一種氣化燒嘴和氣化爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于煤氣化領域，具體地，涉及一種氣化爐及其氣化燒嘴。
【背景技術】
[0002]煤的清潔高效利用是目前煤炭科學研宄最重要的課題，煤氣化是煤清潔高效利用的最重要途徑，也是一切煤化工項目的源頭。其中，氣化燒嘴是整個氣化爐的關鍵設備之一，氣化燒嘴技術的發(fā)展直接決定了氣化技術的運行穩(wěn)定性和可靠性。
[0003]圖1和圖2展示了現(xiàn)有技術中常見的兩種氣化燒嘴結構。圖1為CN 102583243 A中所示的同軸式射流氣化噴嘴，包括內燒嘴、中燒嘴和外燒嘴，并且在燒嘴的部分壁面上設有涂層以提高使用壽命。但這種傳統(tǒng)的同軸式射流氣化噴嘴在使用時，“火焰”的噴射距離較長，使得氣化爐內的耐火磚使用壽命較短。而且，這種噴嘴中的氣化劑與燃料的混合效果一般，燃料與氣化劑在氣化爐內會形成較大的渦流返混，以增加燃料的停留時間，這使得所需的氣化爐的反應器體積較大。
[0004]圖2為審定號為CN1015822的專利中所示的一種氣化噴嘴，其中的氣化劑射流和燃料流之間存在一定的夾角，但是二者的撞擊點(即燃燒區(qū))在燒嘴的前端，也稱燒嘴面。此類氣化噴嘴的缺點是因氣化工藝中高熱通量和潛在的腐蝕性環(huán)境極易在在燒嘴面造成損壞。為克服此缺陷，燒嘴結構就需要設計的較為復雜，甚至還需要在燒嘴前端外表面增設耐火襯或設置帶內冷通道的空心壁件，使冷卻流體在內冷通道中高速循環(huán)。
[0005]現(xiàn)有研宄已表明，當氣化溫度達到1400°C以上時，氣化的總體反應速度是基本不受溫度影響的，主要控制因素為氣固之間的傳質速率。因此，如何強化氣固之間的傳質是解決氣化效率低的關鍵途徑，從而也能降低停留時間，減少設備體積，降低設備投資等。對氣流床氣化爐而言，強化傳質傳熱的關鍵是讓固體顆粒均勻分散并快速混合到氣相介質中，同時盡量減少返混。
【實用新型內容】
[0006]為克服上述缺陷，本實用新型提供了一種氣化燒嘴及具有該氣化燒嘴的氣化爐，該氣化燒嘴結構相對簡單，具備更優(yōu)的混合效果，尤其是大大減少了對氣化爐爐壁的損傷，提高氣化爐的使用壽命。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種氣化燒嘴，該氣化燒嘴包括燒嘴座、中心噴管和多根斜向噴管，中心噴管從燒嘴座的外側垂直地穿入該燒嘴座內，多根斜向噴管圍繞中心噴管對稱布置并從外側傾斜地穿入燒嘴座內，由中心噴管導入的中心流與由斜向噴管導入的斜向流能夠在燒嘴座內側的交匯點處對撞并燃燒氣化，燒嘴座的內側還形成有環(huán)繞交匯點設置以抑制斜向流沖擊的周向防護層。
[0008]優(yōu)選地，周向防護層為內設耐熱材料的筒狀防護罩，該防護罩的頂端連接于燒嘴座的內側壁，防護罩的內環(huán)壁上嵌有沿該內環(huán)壁連續(xù)布置的冷卻液盤管，該冷卻液盤管外覆蓋有冷卻液管防護層。
[0009]更優(yōu)選地，在防護罩內，由內環(huán)壁圍繞的內腔室包括頂端呈擴口狀的上部圓錐臺內腔室和底端呈擴口狀的下部圓錐臺內腔室，中心噴管和多根斜向噴管均連通至上部圓錐臺內腔室，交匯點位于下部圓錐臺內腔室內。
[0010]更優(yōu)選地，燒嘴座內設有環(huán)繞中心噴管的第一冷卻腔室和環(huán)繞多根斜向噴管的第二冷卻腔室，該第二冷卻腔室與冷卻液盤管連通。
[0011]優(yōu)選地，燒嘴座的內側壁設置惰性氣體噴管，以噴射出作為周向防護層的惰性氣體防護層。
[0012]更優(yōu)選地，所述惰性氣體噴管周向設置在靠近氣化爐爐壁與燒嘴座的所述內側的交匯處，以便更好地防止高速的斜向流對氣化爐爐壁的沖擊與腐蝕。
[0013]同樣更優(yōu)選地，惰性氣體防護層為CO2氣體防護層。
[0014]可選擇地，由中心噴管導入的中心流為燃料流，由斜向噴管導入的斜向流為氣化劑射流。
[0015]優(yōu)選地，中心噴管包括套設的外噴管和內噴管，外噴管的外端和內噴管的外端中的一者通入燃料，另一者通入氣化劑形成一次氣化劑射流，外噴管和內噴管的穿入燒嘴座的內端均設有噴頭；內噴管的內端噴頭相對于燒嘴座的內側壁回縮至該燒嘴座內，使得內端噴頭與內側壁之間的內縮空間形成為預混區(qū)；
[0016]其中，由斜向噴管導入的斜向流為二次氣化劑射流，在預混區(qū)內，由外噴管或內噴管導入的一次氣化劑射流和燃料流混合成中心混合流，該中心混合流與二次氣化劑射流匯集于交匯點處。
[0017]可選擇地，外噴管的外端設有切向入口，通過該切向入口進入的流體能夠在外噴管與內噴管之間形成旋流。
[0018]可選擇地，內噴管的外壁面上設有沿軸向呈螺旋狀延伸的導向葉片，以引導由外噴管進入的流體能夠在外噴管與內噴管之間形成旋流。
[0019]可選擇地，內噴管的內端的外壁面上設有沿周向布置的多個螺旋槳葉，由外噴管進入的流體經(jīng)由相鄰的任意兩個螺旋槳葉之間的間隙通道以旋流形式進入預混區(qū)。
[0020]在上述基礎上，本實用新型還提供了一種氣化爐，該氣化爐的爐壁上和/或頂部設有根據(jù)本實用新型上述的氣化燒嘴。
[0021]優(yōu)選地，氣化爐的頂部可間隔布置有多個上述氣化燒嘴。
[0022]根據(jù)上述技術方案，在本實用新型的氣化燒嘴中，不同于傳統(tǒng)的同軸式射流氣化噴嘴，米用了圍繞中心噴管設置的多根斜向噴管，兩類噴管中噴出的中心流與斜向流在燒嘴座的內側發(fā)生對撞并燃燒氣化，從而避免了對燒嘴面或燒嘴本身造成損壞，對撞燃燒還能有效增強燃料顆粒的均勻分散效果以及與氣化劑的快速混合，對撞后速率降低，也減小了返混以及燃燒火焰的長度，從而減小所需的氣化爐體積，此外還特別設置了周向防護層以防止高速的斜向流對氣化爐爐壁的沖擊與腐蝕。
[0023]本實用新型的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0024]圖1和圖2為現(xiàn)有技術中的兩種氣化燒嘴的結構示意圖；
[0025]圖3為根據(jù)本實用新型的優(yōu)選實施方式的氣化燒嘴及其在氣化爐上的安裝結構的不意圖；
[0026]圖4與圖3類似，局部具體地顯示了氣化燒嘴的內部結構，尤其是展示了作為周向防護層的一種優(yōu)選實施方式的筒狀防護罩的具體結構以及冷卻結構；
[0027]圖5為具有切向入口的外噴管的俯視圖；
[0028]圖6為具有導向葉片的內噴管的立體視圖；
[0029]圖7為噴嘴端設有沿周向布置的螺旋槳葉的內噴管的截面圖；
[0030]圖8為根據(jù)本實用新型的氣化燒嘴在氣化爐爐壁上的安裝結構示意圖，立體地展示了四個斜向噴管圍繞中心噴管均勻布置；
[0031]圖9為根據(jù)本實用新型的七個氣化燒嘴在氣化爐爐壁上的安裝結構示意圖，其中還展示了形成惰性氣體的周向防護層的氣管布置。
[0032]附圖標記說曰月
[0033]I 燒嘴座2 中心噴管
[0034]3 斜向噴管4 防護罩
[0035]5 氣化爐6 連接法蘭
[0036]11 第一冷卻腔室 12第二冷卻腔室
[0037]13 內側壁21外噴管
[0038]22 內噴管23切向入口
[0039]24 導向葉片25螺旋槳葉
[0040]41 耐熱材料42冷卻液盤管
[0041]43 冷卻液管防護層 P 交匯點
[0042]A 上部圓錐臺內腔室B下部圓錐臺內腔室
[0043]C 預混區(qū)D 間隙通道
[0044]α