一种可调整气化炉流场的粉煤烧嘴的制作方法

1.本实用新型涉及煤气化设备，具体地说是一种可调整气化炉流场的粉煤烧嘴。

背景技术：

2.粉煤加压气化工艺通常采用液态排渣和以渣抗渣技术。液态排渣打破了传统固定床气化工艺需在低于煤灰熔点下操作的限制，使炉内温度大幅提高，保证了碳的转化率。以渣抗渣则是利用液态渣在水冷壁表面凝固形成固态渣层，从而保护水冷壁免受火焰直接烧蚀的原理。无论是液态排渣技术还是以渣抗渣技术，炉内流场的分布情况将直接影响这两种技术的实际使用效果，而炉内流场的分布在燃烧室不变的情况下主要由粉煤烧嘴决定，传统粉煤烧嘴通常针对某类煤种进行专门设计，对煤种适应较差，当原料煤灰分、灰熔点出现变化时容易出现水冷壁热通量过高、渣口堵塞等一系列问题，影响气化炉运行的稳定性和经济性。
3.故如何保证渣口液态排渣顺畅，提高碳转率是目前亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

4.本实用新型的技术任务是提供一种可调整气化炉流场的粉煤烧嘴，来解决如何保证渣口液态排渣顺畅，提高碳转率的问题。
5.本实用新型的技术任务是按以下方式实现的，一种可调整气化炉流场的粉煤烧嘴，包括烧嘴外筒和烧嘴内筒，烧嘴内筒设置在烧嘴外筒内；烧嘴外筒内的中心位置设置有粉煤通道，粉煤通道沿烧嘴外筒的轴向设置且粉煤通道外侧设置有外环冷却水通道，粉煤通道内设置有螺旋条；
6.烧嘴内筒设置在粉煤通道内，烧嘴内筒的中心位置设置有内环氧气通道，内环氧气通道外侧设置有内环冷却水通道，内环冷却水通道外侧设置有中环氧气通道，中环氧气通道外侧设置有外环氧气通道；外环氧气通道的侧壁上开设有呈圆周分布的若干中环氧通道喷口；中环氧气通道和外环氧气通道内分别设置有定位块，起支撑中环氧气通道和外环氧气通道侧壁且防止振动的作用。
7.作为优选，所述螺旋条的螺旋角度为60
°
，使粉煤呈顺时针旋转，螺旋条与外环冷却水通道的内侧壁的间隙小于0.1mm，防止运行过程中烧嘴内筒振动。
8.更优地，所述中环氧通道喷口沿外环氧气通道的侧壁呈圆周分布，中环氧通道喷口设置有6-12个；
9.中环氧通道喷口是直径为10-20mm的斜孔，中环氧通道喷口的倾斜角度为15
°‑
45
°
，优选30
°
，使中环氧通道内的氧气进入外环氧通道后能沿逆时针旋转；
10.中环氧通道喷口与外环氧气通道的下边缘的距离为40-60mm，优选50mm；外环氧气通道出口处的侧壁向内环氧气通道的中心方向倾斜10
°‑
20
°
，优选15
°
。
11.更优地，所述定位块设置有两层，每层定位块均呈圆周分布，每层沿圆周分布4个，共计16个定位块。
12.更优地，所述外环冷却水通道一侧壁上开设有外环冷却水进口，外环冷却水通道相对的另一侧壁上开设有外环冷却水出口；
13.所述粉煤通道一侧壁处设置有粉煤进口，粉煤通道下端设置有粉煤出口。
14.更优地，所述内环氧气通道一端开设有内环氧气进口，内环氧气通道另一端开设有内环氧气出口；
15.所述内环冷却水通道一侧壁上开设有内环冷却水进口，内环冷却水通道相对的另一侧壁上开设有内环冷却水出口；
16.所述中环氧气通道的一侧壁上开设中环氧气进口，中环氧气通道的下端设置有中环氧气出口；
17.所述外环氧气通道的一侧壁上开设有外环氧气进口，外环氧气通道的下端设置有外环氧气出口。
18.作为优选，所述内环氧气通道连通有内环氧气管线，内环氧气管线上从氧气进口端到内环氧气通道处依次设置有切断阀一、调节阀一和切断阀二；
19.切断阀二靠近内环氧气通道的一侧处设置有二氧化碳或氮气扫气管线一，二氧化碳或氮气扫气管线一上设置有切断阀三；
20.调节阀一与切断阀一之间设置有大气放空管线一，大气放空管线一设置有切断阀四。
21.作为优选，所述中环氧气通道连通有中环氧气管线，中环氧气管线上从氧气进口端向中环氧气通道依次设置有切断阀五、调节阀二、切断阀六和氧气蒸汽混合器；
22.切断阀五与调节阀二之间设置有大气放空管线二，大气放空管线二上设置有切断阀七；
23.氧气蒸汽混合器上设置有蒸汽管线，蒸汽管线上设置有调节阀三。
24.作为优选，所述外环氧气通道连通有外环氧气管线，外环氧气管线上从氧气进口端向外环氧气通道依次设置有切断阀八、调节阀四和切断阀九；
25.切断阀九靠近外环氧气通道的一侧处设置有二氧化碳或氮气扫气管线二，二氧化碳或氮气扫气管线二上设置有切断阀十；
26.调节阀四与切断阀八之间设置有大气放空管线三，大气放空管线三上设置有切断阀十一。
27.作为优选，所述粉煤通道连通有粉煤管线，粉煤管线的进口端连通有给料罐，粉煤管线从给料罐到粉煤通道依次设置有切断阀十二、调节阀五、三通阀和切断阀十三；
28.切断阀十二与调节阀五之间设置有二氧化碳或氮气流速调节管线，二氧化碳或氮气流速调节管线上设置有调节阀六；
29.切断阀十三靠近粉煤通道的一侧设置有二氧化碳或氮气扫气管线三，二氧化碳或氮气扫气管线三上设置有切断阀十四；
30.三通阀连通有粉煤循环管线，粉煤循环管线连通有粉煤储罐，粉煤循环管线上设置有切断阀十五，切断阀十五靠近粉煤储罐的一侧设置有背压调节管线，背压调节管线上设置有调节阀七。
31.本实用新型的可调整气化炉流场的粉煤烧嘴具有以下优点：
32.(一)本实用新型可根据不同煤种调整气化炉内流场分布，可提高水冷壁保护渣层
厚度，使水冷壁热通量小于6.5mw，保证渣口液态排渣顺畅，同时可提高碳转率0.5-1％；
33.(二)本实用新型通过调整氧气的旋流强度，强化与粉煤的混合，有效提高了碳转化率；
34.(三)本实用新型的中环氧气通道经过呈30
°
角的中环氧通道喷口旋流进入外环氧气通道，螺旋向下喷出烧嘴，外环氧则垂直向下喷出烧嘴，通过调整中环氧气和外环氧的比例可以控制出外环氧通道氧气的旋流强度，进而改变燃烧室内的流场；氧气旋流强度越高，出烧嘴后与煤粉的混合更好，但反应高温区会离烧嘴头部越近，对烧嘴使用寿命影响较大，因此需要设置合理的旋流强度；同时煤炭挥发分高低与气化难易程度成正比，越容易气化的煤粉出烧嘴后与氧气的反应越快，使反应高温区更加靠近烧嘴头部，因此挥发分高的煤种需选择较低的旋流强度，挥发分低的煤种需选择较高的旋流强度；
35.(四)本实用新型在粉煤通道内安装螺旋条，使粉煤呈顺时针旋转，同时螺旋条与外环冷却水通道的内侧壁的间隙小于0.1mm，防止运行过程中烧嘴内筒振动；
36.(五)本实用新型在中环氧气通道和外环氧气通道内安装定位块，起到支撑中环氧气通道和外环氧气通道内侧壁的作用，避免运行过程中受气流流动影响会出现振动现象。
37.本实用新型具有设计合理、结构简单、易于加工、体积小、使用方便、一物多用等特点，因而，具有很好的推广使用价值。
附图说明
38.下面结合附图对本实用新型进一步说明。
39.附图1为可调整气化炉流场的粉煤烧嘴的结构示意图；
40.附图2为烧嘴外筒的结构示意图；
41.附图3为烧嘴内筒的结构示意图；
42.附图4为附图1中a处的局部放大图；
43.附图5为沿附图4中b-b线的剖视图；
44.附图6为可调整气化炉流场的粉煤烧嘴的管线示意图。
45.图中：1、内环氧气通道，2、内环冷却水通道，3、中环氧气通道，4、外环氧气通道，5、粉煤通道，6、外环冷却水通道，7、螺旋条，8、中环氧通道喷口，9、定位块，10、外环冷却水进口，11、外环冷却水出口，12、粉煤进口，13、粉煤出口，14、内环氧气进口，15、内环氧气出口，16、内环冷却水进口，17、内环冷却水出口，18、中环氧气进口，19、中环氧气出口，20、外环氧气进口，21、外环氧气出口，22、内环氧气管线，23、切断阀一，24、调节阀一，25、切断阀二，26、二氧化碳或氮气扫气管线一，27、切断阀三，28、大气放空管线一，29、切断阀四，30、中环氧气管线，31、切断阀五，32、调节阀二，33、切断阀六，34、氧气蒸汽混合器，35、大气放空管线二，36、切断阀七，37、蒸汽管线，38、调节阀三，39、外环氧气管线，40、切断阀八，41、调节阀四，42、切断阀九，43、二氧化碳或氮气扫气管线二，44、切断阀十，45、大气放空管线三，46、切断阀十一，47、粉煤管线，48、给料罐，49、切断阀十二，50、调节阀五，51、三通阀，52、切断阀十三，53、二氧化碳或氮气流速调节管线，54、调节阀六，55、二氧化碳或氮气扫气管线三，56、切断阀十四，57、粉煤循环管线，58、粉煤储罐，59、切断阀十五，60、背压调节管线，61、调节阀七。
具体实施方式
46.参照说明书附图和具体实施例对本实用新型的一种可调整气化炉流场的粉煤烧嘴作以下详细地说明。
47.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述。而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
48.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
49.实施例：
50.如附图1所示，本实施例提供了一种可调整气化炉流场的粉煤烧嘴，其结构包括烧嘴外筒和烧嘴内筒，烧嘴内筒安装在烧嘴外筒内且烧嘴内筒与烧嘴外筒通过法兰连接；如附图2所示，烧嘴外筒内的中心位置设有粉煤通道5，粉煤通道5一侧壁处开设有粉煤进口12，粉煤通道5下端开设有粉煤出口13。粉煤通道5沿烧嘴外筒的轴向设置且粉煤通道5外侧设有外环冷却水通道6，外环冷却水通道6一侧壁上开设有外环冷却水进口10，外环冷却水通道6相对的另一侧壁上开设有外环冷却水出口11；粉煤通道5内安装有螺旋条7，螺旋条7的螺旋角度为60
°
，使粉煤呈顺时针旋转，螺旋条7与外环冷却水通道6的内侧壁的间隙小于0.1mm，防止运行过程中烧嘴内筒振动。
51.如附图3所示，本实施例中的烧嘴内筒安装在粉煤通道5内，烧嘴内筒的中心位置设有内环氧气通道1，内环氧气通道1一端开设有内环氧气进口14，内环氧气通道1另一端开设有内环氧气出口15；内环氧气通道1外侧设有内环冷却水通道2，内环冷却水通道2一侧壁上开设有内环冷却水进口16，内环冷却水通道2相对的另一侧壁上开设有内环冷却水出口17；内环冷却水通道2外侧设有中环氧气通道3，中环氧气通道3的一侧壁上开设中环氧气进口18，中环氧气通道3的下端开设有中环氧气出口19；中环氧气通道3外侧设有外环氧气通道4，外环氧气通道4的一侧壁上开设有外环氧气进口20，外环氧气通道4的下端开设有外环氧气出口21。
52.如附图4和5所示，外环氧气通道4的侧壁上开设有呈圆周分布的若干中环氧通道喷口8；中环氧通道喷口8沿外环氧气通道4的侧壁呈圆周分布，中环氧通道喷口8设有6-12个；中环氧通道喷口8是直径为10-20mm的斜孔，中环氧通道喷口8的倾斜角度为30
°
，使中环氧通道3内的氧气进入外环氧气通道4后能沿逆时针旋转；中环氧通道喷口8与外环氧气通道4的下边缘的距离为50mm；外环氧气通道4出口处的侧壁向内环氧气通道1的中心方向倾斜15
°
。中环氧气通道3和外环氧气通道4内分别安装有定位块9，起支撑中环氧气通道3和外环氧气通道4侧壁且防止振动的作用。定位块9设置有两层，每层定位块9均呈圆周分布，每层沿圆周分布4个，共计16个定位块9。
53.如附图6所示，本实施例中的内环氧气通道1连通有内环氧气管线22，内环氧气管
线22上从氧气进口端到内环氧气通道1处依次安装有切断阀一23、调节阀一24和切断阀二25；切断阀二25靠近内环氧气通道1的一侧处连通有二氧化碳或氮气扫气管线一26，二氧化碳或氮气扫气管线一26上安装有切断阀三27；调节阀一24与切断阀一23之间安装有大气放空管线一28，大气放空管线一28安装有切断阀四29。
54.氧气经过切断阀一23，随后经过调节阀一24调节流量，再经过切断阀二25进入粉煤烧嘴的内环氧气通道1。
55.本实施例中的中环氧气通道3连通有中环氧气管线30，中环氧气管线30上从氧气进口端向中环氧气通道3依次安装有切断阀五31、调节阀二32、切断阀六33和氧气蒸汽混合器34；切断阀五31与调节阀二32之间连通有大气放空管线二35，大气放空管线二35上安装有切断阀七36；氧气蒸汽混合器34上安装有蒸汽管线37，蒸汽管线37上安装有调节阀三38。
56.氧气经过切断阀五31，随后经过调节阀二32调节流量，再经过切断阀六33进入氧气蒸汽混合器34，最后进入粉煤烧嘴的中环氧气通道3。
57.本实施例中的外环氧气通道4连通有外环氧气管线39，外环氧气管线39上从氧气进口端向外环氧气通道4依次安装有切断阀八40、调节阀四41和切断阀九42；切断阀九42靠近外环氧气通道4的一侧处连通有二氧化碳或氮气扫气管线二43，二氧化碳或氮气扫气管线二43上安装有切断阀十44；调节阀四41与切断阀八40之间连通有大气放空管线三45，大气放空管线三45安装有切断阀十一46。
58.氧气经过切断阀八40，随后经过调节阀四41调节流量，再经过切断阀九42进入粉煤烧嘴的外环氧气通道4。
59.本实施例中的粉煤通道5连通有粉煤管线47，粉煤管线47的进口端连通有给料罐48，粉煤管线47从给料罐48到粉煤通道5依次安装有切断阀十二49、调节阀五50、三通阀51和切断阀十三52；切断阀十二49与调节阀五50之间连通有二氧化碳或氮气流速调节管线53，二氧化碳或氮气流速调节53上安装有调节阀六54；切断阀十三52靠近粉煤通道5的一侧连通有二氧化碳或氮气扫气管线三55，二氧化碳或氮气扫气管线三55上安装有切断阀十四56；三通阀51连通有粉煤循环管线57，粉煤循环管线57连通有粉煤储罐58，粉煤循环管线57上安装有切断阀十五59，切断阀十五59靠近粉煤储罐58的一侧连通有背压调节管线60，背压调节管线60上安装有调节阀七61。
60.煤粉来自粉煤给料罐48经过切断阀十二49后经过调节阀五50调节流量，再经过三通阀51、切断阀十三52进入粉煤烧嘴的粉煤通道5。三通阀51可换向至粉煤循环管线57。
61.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

技术特征：

1.一种可调整气化炉流场的粉煤烧嘴，其特征在于，包括烧嘴外筒和烧嘴内筒，烧嘴内筒设置在烧嘴外筒内；烧嘴外筒内的中心位置设置有粉煤通道，粉煤通道沿烧嘴外筒的轴向设置且粉煤通道外侧设置有外环冷却水通道，粉煤通道内设置有螺旋条；烧嘴内筒设置在粉煤通道内，烧嘴内筒的中心位置设置有内环氧气通道，内环氧气通道外侧设置有内环冷却水通道，内环冷却水通道外侧设置有中环氧气通道，中环氧气通道外侧设置有外环氧气通道；外环氧气通道的侧壁上开设有呈圆周分布的若干中环氧通道喷口；中环氧气通道和外环氧气通道内分别设置有定位块。2.根据权利要求1所述的可调整气化炉流场的粉煤烧嘴，其特征在于，所述螺旋条的螺旋角度为60
°
，螺旋条与外环冷却水通道的内侧壁的间隙小于0.1mm。3.根据权利要求1或2所述的可调整气化炉流场的粉煤烧嘴，其特征在于，所述中环氧通道喷口沿外环氧气通道的侧壁呈圆周分布，中环氧通道喷口设置有6-12个；中环氧通道喷口是直径为10-20mm的斜孔，中环氧通道喷口的倾斜角度为15
°‑
45
°
；中环氧通道喷口与外环氧气通道的下边缘的距离为40-60mm；外环氧气通道出口处的侧壁向内环氧气通道的中心方向倾斜10
°‑
20
°
。4.根据权利要求3所述的可调整气化炉流场的粉煤烧嘴，其特征在于，所述定位块设置有两层，每层定位块均呈圆周分布。5.根据权利要求4所述的可调整气化炉流场的粉煤烧嘴，其特征在于，所述外环冷却水通道一侧壁上开设有外环冷却水进口，外环冷却水通道相对的另一侧壁上开设有外环冷却水出口；所述粉煤通道一侧壁处设置有粉煤进口，粉煤通道下端设置有粉煤出口。6.根据权利要求5所述的可调整气化炉流场的粉煤烧嘴，其特征在于，所述内环氧气通道一端开设有内环氧气进口，内环氧气通道另一端开设有内环氧气出口；所述内环冷却水通道一侧壁上开设有内环冷却水进口，内环冷却水通道相对的另一侧壁上开设有内环冷却水出口；所述中环氧气通道的一侧壁上开设中环氧气进口，中环氧气通道的下端设置有中环氧气出口；所述外环氧气通道的一侧壁上开设有外环氧气进口，外环氧气通道的下端设置有外环氧气出口。7.根据权利要求1所述的可调整气化炉流场的粉煤烧嘴，其特征在于，所述内环氧气通道连通有内环氧气管线，内环氧气管线上从氧气进口端到内环氧气通道处依次设置有切断阀一、调节阀一和切断阀二；切断阀二靠近内环氧气通道的一侧处设置有二氧化碳或氮气扫气管线一，二氧化碳或氮气扫气管线一上设置有切断阀三；调节阀一与切断阀一之间设置有大气放空管线一，大气放空管线一设置有切断阀四。8.根据权利要求1所述的可调整气化炉流场的粉煤烧嘴，其特征在于，所述中环氧气通道连通有中环氧气管线，中环氧气管线上从氧气进口端向中环氧气通道依次设置有切断阀五、调节阀二、切断阀六和氧气蒸汽混合器；切断阀五与调节阀二之间设置有大气放空管线二，大气放空管线二上设置有切断阀七；
氧气蒸汽混合器上设置有蒸汽管线，蒸汽管线上设置有调节阀三。9.根据权利要求1所述的可调整气化炉流场的粉煤烧嘴，其特征在于，所述外环氧气通道连通有外环氧气管线，外环氧气管线上从氧气进口端向外环氧气通道依次设置有切断阀八、调节阀四和切断阀九；切断阀九靠近外环氧气通道的一侧处设置有二氧化碳或氮气扫气管线二，二氧化碳或氮气扫气管线二上设置有切断阀十；调节阀四与切断阀八之间设置有大气放空管线三，大气放空管线三上设置有切断阀十一。10.根据权利要求1所述的可调整气化炉流场的粉煤烧嘴，其特征在于，所述粉煤通道连通有粉煤管线，粉煤管线的进口端连通有给料罐，粉煤管线从给料罐到粉煤通道依次设置有切断阀十二、调节阀五、三通阀和切断阀十三；切断阀十二与调节阀五之间设置有二氧化碳或氮气流速调节管线，二氧化碳或氮气流速调节管线上设置有调节阀六；切断阀十三靠近粉煤通道的一侧设置有二氧化碳或氮气扫气管线三，二氧化碳或氮气扫气管线三上设置有切断阀十四；三通阀连通有粉煤循环管线，粉煤循环管线连通有粉煤储罐，粉煤循环管线上设置有切断阀十五，切断阀十五靠近粉煤储罐的一侧设置有背压调节管线，背压调节管线上设置有调节阀七。

技术总结

本实用新型公开了一种可调整气化炉流场的粉煤烧嘴，属于煤气化设备，本实用新型要解决的技术问题为如何保证渣口液态排渣顺畅，提高碳转率，技术方案为：包括烧嘴外筒和烧嘴内筒，烧嘴内筒设置在烧嘴外筒内；烧嘴外筒内的中心位置设置有粉煤通道，粉煤通道沿烧嘴外筒的轴向设置且粉煤通道外侧设置有外环冷却水通道，粉煤通道内设置有螺旋条；烧嘴内筒设置在粉煤通道内，烧嘴内筒的中心位置设置有内环氧气通道，内环氧气通道外侧设置有内环冷却水通道，内环冷却水通道外侧设置有中环氧气通道，中环氧气通道外侧设置有外环氧气通道；外环氧气通道的侧壁上开设有呈圆周分布的若干中环氧通道喷口；中环氧气通道和外环氧气通道内分别设置有定位块。内分别设置有定位块。内分别设置有定位块。