本發(fā)明涉及煤炭氣流床氣化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種粉煤噴頭和含有所述噴頭的氣化燒嘴裝置。

背景技術(shù)：

我國的能源結(jié)構(gòu)長期“以煤為主”，但隨著環(huán)保問題的日益突出，提高煤炭利用效率，減輕煤炭利用過程中對(duì)環(huán)境、生態(tài)的破壞已經(jīng)刻不容緩。潔凈煤技術(shù)能夠有效減少污染物的排放，提高煤炭在加工、燃燒和轉(zhuǎn)化過程中的利用效率，而煤炭氣化技術(shù)是潔凈煤轉(zhuǎn)化的技術(shù)核心，因此煤炭氣化技術(shù)是發(fā)展以煤炭為原料的大宗化工產(chǎn)品和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)。

目前，已工業(yè)化的煤氣化技術(shù)可分為以下三類：以lurgi技術(shù)為代表的固定床氣化技術(shù)、以htw技術(shù)為代表的流化床技術(shù)和以shell技術(shù)為代表的氣流床氣化技術(shù)；其中，煤炭氣流床氣化技術(shù)是目前發(fā)展最為成熟和工業(yè)應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)。

氣化燒嘴裝置是煤炭氣流床氣化裝置的核心設(shè)備之一，其主要作用是將原料(干粉煤)和氧化劑均勻噴入氣化爐內(nèi)。在現(xiàn)有的采用單燒嘴頂置下行制氣的氣流床氣化設(shè)備中，煤粉通過氣化燒嘴裝置由氣化爐的頂部進(jìn)入氣化爐內(nèi)；如附圖1、圖2和圖4所示，現(xiàn)有技術(shù)中氣化燒嘴裝置的主要結(jié)構(gòu)可以包括三路粉煤輸送管1、一個(gè)環(huán)形粉煤腔2以及每路粉煤輸送管1底端設(shè)置的一個(gè)噴頭3；環(huán)形粉煤腔2包括內(nèi)管21和外管22，內(nèi)管21和外管22組成夾套管路并在內(nèi)管21和外管22之間形成第一環(huán)形腔體2a，設(shè)于每路粉煤輸送管1底端的噴頭3伸入到該第一環(huán)形腔體2a內(nèi)；噴頭3是一根上下直徑相等的彎管，并且該彎管的上端與一路粉煤輸送管1連通，該彎管的下端為下端粉煤噴口31；載氣攜帶粉煤經(jīng)粉煤輸送管1輸送，并通過噴頭3噴入環(huán)形粉煤腔2的第一環(huán)形腔體2a內(nèi)，然后由環(huán)形粉煤腔2的底端出口(即氣化燒嘴裝置的噴口)噴出，形成粉煤氣流f進(jìn)入氣化爐內(nèi)。

上述這種氣化燒嘴裝置存在噴口噴出的粉煤周向分布不均的問題。雖然將粉煤輸送管1的數(shù)量增加并沿環(huán)形粉煤腔2的周向均布，可以提高該氣化燒嘴裝置所噴出的粉煤周向分布效果，但其成本大幅增加，而且多路粉煤輸送管1需要獨(dú)立控制，系統(tǒng)控制難度也大幅增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明一方面提供了一種粉煤噴頭，能夠大幅提高氣化裝置噴口所噴出的粉煤在周向上的均布效果，而且成本低廉、控制難度低。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種粉煤噴頭，所述噴頭是一根從上向下管徑逐漸減小的彎管，該彎管的下端為下端粉煤噴口，該彎管的側(cè)壁上設(shè)有至少一個(gè)側(cè)開粉煤噴口。

優(yōu)選地，所述的側(cè)開粉煤噴口是沿氣流前進(jìn)方向逐漸向外傾斜的斜口。

本發(fā)明另一方面還提供了包括上述粉煤噴頭的氣化燒嘴裝置。

優(yōu)選地，該氣化燒嘴裝置還包括粉煤輸送管和環(huán)形粉煤腔。

優(yōu)選地，所述環(huán)形粉煤腔包括內(nèi)管、外管和變徑管；其中，所述內(nèi)管外套有變徑管，變徑管外套有外管，從而在內(nèi)管和變徑管之間形成第二環(huán)形腔體，在變徑管和外管之間形成第三環(huán)形腔體；

所述變徑管的上部管徑大于下部管徑和任選的，變徑管的頂端高于內(nèi)管的頂端。

優(yōu)選地，所述噴頭的上端與粉煤輸送管連通，所述噴頭的下端伸入到第二環(huán)形腔體內(nèi)，且所述噴頭的下端粉煤噴口低于所述內(nèi)管的頂端。

優(yōu)選地，所述的變徑管包括上部大管徑等徑直管和下部小管徑等徑直管。

優(yōu)選地，所述上部大管徑等徑直管的底端與下部小管徑等徑直管的頂端通過變徑直管連接。

優(yōu)選地，所述的變徑管通過定位螺栓與內(nèi)管固定。

優(yōu)選地，所述定位螺栓布置為兩層。

更優(yōu)選地，所述定位螺栓為每層4個(gè)，沿圓周方向均勻布置。

優(yōu)選地，所述氣化燒嘴裝置的粉煤輸送管為三路，并且均布在環(huán)形粉煤腔的圓周上。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明提供的粉煤噴頭3為從上向下管徑逐漸減小的彎管，并且在該彎管的側(cè)壁上開設(shè)了至少一個(gè)側(cè)開粉煤噴口32，從而在粉煤輸送管1數(shù)量不變的情況下，增加了周向上向環(huán)形粉煤腔2內(nèi)噴入粉煤的粉煤噴口數(shù)量，并且使下端粉煤噴口31所噴出載氣攜帶粉煤的動(dòng)能大幅提高，因此能夠使進(jìn)入環(huán)形粉煤腔2的粉煤在圓周上分布更加均勻，并進(jìn)一步提高了該氣化燒嘴裝置的噴口所噴出的粉煤在周向上的均布效果。

此外，本發(fā)明提供的氣化燒嘴裝置還設(shè)有新型的環(huán)形粉煤腔2，該環(huán)形粉煤腔2在內(nèi)管21與外管22之間增設(shè)了上部管徑大、下部管徑小的變徑管23，從而將現(xiàn)有的第一環(huán)形腔體2a分隔成第二環(huán)形腔體2b和第三環(huán)形腔體2c這兩個(gè)腔體，大部分粉煤顆粒在慣性和自重作用下沿第二環(huán)形腔體2b向下運(yùn)動(dòng)，而依靠第二環(huán)形腔體2b和第三環(huán)形腔體2c這兩個(gè)通道的阻力平衡，70％～80％的載氣向變徑管23頂部折流溢出并沿第三環(huán)形腔體2c向下運(yùn)動(dòng)，因而實(shí)現(xiàn)了載氣與粉煤的隔離輸送，降低了各自通道的流阻，而消除了大量載氣占據(jù)粉煤通道空間而引起的粉煤均布效果不佳的問題，能夠提高該氣化燒嘴裝置的噴口所噴出的粉煤在周向上的均布效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中氣化燒嘴裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中粉煤噴頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明粉煤噴頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為現(xiàn)有技術(shù)中環(huán)形粉煤腔的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明環(huán)形粉煤腔的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明環(huán)形粉煤腔的結(jié)構(gòu)及環(huán)形粉煤腔內(nèi)粉煤流和載氣流的流動(dòng)示意圖；

圖7為現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明氣化燒嘴裝置所噴出粉體的均布效果對(duì)比示意圖；

其中，1為粉煤輸送管，2為環(huán)形粉煤腔，21為內(nèi)管，22為外管，23為變徑管，2a為第一環(huán)形腔體，2b為第二環(huán)形腔體，2c為第三環(huán)形腔體，23a為變徑管的上部大管徑等徑直管，23b為變徑管的下部小管徑等徑直管，23c為變徑管的變徑直管，3為噴頭，31為下端粉煤噴口，32為側(cè)開粉煤噴口，f1為粉煤流，f2為載氣流，f為粉煤氣流。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

參閱圖3、圖5和圖6，本實(shí)施例的粉煤噴頭為一根從上向下管徑逐漸減小的彎管，該彎管的下端為下端粉煤噴口31，該彎管的側(cè)壁上設(shè)有至少一個(gè)側(cè)開粉煤噴口32，并且所述側(cè)開粉煤噴口32是沿氣流前進(jìn)方向逐漸向外傾斜的斜口。

并且，本實(shí)施例還提供了含有上述噴頭3的氣化燒嘴裝置。具體為，該氣化燒嘴裝置還包括粉煤輸送管1和環(huán)形粉煤腔2。其中，該氣化燒嘴裝置的各部件具體可以包括以下：

1)所述噴頭3是一根從上向下管徑逐漸減小的彎管，并且該彎管的上端與粉煤輸送管1連通，下端為下端粉煤噴口31，其伸入到第二環(huán)形腔體內(nèi)且下端粉煤噴口31低于變徑管的頂端，所述噴頭3的側(cè)壁上設(shè)有至少一個(gè)側(cè)開粉煤噴口32。所述的側(cè)開粉煤噴口32是沿氣流前進(jìn)方向逐漸向外傾斜的斜口，這可以使載氣攜帶粉煤能夠順利從側(cè)開粉煤噴口32噴出，而盡力減小受到側(cè)開粉煤噴口32的壁厚阻擋。在實(shí)際應(yīng)用中，側(cè)開粉煤噴口32的開口形狀可以是方形、圓形等任何形狀，但最好使下端粉煤噴口31與每個(gè)側(cè)開粉煤噴口32的出粉量保持一致。

2)所述環(huán)形粉煤腔2包括內(nèi)管21、外管22和變徑管23；其中，所述內(nèi)管21外套有變徑管23，變徑管23外套有外管22，從而在內(nèi)管21和變徑管23之間形成第二環(huán)形腔體2b，在變徑管23和外管22之間形成第三環(huán)形腔體2c；所述變徑管23的上部管徑大于下部管徑，并且變徑管23的頂端高于內(nèi)管21的頂端。

所述的變徑管23包括上部大管徑等徑直管23a和下部小管徑等徑直管23b，并且上部大管徑等徑直管23a的底端可與下部小管徑等徑直管23b的頂端通過變徑直管23c連接，這有助于載氣與粉煤更大程度分離，使更多的粉煤沿第二環(huán)形腔體2b向下運(yùn)動(dòng)，而更多的載氣沿第三環(huán)形腔體2c向下運(yùn)動(dòng)，從而消除了大量載氣占據(jù)第二環(huán)形腔體2b空間影響粉煤均布效果的問題。

在實(shí)際應(yīng)用中，所述的變徑管23通過定位螺栓與內(nèi)管21固定，定位螺栓最好布置兩層，并且每層最好4個(gè)，沿圓周方向均勻布置；通過定位螺栓對(duì)第二環(huán)形腔體2b進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證第二環(huán)形腔體2b沿圓周方向間隙相等。

3)所述的粉煤輸送管1可以為一路、二路或多路，優(yōu)選為三路，并且均布在環(huán)形粉煤腔2的圓周上，這有助于使進(jìn)入環(huán)形粉煤腔2的粉煤在圓周上分布更加均勻。

在實(shí)際應(yīng)用中，常壓輸送粉煤固氣體積比優(yōu)選為1:80～1:120(其中，固是粉煤，氣是載氣)，高壓輸送粉煤固氣體積比優(yōu)選為1:3～1:4，這有助于提高該氣化燒嘴裝置的噴口所噴出的粉煤在周向上的均布效果。

下面將詳述含有本發(fā)明噴頭3的氣化燒嘴裝置的工作原理。

1)噴頭3：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的噴頭3是一根從上向下管徑逐漸減小的彎管，并且該彎管的下端為下端粉煤噴口31，該彎管的側(cè)壁上設(shè)有至少一個(gè)側(cè)開粉煤噴口32，因此當(dāng)該噴頭3的上端與粉煤輸送管1連通后，進(jìn)入該噴頭3的載氣攜帶粉煤先從側(cè)開粉煤噴口32噴出一部分，剩余部分再從彎管下端的下端粉煤噴口31噴出，從而在粉煤輸送管1數(shù)量不變的情況下，增加了周向上向環(huán)形粉煤腔2內(nèi)噴入粉煤的粉煤噴口數(shù)量，這能夠使進(jìn)入環(huán)形粉煤腔2的粉煤在圓周上分布更加均勻，有助于提高該氣化燒嘴裝置的噴口所噴出的粉煤在周向上的均布效果。同時(shí)，由于本發(fā)明所提供的噴頭3是一根從上向下管徑逐漸減小的彎管，因此當(dāng)一部分載氣攜帶粉煤從側(cè)開粉煤噴口32噴出后，剩余部分載氣攜帶粉煤的動(dòng)能并未減弱，反而大幅提高，噴出動(dòng)能增大，撞擊環(huán)形粉煤腔2的壁面后分散效果也就更好，這進(jìn)一步提高了該氣化燒嘴裝置的噴口所噴出的粉煤在周向上的均布效果。

2)環(huán)形粉煤腔2：

在現(xiàn)有技術(shù)中，載氣攜帶粉煤直接噴入環(huán)形粉煤腔2的第一環(huán)形腔體2a后，載氣與粉煤混合物切向速度會(huì)大幅衰減，不利于圓周流化，粉煤在周方向上的均布效果并不理想。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的環(huán)形粉煤腔2在內(nèi)管21與外管22之間增設(shè)了上部管徑大、下部管徑小的變徑管23，從而將現(xiàn)有的第一環(huán)形腔體2a分隔成第二環(huán)形腔體2b和第三環(huán)形腔體2c這兩個(gè)腔體；當(dāng)載氣攜帶粉煤直接噴入環(huán)形粉煤腔2的第二環(huán)形腔體2b上部，氣粉混合物在收縮環(huán)腔和離心力作用下，旋轉(zhuǎn)圈數(shù)增加，切向速度衰減降低，充分利用混合物動(dòng)能實(shí)現(xiàn)圓周流化，氣粉混合物撞擊變徑管23的上部壁面后，大部分粉煤顆粒速度迅速衰減并在慣性和自重作用下沿第二環(huán)形腔體2b向下運(yùn)動(dòng)，形成粉煤流f1；而依靠變徑管23的阻擋以及第二環(huán)形腔體2b和第三環(huán)形腔體2c這兩個(gè)通道的阻力平衡，70％～80％的載氣向變徑管23頂部折流溢出并沿第三環(huán)形腔體2c向下運(yùn)動(dòng)，形成載氣流f2；此后粉煤流f1與載氣流f2在該環(huán)形粉煤腔2的底端出口(即氣化燒嘴裝置的噴口)處匯聚形成粉煤氣流f噴出。

以上方案實(shí)現(xiàn)了載氣與粉煤的隔離輸送，降低了各自通道的流阻，使第二環(huán)形腔體2b以運(yùn)輸粉煤為主，而第三環(huán)形腔體2c以運(yùn)輸載氣為主，從而消除了大量載氣占據(jù)粉煤通道空間而引起的粉煤均布效果不佳的問題。同時(shí)，由于第二環(huán)形腔體2b的空間比現(xiàn)有的第一環(huán)形腔體2a的空間小，粉煤的通道流通面積減小，因此粉煤顆粒的速度大幅提高，從而可以有效消除因氣速降低而引起切向速度降低的問題，這進(jìn)一步提高了該氣化燒嘴裝置的噴口所噴出的粉煤在周向上的均布效果。

實(shí)施例2

將現(xiàn)有的氣化燒嘴裝置和本發(fā)明實(shí)施例所提供的氣化燒嘴裝置進(jìn)行以下對(duì)比實(shí)驗(yàn)：

將氣化燒嘴裝置的噴口所噴出的粉煤在圓周方向12等分，并統(tǒng)計(jì)每部分的粉煤占比，從而得到如圖7所示的氣化燒嘴裝置所噴出粉體的均布效果對(duì)比示意圖。

圖7中的曲線越平說明粉體圓周均布效果越好。由圖7可以看出：本發(fā)明實(shí)施例所提供的氣化燒嘴裝置其噴口所噴出的粉煤在周向上的均布效果遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有的氣化燒嘴裝置。

實(shí)施例3

將現(xiàn)有的氣化燒嘴裝置和本發(fā)明實(shí)施例所提供的氣化燒嘴裝置進(jìn)行以下對(duì)比實(shí)驗(yàn)：分別采用一路粉煤輸送管和三路粉煤輸送管進(jìn)行給粉，并檢測相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差，從而可以得到如下表1所示結(jié)果：

表1現(xiàn)有技術(shù)的氣化燒嘴裝置和本發(fā)明氣化燒嘴裝置的效果對(duì)比

由表1可以看出：與現(xiàn)有的氣化燒嘴相比，在采用一路粉煤輸送管給粉時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例所提供的氣化燒嘴裝置其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差可從80.9％降低至17.2％，而在采用三路粉煤輸送管給粉時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例所提供的氣化燒嘴裝置其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差可從33.1％降低至9.9％，顯然本發(fā)明實(shí)施例所提供的氣化燒嘴裝置其噴口所噴出的粉煤在周向上的均布效果遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有的氣化燒嘴裝置。

綜上可見，本發(fā)明實(shí)施例能夠大幅提高噴口所噴出的粉煤在周向上的均布效果，而且成本低廉、控制難度低。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定，對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)，這里無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。