有用以安裝整個(gè)多通道全冷卻POX燒嘴的法蘭和第一冷卻水進(jìn)、出口以及原料氣入口，其中所述第一冷卻水進(jìn)、出口與所述外冷卻水夾套內(nèi)的冷卻水腔貫通，所述原料氣入口與所述原料氣通道貫通。在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在所述中間冷卻水夾套的外環(huán)壁上設(shè)置有第二冷卻水進(jìn)、出口和氧化劑入口，其中所述第二冷卻水進(jìn)、出口與所述中間冷卻水夾套內(nèi)的冷卻水腔貫通，所述氧化劑入口與所述氧化劑通道貫通。在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在所述內(nèi)冷卻水夾套的外環(huán)壁上設(shè)置有第三冷卻水進(jìn)、出口，并在所述內(nèi)冷卻水夾套頂部設(shè)置有用以安裝開(kāi)車(chē)燒嘴的連接法蘭，開(kāi)車(chē)時(shí)，在所述內(nèi)冷卻水夾套的開(kāi)車(chē)燒嘴中心通道內(nèi)插入開(kāi)車(chē)燒嘴，并通過(guò)緊固件使所述開(kāi)車(chē)燒嘴的連接法蘭蓋與所述連接法蘭連接，開(kāi)車(chē)結(jié)束后，拔出開(kāi)車(chē)燒嘴，插入氣化劑通入部件；所述第三冷卻水進(jìn)、出口與所述內(nèi)冷卻水夾套內(nèi)的冷卻水腔貫通。在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在所述外冷卻水夾套的冷卻水腔內(nèi)通過(guò)設(shè)置，將所述外冷卻水夾套內(nèi)的冷卻水腔分隔成兩部分，兩部分分別為自所述第一冷卻水進(jìn)口向所述外冷卻水夾套的底端方向流動(dòng)的第一進(jìn)水通路和自所述外冷卻水夾套的底端向所述第一冷卻水出口方向流動(dòng)的第一出水通路，所述第一進(jìn)水通路和第一出水通路在所述外冷卻水夾套的冷卻水腔位于所述外冷卻水夾套底端的位置處連通。在該優(yōu)選實(shí)施例中，所述第一進(jìn)水通路位于所述外冷卻水夾套的冷卻水腔的內(nèi)側(cè)，所述第一出水通路位于所述外冷卻水夾套的冷卻水腔的外側(cè)。在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在所述中間冷卻水夾套的冷卻水腔內(nèi)設(shè)置有將所述中間冷卻水夾套內(nèi)的冷卻水腔分隔成自所述第二冷卻水進(jìn)口向所述中間冷卻水夾套的底端方向流動(dòng)的第二進(jìn)水通路和自所述中間冷卻水夾套的底端向所述第二冷卻水出口方向流動(dòng)的第二出水通路，所述第二進(jìn)水通路和第二出水通路在所述中間冷卻水夾套的冷卻水腔位于所述中間冷卻水夾套底端的位置處連通。在該優(yōu)選實(shí)施例中，所述第二進(jìn)水通路位于所述中間冷卻水夾套的冷卻水腔的外側(cè)，所述第二出水通路位于所述中間冷卻水夾套的冷卻水腔的內(nèi)側(cè)。在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在所述內(nèi)冷卻水夾套的冷卻水腔內(nèi)設(shè)置有將所述內(nèi)冷卻水夾套內(nèi)的冷卻水腔分隔成自所述第三冷卻水進(jìn)口向所述內(nèi)冷卻水夾套的底端方向流動(dòng)的第三進(jìn)水通路和自所述內(nèi)冷卻水夾套的底端向所述第三冷卻水出口方向流動(dòng)的第三出水通路，所述第三進(jìn)水通路和第三出水通路在所述內(nèi)冷卻水夾套的冷卻水腔位于所述內(nèi)冷卻水夾套底端的位置處連通。在該優(yōu)選實(shí)施例中，所述第三進(jìn)水通路位于所述內(nèi)冷卻水夾套的冷卻水腔的外側(cè)，所述第三出水通路位于所述內(nèi)冷卻水夾套的冷卻水腔的內(nèi)側(cè)。在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在所述原料氣通道內(nèi)設(shè)置有與所述外冷卻水夾套的內(nèi)徑和中間冷卻水夾套的外徑接觸的第一定距塊，在所述氧化劑通道內(nèi)設(shè)置有與所述中間冷卻水夾套的內(nèi)徑和內(nèi)冷卻水夾套的外徑接觸的第二定距塊，通過(guò)調(diào)整第一、第二定距塊的厚度即可調(diào)節(jié)原料氣通道和氧化劑通道的寬度。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述原料氣環(huán)形噴射口寬度小于原料氣通道的寬度。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述外冷卻水夾套底端的內(nèi)徑由里向外逐漸擴(kuò)大，形成一喇叭口，所述喇叭口的中心夾角為0° 60°。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述中間冷卻水夾套底端的內(nèi)徑通過(guò)第一內(nèi)圓倒角與中間冷卻水夾套底端的端面過(guò)渡連接，所述內(nèi)圓倒角的半徑為IOmm 40mm。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述內(nèi)冷卻水夾套底端的外徑由里向外逐漸內(nèi)縮至與內(nèi)徑交匯形成一第一環(huán)斜面。在該實(shí)施例中，所述第一環(huán)斜面與所述內(nèi)冷卻水夾套的軸線(xiàn)之間的夾角為20° 80°。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述氧化劑通道內(nèi)的下部設(shè)置有一環(huán)形旋流分布器，所述環(huán)形旋流分布器靠近所述氧化劑環(huán)形噴射口那一側(cè)的端面與所述外冷卻水夾套底端的端面之間的距離為60mm ^Omm ；所述中間冷卻水夾套底端的端部與所述外冷卻水夾套底端的端面之間的距離為Omm 100mm。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述氧化劑環(huán)形噴射口為一喇叭型氧化劑環(huán)形噴射口。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述中間冷卻水夾套底端的內(nèi)徑由里向外逐漸擴(kuò)大形成一第二環(huán)斜面，該第二環(huán)斜面并通過(guò)一第二內(nèi)圓倒角與所述中間冷卻水夾套底端的端面過(guò)渡連接，所述第二環(huán)斜面與所述中間冷卻水夾套的軸線(xiàn)之間的夾角為10° 65°， 所述第二內(nèi)圓倒角的半徑為IOmm 30mm;所述內(nèi)冷卻水夾套底端的外徑由里向外逐漸擴(kuò)大至內(nèi)冷卻水夾套底端的端面形成一第三環(huán)斜面，所述第三環(huán)斜面與所述內(nèi)冷卻水夾套的軸線(xiàn)之間的夾角為5° 60°，所述內(nèi)冷卻水夾套底端的內(nèi)徑通過(guò)一第三內(nèi)圓倒角與所述內(nèi)冷卻水夾套底端的端面過(guò)渡連接，所述第三內(nèi)倒圓角的半徑為IOmm 30mm。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述內(nèi)冷卻水夾套底端的端面與所述外冷卻水夾套底端的端面之間的距離為IOmm 130mm ；所述中間冷卻水夾套底端的端面與所述外冷卻水夾套底端的端面之間的距離為Omm 100mm。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述氧化劑通道通入的氧化劑為空氣、氧氣的體積濃度大于21 %的富氧空氣或純氧氣。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述原料氣通道通入的原料是氣態(tài)烴類(lèi)原料或液態(tài)烴類(lèi)原料。所述氣態(tài)烴類(lèi)原料為天然氣、焦?fàn)t氣或尾氣。所述液態(tài)烴類(lèi)原料為渣油、石腦油、柴油或重油。所述氣化劑通入部件通入的氣化劑為飽和蒸汽或過(guò)熱水蒸氣。所述原料氣環(huán)形噴射口噴出液態(tài)烴類(lèi)原料的流速為0. lm/s 30m/s。所述原料氣環(huán)形噴射口噴出氣態(tài)烴類(lèi)原料為20m/s 330m/s。
所述氧化劑環(huán)形噴射口噴出氧化劑的流速為lOm/s 200m/s。在所述中間冷卻水夾套和內(nèi)冷卻水夾套可根據(jù)具體工況不通入冷卻介質(zhì)。所述內(nèi)冷卻水夾套、中間冷卻水夾套、外冷卻水夾套通入的冷卻介質(zhì)壓力應(yīng)比工藝氣壓力高出0. 3 1. OMPa0由于采用了如上的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有POX燒嘴相比，主要有以下優(yōu)點(diǎn)1)混合燃燒效果好本發(fā)明通過(guò)燒嘴頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得原料氣和氧化劑快速混合，充分燃燒，有效減少不充分燃燒產(chǎn)物一碳黑的生成，同時(shí)提高原料氣的轉(zhuǎn)化率和合成氣的收率。2)阻力降減小由于在燒嘴頭出口處通道流通截面積屬于漸擴(kuò)形式，相對(duì)于燒嘴頭出口流通截面積漸縮的燒嘴來(lái)說(shuō)，流體從燒嘴主體進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐燃燒室的過(guò)程中增加了過(guò)渡段，可有效減小燒嘴的壓降。3)燒嘴壽命延長(zhǎng)通過(guò)設(shè)置外、中、內(nèi)三路水冷系統(tǒng)，利用冷卻水的流動(dòng)迅速將金屬壁溫降低；通過(guò)燒嘴頭部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得燃燒的火焰核心高溫區(qū)離開(kāi)燒嘴頭部，使得燒嘴頭得到有效的保護(hù)，延長(zhǎng)燒嘴壽命。4)集成開(kāi)車(chē)燒嘴在內(nèi)冷卻水夾套的中心設(shè)置有開(kāi)車(chē)燒嘴中心通道，在開(kāi)車(chē)階段，放置開(kāi)車(chē)燒嘴，開(kāi)車(chē)結(jié)束后拔出，即可以將開(kāi)車(chē)燒嘴中心通道密封，無(wú)需再次安裝工藝燒嘴，以避免傳統(tǒng)設(shè)計(jì)在開(kāi)車(chē)預(yù)熱爐子后，安裝工藝燒嘴帶來(lái)的公差及其密封問(wèn)題。也可以通過(guò)插入氣化劑通入部件，通入一定量的氣化劑，使得開(kāi)車(chē)燒嘴中心通道避免存在高溫死區(qū)，延長(zhǎng)了其使用壽命。5)總體結(jié)構(gòu)緊湊、拆裝方便本發(fā)明內(nèi)冷卻水夾套、中間冷卻水夾套、外冷卻水夾套三者之間采用套接方式并采用可拆卸連接件進(jìn)行連接的結(jié)構(gòu)，使得安裝、維護(hù)、更換燒嘴頭都比較方便。


圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例1的燒嘴頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的混合燃燒原理示意圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例2的燒嘴頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例2的混合燃燒原理示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來(lái)進(jìn)一步詳細(xì)闡述本發(fā)明。下面的實(shí)施例僅限于對(duì)本發(fā)明所要求保護(hù)的技術(shù)方案的說(shuō)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制。參見(jiàn)圖1，圖中所示的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴包括內(nèi)冷卻水夾套100、 中間冷卻水夾套200和外冷卻水夾套300，中間冷卻水夾套200套在內(nèi)冷卻水夾套100外面并通過(guò)可拆卸連接件400與內(nèi)冷卻水夾套100連接，外冷卻水夾套300套在中間冷卻水夾套200外面并通過(guò)可拆卸連接件500與中間冷卻水夾套100連接，安裝時(shí)三者同軸設(shè)置，內(nèi)冷卻水夾套100、中間冷卻水夾套200和外冷卻水夾套300三者的底端形成多通道全冷卻 POX燒嘴的燒嘴頭。本具體實(shí)施方式
中的可拆卸連接件400、500為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再進(jìn)行詳細(xì)描述。內(nèi)冷卻水夾套100、中間冷卻水夾套200和外冷卻水夾套300都可以經(jīng)由可拆連接件400、500拆開(kāi)和安裝，這樣使得整個(gè)燒嘴結(jié)構(gòu)緊湊，在進(jìn)行燒嘴組裝、維護(hù)、更換燒嘴頭時(shí)非常方便，達(dá)成一種模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。內(nèi)冷卻水夾套100與中間冷卻水夾套200套接后，在內(nèi)冷卻水夾套100的外壁與中間冷卻水夾套200的內(nèi)壁之間設(shè)置有定距塊(圖中未示出)，一方面來(lái)保證中間冷卻水夾套200與內(nèi)冷卻水夾套100之間的同軸度，另一方面通過(guò)設(shè)置定距塊(圖中未示出)在內(nèi)冷卻水夾套100的外壁與中間冷卻水夾套200的內(nèi)壁之間形成一個(gè)環(huán)隙，該環(huán)隙構(gòu)成一氧化劑通道600。外冷卻水夾套300與中間冷卻水夾套200套接后，在中間冷卻水夾套200的外壁與外冷卻水夾套300的內(nèi)壁之間設(shè)置定距塊(圖中未示出)，一方面來(lái)保證外冷卻水夾套 300與中間冷卻水夾套200之間的同軸度，另一方面通過(guò)設(shè)置定距塊(圖中未示出)在中間冷卻水夾套200的外壁與外冷卻水夾套300的內(nèi)壁之間形成一個(gè)環(huán)隙，該環(huán)隙構(gòu)成一原料氣通道700。原料氣通道700和氧化劑通道600位于燒嘴頭的底端，分別形成原料氣環(huán)形噴射口 710和氧化劑環(huán)形噴射口 610，原料氣通道700和氧化劑通道600遠(yuǎn)離燒嘴頭的一端分別通過(guò)可拆卸連接件500和可拆卸連接件400密封。原料氣由原料氣環(huán)形噴射口 710噴出， 氧化劑由氧化劑環(huán)形噴射口 610噴出，噴出的原料氣與噴出的氧化劑在燒嘴頭底端進(jìn)行預(yù)混合并在燒嘴頭外部燃燒。另外通過(guò)調(diào)整定距塊的厚度即可調(diào)節(jié)原料氣通道700和氧化劑通道600的寬度。內(nèi)冷卻水夾套100的中心設(shè)置有開(kāi)車(chē)燒嘴中心通道110，并且在內(nèi)冷卻水夾套100 的外套壁上設(shè)置有與內(nèi)冷卻水夾套100內(nèi)的冷卻水腔貫通冷卻水進(jìn)、出口 120、130，還在內(nèi)冷卻水夾套100頂端設(shè)置有用以安裝開(kāi)車(chē)燒嘴800的連接法蘭140。開(kāi)車(chē)時(shí)，在內(nèi)冷卻水夾套100的開(kāi)車(chē)燒嘴中心通道110內(nèi)插入開(kāi)車(chē)燒嘴800，并通過(guò)設(shè)置在開(kāi)車(chē)燒嘴800的連接法蘭蓋810與連接法蘭140連接。開(kāi)車(chē)結(jié)束后，拔出開(kāi)車(chē)燒嘴800，插入氣化劑通入部件(圖中未示出)，通入一定量的氣化劑，如飽和蒸汽或過(guò)熱水蒸氣，使得開(kāi)車(chē)燒嘴中心通道110 避免存在高溫死區(qū)，延長(zhǎng)了其使用壽命。在中間冷卻水夾套200的外壁上設(shè)置有冷卻水進(jìn)、出口 210、220和氧化劑入口 230，其中冷卻水進(jìn)、出口 210、220與中間冷卻水夾套200內(nèi)的冷卻水腔貫通，氧化劑入口 230與氧化劑通道600貫通。氧化劑從氧化劑入口 230進(jìn)入，流經(jīng)氧化劑通道600后，從氧化劑環(huán)形噴射口 610噴射出去。氧化劑可以為空氣、氧氣的體積濃度大于21%的富氧空氣或純氧氣。氧化劑環(huán)形噴射口 610噴出氧化劑的流速為lOm/s 200m/s。在外冷卻水夾套300的外壁上設(shè)置有冷卻水進(jìn)、出口 310、320以及原料氣入口 330，其中冷卻水進(jìn)、出口 310、320與外冷卻水夾套300內(nèi)的冷卻水腔貫通，原料氣入口 330 與原料氣通道700貫通。原料從原料氣入口 330進(jìn)入，流經(jīng)原料氣通道700后，從原料氣環(huán)形噴射口 710噴射出去。本具體實(shí)施方式
使用的原料可以是氣態(tài)烴類(lèi)原料，也可以是液態(tài)烴類(lèi)原料。氣態(tài)烴類(lèi)原料為天然氣、焦?fàn)t氣或尾氣。液態(tài)烴類(lèi)原料為渣油、石腦油、柴油或重油。原料氣環(huán)形噴射口 710噴出液態(tài)烴類(lèi)原料的流速為0. lm/s 30m/s，噴出氣態(tài)烴類(lèi)原料為20m/s 330m/s。為了將整個(gè)多通道全冷卻POX燒嘴安裝到轉(zhuǎn)化爐上，在外冷卻水夾套300的外壁上焊接有一法蘭340，通過(guò)該法蘭340以及一些緊固件就能將整個(gè)多通道全冷卻POX燒嘴安裝到轉(zhuǎn)化爐上。同時(shí)為了起吊和安裝整個(gè)多通道全冷卻POX燒嘴，在外冷卻水夾套300的外套壁上和中間冷卻水夾套200的外套壁上分別設(shè)置有吊耳350J40，并在連接法蘭蓋810 上設(shè)置有吊環(huán)820。結(jié)合參看圖1、圖2和圖4，在外冷卻水夾套300的冷卻水腔內(nèi)設(shè)置有將外冷卻水夾套300內(nèi)的冷卻水腔分隔成進(jìn)水通路360和出水通路370，進(jìn)水通路360和出水通路370 在外冷卻水夾套300的底端連通。進(jìn)水通路360位于外冷卻水夾套300的冷卻水腔的內(nèi)側(cè)， 出水通路370位于外冷卻水夾套300的冷卻水腔的外側(cè)。外冷卻水夾套300的冷卻水從冷卻水進(jìn)口 310進(jìn)入，自上而下由進(jìn)水通路360流動(dòng)，經(jīng)過(guò)外冷卻水夾套300的底端后改變水流方向，自下而上由出水通路370流動(dòng)，由冷卻水出口 320出去。在中間冷卻水夾套200的冷卻水腔內(nèi)設(shè)置有自上而下的進(jìn)水通路250和自下而上的出水通路沈0，進(jìn)水通路250和出水通路260在中間冷卻水夾套200的冷卻水腔位于中間冷卻水夾套200底端的位置處連通。進(jìn)水通路250位于中間冷卻水夾套200的冷卻水腔的外側(cè)，出水通路260位于中間冷卻水夾套200的冷卻水腔的內(nèi)側(cè)。中間冷卻水夾套200的冷卻水從冷卻水進(jìn)口 210進(jìn)入，自上而下由進(jìn)水通路250流動(dòng)，經(jīng)過(guò)中間冷卻水夾套200的底端后改變水流方向，自下而上由出水通路260流動(dòng)，由冷卻水出口 220出去。在內(nèi)冷卻水夾套100的冷卻水腔內(nèi)設(shè)置有將內(nèi)冷卻水夾套100內(nèi)的冷卻水腔分隔成自冷卻水進(jìn)口 120向內(nèi)冷卻水夾套100的底端方向流動(dòng)的進(jìn)水通路150和自?xún)?nèi)冷卻水夾套100的底端向冷卻水出口 130方向流動(dòng)的出水通路160，進(jìn)水通路150和出水通路160在內(nèi)冷卻水夾套100的冷卻水腔位于內(nèi)冷卻水夾套100底端的位置處連通。進(jìn)水通路150位于內(nèi)冷卻水夾套100的冷卻水腔的外側(cè)，出水通路160位于內(nèi)冷卻水夾套100的冷卻水腔的內(nèi)側(cè)。內(nèi)冷卻水夾套200的冷卻水從冷卻水進(jìn)口 120進(jìn)入，自上而下由進(jìn)水通路150流動(dòng)，經(jīng)過(guò)內(nèi)冷卻水夾套100的冷卻水腔位于內(nèi)冷卻水夾套100底端的位置處后改變水流方向，自下而上由出水通路160流動(dòng)，由冷卻水出口 130出去。采用內(nèi)冷卻水夾套100、中間冷卻水夾套200和外冷卻水夾套300形成的水冷卻系統(tǒng)，使得原料氣和氧化劑在燒嘴頭進(jìn)行混合燃燒時(shí)，接觸高溫的區(qū)域以及潛在高溫的區(qū)域， 都被流動(dòng)的冷卻水帶走熱量迅速冷卻，避免金屬受到高溫產(chǎn)生的各種腐蝕和損壞，延長(zhǎng)了燒嘴的壽命。燒嘴頭的結(jié)構(gòu)作為整個(gè)燒嘴性能好壞和壽命長(zhǎng)短的核心部件，也是本發(fā)明的重要組成。下面通過(guò)兩個(gè)實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的燒嘴頭結(jié)構(gòu)。實(shí)施例1參見(jiàn)圖2，在氧化劑通道600內(nèi)的下部設(shè)置有一環(huán)形旋流分布器620，該環(huán)形旋流分布器620為葉片式旋流分布器。環(huán)形旋流分布器620靠近氧化劑環(huán)形噴射口 610那一側(cè)的端面621與外冷卻水夾套300底端的端面380之間的距離設(shè)定為h3。內(nèi)冷卻水夾套100底端的外壁101由外向里逐漸內(nèi)縮至內(nèi)壁102，以此形成一環(huán)斜面103。該環(huán)斜面103與內(nèi)冷卻水夾套100的軸線(xiàn)之間的夾角設(shè)定為α 4。中間冷卻水夾套200底端的內(nèi)壁201通過(guò)內(nèi)圓倒角Rl與中間冷卻水夾套200底端的端面270過(guò)渡連接。該實(shí)施例中的原料氣環(huán)形噴射口 710為寬度小于原料氣通道700的寬度，形成一漸縮的原料氣環(huán)形噴射口，而且外冷卻水夾套300底端的內(nèi)壁301由里向外逐漸擴(kuò)大，形成一喇叭口，喇叭口的中心夾角設(shè)定為2 α 1。中間冷卻水夾套200底端的端面270與外冷卻水夾套300底端的端面380之間的空間形成氧化劑與原料氣兩股流體預(yù)混合腔體，預(yù)混合的腔體的高度值設(shè)定為h2。參見(jiàn)圖3，原料氣701從原料氣通道700通過(guò)，經(jīng)過(guò)漸縮的原料氣環(huán)形噴射口 710 噴射出去；氧化劑601流體從氧化劑通道600通過(guò)，經(jīng)過(guò)環(huán)形旋流分布器620旋流后，由氧化劑環(huán)形噴射口 610擴(kuò)散出去；由于中間冷卻水夾套200底端的內(nèi)徑201通過(guò)內(nèi)圓角Rl與中間冷卻水夾套200底端的端面270過(guò)渡連接，使得氧化劑601流體擴(kuò)散后流向從原料氣環(huán)形噴射口 710噴射出來(lái)的原料氣701，在預(yù)混合的腔體內(nèi)進(jìn)行預(yù)混合。經(jīng)過(guò)預(yù)混合后流體流出預(yù)混合腔體后，被加熱燃燒，產(chǎn)生火焰?；鹧娴暮诵母邷貐^(qū)脫離燒嘴頭一定的距離， 燒嘴頭近火焰區(qū)域的端部金屬，被內(nèi)冷卻水夾套100、中間冷卻水夾套200和外冷卻水夾套 300形成的水冷卻系統(tǒng)快速冷卻，避免金屬因高溫產(chǎn)生的腐蝕和損壞。本實(shí)施例燒嘴頭中的外冷卻水夾套300底端的喇叭口的中心夾角2 α 1、中間冷卻水夾套200底端的內(nèi)徑201與中間冷卻水夾套200底端的端面270過(guò)渡連接的內(nèi)圓角R1、預(yù)混合腔體的高度值h2、環(huán)形旋流分布器620靠近氧化劑環(huán)形噴射口 610那一側(cè)的端面621 與外冷卻水夾套300底端的端面380之間的距離h3、環(huán)斜面103與內(nèi)冷卻水夾套100的軸線(xiàn)之間的夾角α 4、原料氣環(huán)形噴射口 710的寬度和氧化劑環(huán)形噴射口 610的寬度這些結(jié)構(gòu)參數(shù)影響了原料氣和氧化劑的混合以及燃燒的效果。h2的高度形成的空間是兩股流體預(yù)混合腔體，h2太大的話(huà)，存在預(yù)混合腔體接觸高溫而引燃的風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)然h2太小的話(huà)，達(dá)不到預(yù)混合的效果，會(huì)對(duì)燃燒的效果造成影響。因此本實(shí)施例將h2設(shè)定為Omm 100mm。將中心夾角2 α 1設(shè)定在0° 60°之間。為了使氧化劑流體經(jīng)過(guò)旋流器旋流分布，達(dá)到擴(kuò)散的效果，h3太大則無(wú)法有效地?cái)U(kuò)散氧化劑，而h3太小導(dǎo)致經(jīng)過(guò)旋流出來(lái)的氧化劑流動(dòng)的方向和速度比較混亂。為此本實(shí)施例將h3控制在60_ 觀(guān)0_內(nèi)。同時(shí)，氧化劑擴(kuò)散的效果也與α 4、R1有關(guān)，內(nèi)圓倒角Rl起到引導(dǎo)氧化劑流體方向的作用，將氧化劑601流體引導(dǎo)進(jìn)入預(yù)混合的腔體，并流向經(jīng)過(guò)原料氣環(huán)形噴射口 710噴射出來(lái)的原料氣701，進(jìn)行預(yù)混合，一般而言，Rl的大小設(shè)置，結(jié)合α 1角度設(shè)置，應(yīng)使得兩股流體流動(dòng)方向趨向平行但有一定的交角，使得兩者能預(yù)混合。為此，本實(shí)施例將α 4設(shè)定在 20° 80°之間，Rl設(shè)定在IOmm 40mm之間。圖3即是旋流器燒嘴頭兩種流體流動(dòng)混合燃燒的示意圖，通過(guò)相關(guān)模擬分析，可以得到良好的混合、燃燒效果，避免炭黑生成，同時(shí)有高效的原料氣轉(zhuǎn)化效率。實(shí)施例2參見(jiàn)圖4，內(nèi)冷卻水夾套100底端的外壁101由里向外逐漸擴(kuò)大至與內(nèi)冷卻水夾套 100底端的端面170交匯，形成一環(huán)斜面180，該環(huán)斜面180與內(nèi)冷卻水夾套100的軸線(xiàn)之間的夾角設(shè)定為α3。內(nèi)冷卻水夾套100底端的內(nèi)壁102通過(guò)內(nèi)圓倒角R2與內(nèi)冷卻水夾套 100底端的端面170過(guò)渡連接。中間冷卻水夾套底端200的內(nèi)壁201由里向外逐漸擴(kuò)大形成一環(huán)斜面203，環(huán)斜面203通過(guò)內(nèi)圓倒角Rl與中間冷卻水夾套200底端的端面270過(guò)渡連接，使氧化劑環(huán)形噴射口 610形成一喇叭型氧化劑環(huán)形噴射口。該實(shí)施例中的原料氣環(huán)形噴射口 710為寬度小于原料氣通道700的寬度，形成一漸縮的原料氣環(huán)形噴射口，而且外冷卻水夾套300底端的內(nèi)徑301由里向外逐漸擴(kuò)大，形成一喇叭口，喇叭口的中心夾角設(shè)定為2 α 1。中間冷卻水夾套200底端的端面270與外冷卻
11水夾套300底端的端面380之間的空間形成氧化劑與原料氣兩股流體預(yù)混合的腔體，預(yù)混合腔體的高度值設(shè)定為h2。內(nèi)冷卻水夾套100底端的端面170與外冷卻水夾套300底端的端面380之間的距離設(shè)定為hi。參見(jiàn)圖5，原料氣701從原料氣通道700通過(guò)，經(jīng)過(guò)漸縮的原料氣環(huán)形噴射口 710 噴射出去；氧化劑601流體從氧化劑通道600通過(guò)，由氧化劑環(huán)形噴射口 610擴(kuò)散出去；兩股流體在預(yù)混合的腔體內(nèi)進(jìn)行預(yù)混合。經(jīng)過(guò)預(yù)混合后流體流出預(yù)混合腔體后，被加熱燃燒， 產(chǎn)生火焰?；鹧娴暮诵母邷貐^(qū)脫離燒嘴頭一定的距離，燒嘴頭近火焰區(qū)域的端部金屬，被內(nèi)冷卻水夾套100、中間冷卻水夾套200和外冷卻水夾套300形成的水冷卻系統(tǒng)快速冷卻，避免金屬因高溫產(chǎn)生的腐蝕和損壞。本實(shí)施例燒嘴頭中的外冷卻水夾套300底端的喇叭口的中心夾角2 α 1、中間冷卻水夾套200底端的內(nèi)徑201與中間冷卻水夾套200底端的端面270過(guò)渡連接的環(huán)斜面203 與中間冷卻水夾套200的軸線(xiàn)之間的夾角α 2、環(huán)斜面203與中間冷卻水夾套200底端的端面270過(guò)渡連接內(nèi)圓倒角R1、預(yù)混合腔體的高度值h2、內(nèi)冷卻水夾套100底端的端面170 與外冷卻水夾套300底端的端面380之間的距離hi、內(nèi)冷卻水夾套100底端的外徑101由里向外逐漸擴(kuò)大至內(nèi)冷卻水夾套100底端的端面170交匯形成的環(huán)斜面180與內(nèi)冷卻水夾套100的軸線(xiàn)之間的夾角α 3、內(nèi)冷卻水夾套100底端的內(nèi)徑102與內(nèi)冷卻水夾套100底端的端面170過(guò)渡連接的內(nèi)圓倒角R2、原料氣環(huán)形噴射口 710的寬度和氧化劑環(huán)形噴射口 610的寬度這些結(jié)構(gòu)參數(shù)影響了原料氣和氧化劑的混合以及燃燒的效果。h2的高度形成的空間是兩股流體預(yù)混合腔體，h2太大的話(huà)，存在在預(yù)混合腔體接觸高溫而引燃的風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)然h2太小的話(huà)，達(dá)不到預(yù)混合的效果，會(huì)對(duì)燃燒的效果照成影響。 因此本實(shí)施例將h2設(shè)定為Omm 100mm。將中心夾角2 α 1設(shè)定在0° 60°之間。一般而言，hi大于等于h2，通過(guò)調(diào)整hi與h2之間的高度差，可以控制混合燃燒的效果以及火焰的形態(tài)，因此本實(shí)施例將hi設(shè)定在IOmm 130mm之間，h2設(shè)定在Omm IOOmm之間。同時(shí)，氧化劑擴(kuò)散的效果也與α 2、a3、Rl、R2有關(guān)，a 2，a 3，Rl、R2起到引導(dǎo)氧化劑601流體方向的作用，將氧化劑601流體引導(dǎo)進(jìn)入預(yù)混合腔體，并噴向經(jīng)過(guò)原料氣環(huán)形噴射口 710噴射出來(lái)的原料氣701，進(jìn)行預(yù)混合，一般而言，a 2，a 3所形成的喇叭形通道， 起到分布器的作用，應(yīng)使得兩股流體流動(dòng)方向趨向平行但有一定的交角，使得兩者能預(yù)混合。為此，本實(shí)施例將a 2設(shè)定在10° 65°之間，a 3設(shè)定在5° 60°之間，Rl設(shè)定在 IOmm 30mm之間，R2設(shè)定在IOmm 30mm之間。圖5即是旋流器燒嘴頭兩種流體流動(dòng)混合燃燒的示意圖，通過(guò)相關(guān)模擬分析，可以得到良好的混合、燃燒效果，避免炭黑生成，同時(shí)有高效的原料氣轉(zhuǎn)化效率。本發(fā)明的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴工藝氣壓力為0. 3MPa 9. OMPa,內(nèi)冷卻水夾套100、中間冷卻水夾套200、外冷卻水夾套300通入的冷卻介質(zhì)的壓力應(yīng)比工藝氣壓力高0. 3 1. OMpa,以避免發(fā)生意外時(shí)轉(zhuǎn)化爐內(nèi)高溫氣體外泄。本發(fā)明的中間冷卻水夾套200和內(nèi)冷卻水夾套100可根據(jù)具體工況進(jìn)行修訂，包括取消該中間冷卻水夾套200和內(nèi)冷卻水夾套100內(nèi)的冷卻介質(zhì)等。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等同物界定。
權(quán)利要求
1.一種新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，由同軸設(shè)置在內(nèi)冷卻水夾套、 中間冷卻水夾套和外冷卻水夾套構(gòu)成，其中所述外冷卻水夾套套在所述中間冷卻水夾套上，所述中間冷卻水夾套套在所述內(nèi)冷卻水夾套上；所述內(nèi)冷卻水夾套其中心具有一在開(kāi)車(chē)時(shí)用以放置開(kāi)車(chē)燒嘴的中心通道，在所述內(nèi)冷卻水夾套的外徑與所述中間冷卻水夾套的內(nèi)徑之間設(shè)置有氧化劑通道，在所述中間冷卻水夾套的外徑與所述外冷卻水夾套的內(nèi)徑之間設(shè)置有原料氣通道；所述內(nèi)冷卻水夾套、中間冷卻水夾套和外冷卻水夾套三者的底端形成所述多通道全冷卻POX燒嘴的燒嘴頭，所述原料氣通道和氧化劑通道位于所述燒嘴頭的一端開(kāi)口，分別形成原料氣環(huán)形噴射口和氧化劑環(huán)形噴射口，所述原料氣由所述原料氣環(huán)形噴射口噴出，所述氧化劑由所述氧化劑環(huán)形噴射口噴出，噴出的原料氣與噴出的氧化劑在所述燒嘴頭處進(jìn)行預(yù)混合并在燒嘴頭外部燃燒。
2.如權(quán)利要求1所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，所述外冷卻水夾套通過(guò)可拆卸連接件安裝在所述中間冷卻水夾套上，所述中間冷卻水夾套通過(guò)可拆卸連接件安裝在所述內(nèi)冷卻水夾套上。
3.如權(quán)利要求1所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，在所述外冷卻水夾套的外套壁上設(shè)置有用以安裝整個(gè)多通道全冷卻POX燒嘴的法蘭和第一冷卻水進(jìn)、 出口以及原料氣入口，其中所述第一冷卻水進(jìn)、出口與所述外冷卻水夾套內(nèi)的冷卻水腔貫通，所述原料氣入口穿過(guò)所述外冷卻水夾套內(nèi)的冷卻水腔與所述原料氣通道貫通。
4.如權(quán)利要求1所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，在所述中間冷卻水夾套的外套壁上設(shè)置有第二冷卻水進(jìn)、出口和氧化劑入口，其中所述第二冷卻水進(jìn)、 出口與所述中間冷卻水夾套內(nèi)的冷卻水腔貫通，所述氧化劑入口穿過(guò)所述中間冷卻水夾套內(nèi)的冷卻水腔與所述氧化劑通道貫通。
5.如權(quán)利要求1所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，在所述內(nèi)冷卻水夾套的外套壁上設(shè)置有第三冷卻水進(jìn)、出口，并在所述內(nèi)冷卻水夾套遠(yuǎn)離內(nèi)冷卻水夾套底端的一端端部設(shè)置有用以安裝開(kāi)車(chē)燒嘴的連接法蘭，開(kāi)車(chē)時(shí)，在所述內(nèi)冷卻水夾套的中心通道內(nèi)插入開(kāi)車(chē)燒嘴，并通過(guò)緊固件使設(shè)置在所述開(kāi)車(chē)燒嘴遠(yuǎn)離燒嘴頭一端的連接法蘭蓋與所述連接法蘭連接，開(kāi)車(chē)結(jié)束后，拔出開(kāi)車(chē)燒嘴，插入氣化劑通入部件；所述第三冷卻水進(jìn)、出口與所述內(nèi)冷卻水夾套內(nèi)的冷卻水腔貫通。
6.如權(quán)利要求3所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，在所述外冷卻水夾套的冷卻水腔內(nèi)設(shè)置有將所述外冷卻水夾套內(nèi)的冷卻水腔分隔成自所述第一冷卻水進(jìn)口向所述外冷卻水夾套的底端方向流動(dòng)的第一進(jìn)水通路和自所述外冷卻水夾套的底端向所述第一冷卻水出口方向流動(dòng)的第一出水通路，所述第一進(jìn)水通路和第一出水通路在所述外冷卻水夾套的冷卻水腔底端處連通。
7.如權(quán)利要求6所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，所述第一進(jìn)水通路位于所述外冷卻水夾套的冷卻水腔的內(nèi)側(cè)，所述第一出水通路位于所述外冷卻水夾套的冷卻水腔的外側(cè)。
8.如權(quán)利要求4所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，在所述中間冷卻水夾套的冷卻水腔內(nèi)設(shè)置有將所述中間冷卻水夾套內(nèi)的冷卻水腔分隔成自所述第二冷卻水進(jìn)口向所述中間冷卻水夾套的底端方向流動(dòng)的第二進(jìn)水通路和自所述中間冷卻水夾套的底端向所述第二冷卻水出口方向流動(dòng)的第二出水通路，所述第二進(jìn)水通路和第二出水通路在所述中間冷卻水夾套的冷卻水腔底端連通。
9.如權(quán)利要求8所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，所述第二進(jìn)水通路位于所述中間冷卻水夾套的冷卻水腔的外側(cè)，所述第二出水通路位于所述中間冷卻水夾套的冷卻水腔的內(nèi)側(cè)。
10.如權(quán)利要求5所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，在所述內(nèi)冷卻水夾套的冷卻水腔內(nèi)設(shè)置有將所述內(nèi)冷卻水夾套內(nèi)的冷卻水腔分隔成自所述第三冷卻水進(jìn)口向所述內(nèi)冷卻水夾套的底端方向流動(dòng)的第三進(jìn)水通路和自所述內(nèi)冷卻水夾套的底端向所述第三冷卻水出口方向流動(dòng)的第三出水通路，所述第三進(jìn)水通路和第三出水通路在所述內(nèi)冷卻水夾套的冷卻水腔底端連通。
11.如權(quán)利要求10所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，所述第三進(jìn)水通路位于所述內(nèi)冷卻水夾套的冷卻水腔的外側(cè)，所述第三出水通路位于所述內(nèi)冷卻水夾套的冷卻水腔的內(nèi)側(cè)。
12.如權(quán)利要求1所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，在所述原料氣通道內(nèi)設(shè)置有與所述外冷卻水夾套的內(nèi)徑和中間冷卻水夾套的外徑接觸的第一定距塊， 在所述氧化劑通道內(nèi)設(shè)置有與所述中間冷卻水夾套的內(nèi)壁和內(nèi)冷卻水夾套的外壁接觸的第二定距塊，通過(guò)調(diào)整第一、第二定距塊的厚度即可調(diào)節(jié)原料氣通道和氧化劑通道的寬度。
13.如權(quán)利要求1所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，所述原料氣環(huán)形噴射口寬度小于原料氣通道的寬度。
14.如權(quán)利要求1至13任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，所述外冷卻水夾套底端的內(nèi)徑由里向外逐漸擴(kuò)大，形成一喇叭口，所述喇叭口的中心夾角為0° 60°。
15.如權(quán)利要求14所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，所述中間冷卻水夾套底端的內(nèi)徑通過(guò)第一內(nèi)圓倒角與中間冷卻水夾套底端的端面過(guò)渡連接，所述內(nèi)圓倒角的半徑為IOmm 40mm。
16.如權(quán)利要求15所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，在所述氧化劑通道內(nèi)的下部設(shè)置有一環(huán)形旋流分布器，所述環(huán)形旋流分布器靠近所述氧化劑環(huán)形噴射口那一側(cè)的端面與所述外冷卻水夾套底端的端面之間的距離為60mm ^Omm ；所述中間冷卻水夾套底端的端部與所述外冷卻水夾套底端的端面之間的距離為Omm 100mm。
17.如權(quán)利要求16所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，所述內(nèi)冷卻水夾套底端的外壁由外向里逐漸內(nèi)縮至內(nèi)徑。
18.如權(quán)利要求18所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，所述內(nèi)冷卻水夾套底端的外徑由里向外逐漸內(nèi)縮至內(nèi)徑形成的環(huán)斜面與所述內(nèi)冷卻水夾套的軸線(xiàn)之間的夾角為20° 80°。
19.如權(quán)利要求14所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，所述氧化劑環(huán)形噴射口為一喇叭型氧化劑環(huán)形噴射口。
20.如權(quán)利要求19所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，所述中間冷卻水夾套底端的內(nèi)徑由里向外逐漸擴(kuò)大形成一第二環(huán)形面，該第二環(huán)形面并通過(guò)一第二內(nèi)圓倒角與所述中間冷卻水夾套底端的端面過(guò)渡連接，所述第二環(huán)斜面與所述中間冷卻水夾套的軸線(xiàn)之間的夾角為10° 65°，所述第二內(nèi)圓倒角的半徑為IOmm 30mm;所述內(nèi)冷卻水夾套底端的外徑由里向外逐漸擴(kuò)大至內(nèi)冷卻水夾套底端的端面形成一第三環(huán)斜面， 所述第三環(huán)斜面與所述內(nèi)冷卻水夾套的軸線(xiàn)之間的夾角為5° 60°，所述內(nèi)冷卻水夾套底端的內(nèi)徑通過(guò)一第三內(nèi)圓倒角與所述內(nèi)冷卻水夾套底端的端面過(guò)渡連接，所述第三內(nèi)圓倒角的半徑為IOmm 30mm。
21.如權(quán)利要求20所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，所述內(nèi)冷卻水夾套底端的端面與所述外冷卻水夾套底端的端面之間的距離為IOmm 130mm ；所述中間冷卻水夾套底端的端面與所述外冷卻水夾套底端的端面之間的距離為Omm 100mm。
22.如權(quán)利要求1所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，所述氧化劑通道通入的氧化劑為空氣、氧氣的體積濃度大于21%的富氧空氣或純氧氣。
23.如權(quán)利要求22所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，所述氧化劑環(huán)形噴射口噴出氧化劑的流速為lOm/s 200m/s。
24.如權(quán)利要求1所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，所述原料氣通道通入的原料是氣態(tài)烴類(lèi)原料或液態(tài)烴類(lèi)原料。
25.如權(quán)利要求M所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，所述氣態(tài)烴類(lèi)原料為天然氣、焦?fàn)t氣或尾氣。
26.如權(quán)利要求M所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，所述液態(tài)烴類(lèi)原料為渣油、石腦油、柴油或重油。
27.如權(quán)利要求M所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，所述原料氣環(huán)形噴射口噴出液態(tài)烴類(lèi)原料的流速為0. lm/s 30m/s。
28.如權(quán)利要求M所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，所述原料氣環(huán)形噴射口噴出氣態(tài)烴類(lèi)原料為20m/s 330m/s。
29.如權(quán)利要求5所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，所述氣化劑通入部件通入的氣化劑為飽和蒸汽或過(guò)熱水蒸氣。
30.如權(quán)利要求1所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，在所述中間冷卻水夾套和內(nèi)冷卻水夾套可根據(jù)具體工況不通入冷卻介質(zhì)。
31.如權(quán)利要求1所述的新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，其特征在于，所述內(nèi)冷卻水夾套、中間冷卻水夾套、外冷卻水夾套通入的冷卻介質(zhì)壓力應(yīng)比工藝氣壓力高出0. 3 1. OMPa。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的一種新型非催化部分氧化制合成氣燒嘴，由同軸設(shè)置在內(nèi)、外以及中間冷卻水夾套構(gòu)成，在內(nèi)冷卻水夾套的外徑與中間冷卻水夾套的內(nèi)徑之間設(shè)置有氧化劑通道，中間冷卻水夾套的外徑與外冷卻水夾套的內(nèi)徑之間設(shè)置有原料氣通道；內(nèi)、外以及中間冷卻水夾套三者的底端形成多通道全冷卻POX燒嘴的燒嘴頭，原料氣通道和氧化劑通道位于燒嘴頭的一端開(kāi)口，分別形成原料氣環(huán)形噴射口和氧化劑環(huán)形噴射口，原料氣由原料氣環(huán)形噴射口噴出，氧化劑由氧化劑環(huán)形噴射口噴出，噴出的原料氣與噴出的氧化劑在燒嘴頭處進(jìn)行預(yù)混合并在燒嘴頭外部燃燒。本發(fā)明使得原料氣和氧化劑的混合更好、燃燒充分；同時(shí)又有效地避免了炭黑的生成。
文檔編號(hào)C01B3/02GK102275872SQ20111013865
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者吳高杰, 李挺, 李智勇, 程宏 申請(qǐng)人:上海國(guó)際化建工程咨詢(xún)公司