上部錐角β 下部錐角
【具體實(shí)施方式】
[0045]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說(shuō)明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限制本實(shí)用新型。
[0046]在本實(shí)用新型中，在未作相反說(shuō)明的情況下，使用的方位詞如“上、下、頂、底”通常是針對(duì)附圖所示的方向而言的，或者是針對(duì)豎直、垂直或重力方向上而言的，或者是相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)備在正常使用狀態(tài)下的各部件相互位置關(guān)系描述用詞；同樣地，為便于理解和描述，“內(nèi)、外”是指相對(duì)于各部件本身的輪廓的內(nèi)、外，但上述方位詞并不用于限制本實(shí)用新型。
[0047]如圖3和圖4所示，本實(shí)用新型公開了一種氣化燒嘴，該氣化燒嘴包括燒嘴座1、中心噴管2和多根斜向噴管3，中心噴管2從燒嘴座I的外側(cè)垂直地穿入該燒嘴座I內(nèi)，多根斜向噴管3圍繞中心噴管2對(duì)稱布置并從外側(cè)傾斜地穿入燒嘴座I內(nèi)。由中心噴管2導(dǎo)入的中心流與由斜向噴管3導(dǎo)入的斜向流能夠在燒嘴座I內(nèi)側(cè)的交匯點(diǎn)P處對(duì)撞并燃燒氣化，燒嘴座I的內(nèi)側(cè)還形成有環(huán)繞交匯點(diǎn)P設(shè)置的周向防護(hù)層，以主要抑制斜向流，包括燃燒后氣體對(duì)氣化爐5的爐壁的沖擊。
[0048]其中，為提高氣化效率，強(qiáng)化傳質(zhì)傳熱，在現(xiàn)有的燃料與氣化劑(例如氧氣)同軸式輸送的基礎(chǔ)上，改進(jìn)為分別以中心流和斜向流的形式通過(guò)中心噴管2和斜向噴管3中噴出，進(jìn)而在燒嘴座I的內(nèi)側(cè)的交匯點(diǎn)P處發(fā)生對(duì)撞并燃燒氣化，兩股射流的對(duì)撞可使得固體顆粒燃料更均勻地分散并快速混合到氣相介質(zhì)中，燃料與氣化劑之間相較于同軸射流結(jié)構(gòu)具有更好的混合效果。而且交匯點(diǎn)P在燒嘴座I的內(nèi)側(cè)一定距離上，可減少返混，還避免了對(duì)燒嘴本身造成高溫?fù)p壞。對(duì)撞后速率相對(duì)降低，也減小了燃燒火焰的長(zhǎng)度，從而減小所需的氣化爐體積。
[0049]但是，由于斜向噴管3噴出的斜向流一般具有較高速度，即使在對(duì)撞燃燒后有一定減速，但仍然具有相當(dāng)速度，可對(duì)氣化爐5的爐壁造成一定的沖擊損壞，尤其是長(zhǎng)期作用下，維護(hù)成本也較高，或者需要增大氣化爐的爐膛體積以避開沖擊。在本實(shí)用新型中，為此還特別設(shè)置了圍繞交匯點(diǎn)P的周向防護(hù)層，以防止高速的斜向流沖擊氣化爐爐壁。
[0050]如圖3和圖4所示，作為周向防護(hù)層的一種優(yōu)選實(shí)施方式，設(shè)計(jì)為內(nèi)置耐熱材料41的筒狀防護(hù)罩4，該防護(hù)罩4的頂端連接于燒嘴座I的內(nèi)側(cè)壁13，防護(hù)罩4的內(nèi)環(huán)壁上嵌有沿該內(nèi)環(huán)壁連續(xù)布置的冷卻液盤管42，該冷卻液盤管42可通過(guò)銷釘?shù)裙潭ㄟB接于外部覆蓋的冷卻液管防護(hù)層43 (如SiC澆注料等)上。其中，筒狀防護(hù)罩4與燒嘴座I連為一體，防護(hù)罩4內(nèi)形成高溫燃料燃燒氣化通道，高溫燃燒氣體作用在防護(hù)罩4的內(nèi)環(huán)壁上，也就是冷卻液管防護(hù)層43上，通過(guò)冷卻液盤管42對(duì)冷卻液管防護(hù)層43持續(xù)降溫。高溫燃燒氣體作用于內(nèi)環(huán)壁后，速度和溫度大大減小，從而有效地避免斜向流和高溫燃燒氣體對(duì)氣化爐爐壁的沖蝕。
[0051]具體地，在防護(hù)罩4內(nèi)，由內(nèi)環(huán)壁圍繞的內(nèi)腔室(即高溫燃料燃燒氣化通道)包括頂端呈擴(kuò)口狀的上部圓錐臺(tái)內(nèi)腔室A和底端呈擴(kuò)口狀的下部圓錐臺(tái)內(nèi)腔室B，中心噴管2和多根斜向噴管3均連通至上部圓錐臺(tái)內(nèi)腔室A，交匯點(diǎn)P則優(yōu)選地位于下部圓錐臺(tái)內(nèi)腔室B內(nèi)。這樣，斜向流和中心流穿過(guò)上部圓錐臺(tái)內(nèi)腔室A匯集到交匯點(diǎn)P處。上部圓錐臺(tái)內(nèi)腔室A的頂端擴(kuò)口便于容納中心流和兩股斜向流，上部圓錐臺(tái)內(nèi)腔室A的底端漸縮口有利于中心流與斜向流的混合。在交匯點(diǎn)P處，碰撞燃燒后的高溫氣體經(jīng)由下部圓錐臺(tái)內(nèi)腔室B的底端擴(kuò)口向外擴(kuò)散，下部圓錐臺(tái)內(nèi)腔室B的內(nèi)壁面對(duì)擴(kuò)散的高溫氣體以及部分斜向流具有阻擋沖擊作用。其中，斜向噴管3相對(duì)于中心噴管2的傾斜角度、上部圓錐臺(tái)內(nèi)腔室A的上部錐角α和下部圓錐臺(tái)內(nèi)腔室B的下部錐角β均可根據(jù)工藝需要進(jìn)行設(shè)計(jì)或現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，可以為90°?160°。當(dāng)然，此處的防護(hù)罩4的結(jié)構(gòu)僅作列舉，例如若有具體需要，交匯點(diǎn)P也可設(shè)置在上部圓錐臺(tái)內(nèi)腔室A內(nèi)。
[0052]在交匯點(diǎn)P處的碰撞燃燒勢(shì)必產(chǎn)生很大的熱量，對(duì)防護(hù)罩4的內(nèi)環(huán)壁形成炙烤，也同樣對(duì)附近的燒嘴座1、中心噴管2和斜向噴管3帶來(lái)高溫影響，因而有必要進(jìn)行快速和有效地冷卻，并保持燒嘴座I的操作溫度。為此，圖3和圖4所示的燒嘴座I內(nèi)設(shè)有環(huán)繞中心噴管2的第一冷卻腔室11和環(huán)繞多根斜向噴管3的第二冷卻腔室12，該第二冷卻腔室12優(yōu)選地與相鄰的冷卻液盤管42連通。第一冷卻腔室11和第二冷卻腔室12上分別連有獨(dú)立的進(jìn)水口和出水口。當(dāng)然，第一冷卻腔室11和第二冷卻腔室12既可相互分隔，可作為獨(dú)立的冷卻腔室，也可相互連通，根據(jù)具體需要設(shè)計(jì)。
[0053]作為周向防護(hù)層的另一種實(shí)施方式，周向防護(hù)層也不必要求必須是實(shí)物罩體，其可以是氣體防護(hù)層。例如，燒嘴座I的內(nèi)側(cè)壁13可連接有惰性氣體噴管，以噴射出作為周向防護(hù)層的惰性氣體防護(hù)層。如圖9所示，當(dāng)氣化燒嘴設(shè)置在氣化爐的爐頂時(shí)，形成氣體防護(hù)罩4的惰性氣體噴管可沿氣化爐的周向布置，形成周向的環(huán)向氣流，以保護(hù)氣化爐的周向內(nèi)爐壁。優(yōu)選地，惰性氣體防護(hù)層為CO2氣體防護(hù)層。所述惰性氣體噴管周向設(shè)置在靠近氣化爐爐壁與燒嘴座的所述內(nèi)側(cè)的交匯處，以便更好地防止高速的斜向流對(duì)氣化爐爐壁的沖擊與腐蝕。即惰性氣體噴管噴出C02，CO2能夠與爐壁附著的未燃盡碳顆粒反應(yīng)生成CO，同時(shí)吸收熱量，對(duì)氣化爐的爐壁降溫，進(jìn)一步保護(hù)爐壁。
[0054]可選擇的，由中心噴管2導(dǎo)入的中心流可以是氣化劑射流，則由斜向噴管3導(dǎo)入的斜向流為燃料流。但在圖3和圖4所示的實(shí)施方式中，由斜向噴管3導(dǎo)入的斜向流為氣化劑射流。
[0055]在此基礎(chǔ)上，在中心噴管2噴入的燃料流首先與一次氣化劑射流初步混合，再與二次氣化劑射流對(duì)撞混合，以達(dá)到更好的均勻混合效果。具體地，中心噴管2可包括同軸套設(shè)的外噴管21和內(nèi)噴管22，外噴管21的外端和內(nèi)噴管22的外端中的一者通入燃料，另一者通入一次氣化劑射流，外噴管21和內(nèi)噴管22的外端通過(guò)連接法蘭6固接并對(duì)外封閉外噴管21與內(nèi)噴管22之間的環(huán)形空間，夕卜噴管21和內(nèi)噴管22的穿入燒嘴座I的內(nèi)端均設(shè)有噴頭。噴頭可單獨(dú)存在，并與導(dǎo)管相連以組成外噴管21或內(nèi)噴管22。也可如圖3和圖4所示，導(dǎo)管的內(nèi)端部分設(shè)計(jì)為橫截面漸縮的收口形狀，以形成噴頭，圖中的噴頭的收口錐角為50°左右。收口錐角視具體情況而定，可以為10°?60°。此外，內(nèi)噴管22的內(nèi)端噴頭相對(duì)于燒嘴座I的內(nèi)側(cè)壁13向該燒嘴座I內(nèi)回縮一定距離，使得內(nèi)端噴頭與內(nèi)側(cè)壁13之間的內(nèi)縮空間形成為預(yù)混區(qū)C。
[0056]這樣，由外噴管21和內(nèi)噴管22導(dǎo)入的一次氣化劑射流和燃料流均可在噴頭處加速噴出，進(jìn)而在預(yù)混區(qū)C內(nèi)預(yù)混后成為中心混合流后排出燒嘴。此時(shí)由斜向噴管3導(dǎo)入的斜向流為二次氣化劑射流，該中心混合流與二次氣化劑射流匯集于交匯點(diǎn)P處再次混合。這樣，通過(guò)預(yù)混合可使得混合更均勻，燃燒更充分，通過(guò)兩級(jí)混合方式達(dá)到最優(yōu)的混合效果。
[0057]特別的，如圖5所示，外噴管21的外端可設(shè)有偏離中心的切向入口 23，通過(guò)該切向入口 23進(jìn)入的流體(例如氧氣流)能夠在外噴管21與內(nèi)噴管22之間的環(huán)形空間內(nèi)形成旋流。同樣地，也可在內(nèi)噴管22的外端設(shè)置類似的切向入口，通過(guò)該切向入口進(jìn)入的流體(例如燃料流)形成為旋流。以旋流形式從噴口噴出的流體能夠在預(yù)混區(qū)C內(nèi)進(jìn)一步增加混合效果。
[0058]同理，如圖6所示，在內(nèi)噴管22的外壁面上也可設(shè)有沿軸向呈螺旋狀延伸的導(dǎo)向葉片24，以引導(dǎo)由外噴管21進(jìn)入的流體能夠在外噴管21與內(nèi)噴管22之間形成旋流。參見圖7