專利名稱：負荷可控式多通道液態(tài)燃料氣化燒嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液態(tài)燃料氣化燒嘴，尤其是一種負荷可控式多通道液態(tài)燃料氣化燒嘴。
背景技術(shù)：
煤等含碳燃料的清潔高效利用已逐漸成為當今能源利用的重要課題。燃料氣化制合成氣可為現(xiàn)代化工生產(chǎn)、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(簡稱IGCC發(fā)電)、煤間接液化以及煤制氫等系統(tǒng)提供龍頭技術(shù)。目前，煤等含碳燃料的氣化制合成氣技術(shù)通常分為兩類，一類是液態(tài)燃料氣化技術(shù)，另一種是干粉固體燃料氣化技術(shù)。作為氣化的關(guān)鍵部件之一，燒嘴技術(shù)的發(fā)展直接決定了液態(tài)燃料氣化技術(shù)的運行穩(wěn)定性和可靠性，燒嘴技術(shù)的落后嚴重制約了生產(chǎn)效率的提聞。
由于氣化爐內(nèi)反應(yīng)溫度高達1400°C，燒嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計不當，將會燒蝕其頭部，燒蝕氣化爐內(nèi)壁，產(chǎn)生嚴重后果。當燒嘴對液態(tài)燃料的霧化不夠充分時，將影響燃料的碳轉(zhuǎn)化率，降低合成氣有效氣體組分含量。當燒嘴頭部設(shè)計不合理時可能引起燒嘴頭部壁面材料的磨蝕，影響其使用壽命。另外，燒嘴頭部冷卻系統(tǒng)的冷卻效率直接影響燒嘴的長周期可靠運行。已有的專利技術(shù)如美國專利4736693、4858538、4443228和中國專利89104265等均采用中心噴管為直管式結(jié)構(gòu)的燒嘴，共同的缺點是物料在噴入反應(yīng)器之前缺少加速過程，離開燒嘴的速度低，霧化效果欠佳，且易于燒蝕燒嘴。美國專利3743606、3705108、4443230等采用中心管前端縮口的結(jié)構(gòu)來提高物流速度，中心噴管出口物流速度提高，使燒嘴霧化效果增強，但速度提高后將使燒嘴頭部磨蝕加速，影響了噴嘴的使用壽命。且對于單噴嘴頂置式氣化爐，頂部噴嘴出口物料流速過大將直接影響物料在氣化爐內(nèi)的停留時間，從而影響整體碳轉(zhuǎn)化率，而且其所采用的氣化燒嘴通常無法進行負荷調(diào)控。此外，現(xiàn)有工業(yè)應(yīng)用的液態(tài)燃料氣化燒嘴基本上都采用制作工藝相對簡單的盤管式水冷系統(tǒng)，如中國專利95111750. 5和200710037138. 9等，其主要存在頭部冷卻夾套結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，冷卻效果不佳的問題。而且采用三通道結(jié)構(gòu)設(shè)計，負荷調(diào)控能力較差，特別是針對整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電時，無法靈活調(diào)節(jié)氣化負荷來適應(yīng)電網(wǎng)峰值變化。綜上所述，解決液態(tài)燃料的高效霧化和燒嘴頭部冷卻等問題，是提高目前液態(tài)燃料氣化燒嘴使用性能的關(guān)鍵所在。因此，開發(fā)先進的負荷可控式長壽命高效霧化氣化燒嘴是提高我國液態(tài)燃料氣化技術(shù)可靠性的關(guān)鍵技術(shù)途徑之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的氣化燒嘴技術(shù)的負荷不易調(diào)控、燒嘴冷卻效果差和霧化性能不好等缺陷，提供一種負荷可控式多通道液態(tài)燃料氣化燒嘴。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的一種負荷可控式多通道液態(tài)燃料氣化燒嘴，其特點在于，其包括同軸的一燒嘴中心噴管、一第一燒嘴外環(huán)噴管、一第二燒嘴外環(huán)噴管、一第三燒嘴外環(huán)噴管和一燒嘴中心噴頭、一第一燒嘴外環(huán)噴頭、一第二燒嘴外環(huán)噴頭、一第三燒嘴外環(huán)噴頭、一旋流器以及一燒嘴冷卻系統(tǒng)；該燒嘴中心噴頭、該第一燒嘴外環(huán)噴頭、該第二燒嘴外環(huán)噴頭和該第三燒嘴外環(huán)噴頭分別為一個截頭的錐管；該第一燒嘴外環(huán)噴管套 在該燒嘴中心噴管外形成了一第一外環(huán)通道；該第二燒嘴外環(huán)噴管套在該第一燒嘴外環(huán)噴管外形成了一第二外環(huán)通道；該第三燒嘴外環(huán)噴管套在該燒嘴外第二環(huán)噴管外形成了一第三外環(huán)通道；該中心通道內(nèi)設(shè)有旋流器，該旋流器的外徑與該中心通道的內(nèi)徑相同，該旋流器包括若干旋流葉片；該燒嘴中心噴頭具有一燒嘴中心噴頭內(nèi)收縮半角α和一燒嘴中心噴頭外側(cè)傾角δ ;該第一燒嘴外環(huán)噴頭具有一第一燒嘴外環(huán)噴頭內(nèi)收縮半角β和一第一燒嘴外環(huán)噴頭外側(cè)傾角ε ；該第二燒嘴外環(huán)噴頭具有一第二燒嘴外環(huán)噴頭內(nèi)收縮半角μ ；該第三燒嘴外環(huán)噴頭具有一第三燒嘴外環(huán)噴頭外側(cè)傾角τ ；該燒嘴中心噴頭的噴口處設(shè)有一噴口直段，該燒嘴中心噴頭的噴口直徑d與噴口直段的高度h4的比例0<h4:d^ 10 ；該燒嘴中心噴頭的噴口端面與該第一燒嘴外環(huán)噴頭的噴口端面之間的距離Ii1為O < Ii1 < IOOmm ;該第一燒嘴外環(huán)噴頭的噴口端面與該第二燒嘴外環(huán)噴頭的噴口端面之間的距離h2 為 O < h2 < 60mm ；該第二燒嘴外環(huán)噴頭的噴口端面與該第三燒嘴外環(huán)噴頭的噴口端面之間的距離h3為O < h3 < 60mm。其中，上述各個噴頭的大端與各自通道的噴管相連接。其中，該燒嘴中心噴頭的噴口端面與該第一燒嘴外環(huán)噴頭的噴口端面之間的距離hj 為 I 20mm。其中，該第一燒嘴外環(huán)噴頭的噴口端面與該第二燒嘴外環(huán)噴頭的噴口端面之間的距離h2為I 20mm。其中，該第二燒嘴外環(huán)噴頭的噴口端面與該第三燒嘴外環(huán)噴頭的噴口端面之間的距離h3為I 20mm。其中，氣化劑從該燒嘴中心通道和該第二外環(huán)通道或該第三外環(huán)通道進入氣化爐，液態(tài)燃料通過該燒嘴的第一外環(huán)通道進入氣化爐，保護氣通過該第三外環(huán)通道進入氣化爐。其中，該燒嘴中心噴頭內(nèi)收縮半角α為5° ^30°，該燒嘴中心噴頭外側(cè)傾角δ為30° 15° ;該第一燒嘴外環(huán)噴頭內(nèi)收縮半角β為5° ^45°，該第一燒嘴外環(huán)噴頭外側(cè)傾角ε為30° 15° ;該第二燒嘴外環(huán)噴頭內(nèi)收縮半角μ為5° ^45° ;該第三燒嘴外環(huán)噴頭外側(cè)傾角τ為30° 15°。其中，該旋流器的中心樞軸的內(nèi)徑與外徑之比為O. 2、. 8，該旋流器的高度為5 100mm，該旋流器的旋流葉片數(shù)為2 20，所述旋流葉片的厚度為f25mm ;所述旋流葉片與該中心樞軸之間的夾角為15° 75°。
其中，該燒嘴冷卻系統(tǒng)包括設(shè)置在該外噴頭外側(cè)的一內(nèi)冷卻室、一與該內(nèi)冷卻室連通且環(huán)繞在該內(nèi)冷卻室外的外冷卻室、一冷卻室端面、一與該內(nèi)冷卻室連通的冷卻劑進口、一與該外冷卻室連通的冷卻劑出口、一冷卻室金屬分隔板、一冷卻室內(nèi)圈頂板、一冷卻室外圈頂板、一冷卻液入口通道、一冷卻液出口通道、一冷卻室外壁通道管和一冷卻室上部通道中間分隔板；冷卻劑進口和冷卻劑出口分別通過管道連接、設(shè)在該燒嘴與該氣化爐連接的法蘭處；該冷卻劑由該冷卻劑進口通道進入該內(nèi)冷卻室后以一定的流速旋轉(zhuǎn)流動至該外冷卻室后向上進入該冷卻室出口通道。冷卻劑可采用低溫冷卻水或其他冷卻介質(zhì)。該冷卻系統(tǒng)通過該冷卻室金屬隔板分為兩個空腔，即形成兩個環(huán)形冷卻空腔，即該內(nèi)冷卻室和該外冷卻室，冷卻劑從內(nèi)側(cè)低位入口進入，在內(nèi)、外環(huán)形通道環(huán)形繞流后經(jīng)外側(cè)高位出口流出；其中，該冷卻劑出口和該冷卻劑進口的的個數(shù)各為I飛個。其中，該氣化劑的流速為3(T300m/s，該液態(tài)燃料的流速為f 40m/s，該保護氣的流速為2(T250m/s ；50^100%的氣化劑由外環(huán)通道噴射進入氣化爐，0 50%氣化劑通過中心通道噴射進入氣化爐。液態(tài)燃料通過第一燒嘴外環(huán)通道噴射進入氣化爐后，在中心通道噴射出的高速旋流氣和外環(huán)通道噴射出的高速斜切氣的高速氣動力作用下，液態(tài)燃料被霧化成小液滴，并與氣化劑在燒嘴噴口處進行劇烈混合，同時在高溫下進行部分氧化反應(yīng)，即氣化反應(yīng)。所說的保護氣選自CO2、水蒸汽和N2或其混合物。通過調(diào)節(jié)液態(tài)燃料、氣化劑以及保護氣的比例、流速，可改變氣化火焰的形狀，關(guān)閉或調(diào)節(jié)相應(yīng)通道物流比例，可大幅調(diào)節(jié)燒嘴負荷。其中，該液態(tài)燃料包括液態(tài)碳氫質(zhì)燃料或可泵送的固態(tài)含碳物質(zhì)的漿料；該氣化劑是空氣、氧氣的體積分數(shù)大于21%的富氧空氣、氧氣體積分數(shù)大于98%的純氧、水蒸汽或二氧化碳中的一種或其混合物。將該負荷可控式多通道液態(tài)燃料氣化燒嘴安裝于氣化爐后，可用于液態(tài)燃料氣化制合成氣。其中，該固態(tài)含碳物質(zhì)的漿料選自煤粉、石油焦、生物質(zhì)或固態(tài)廢棄物。其中，該燒嘴的適用壓力O. Γ15. OMPa0本發(fā)明中，上述優(yōu)選條件在符合本領(lǐng)域常識的基礎(chǔ)上可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實施例。本發(fā)明的積極進步效果在于I)本發(fā)明所述的氣化燒嘴采用多通道結(jié)構(gòu)設(shè)計，夾式水冷卻系統(tǒng)，燒嘴總體結(jié)構(gòu)簡單，制作維護方便；可用于水煤漿、油焦?jié){、渣油、生物質(zhì)類與煤共成漿等漿體燃料的氣化制合成氣工藝，用途廣泛；2)本發(fā)明所述的氣化燒嘴設(shè)置了三個氣相通道，一個液態(tài)燃料通道，氣相通道中設(shè)有一個保護氣通道，通過改變各通道物流流量、流速和相對比例，總體上實現(xiàn)了燒嘴負荷的靈活調(diào)控；3)本發(fā)明所述的氣化燒嘴采用多通道結(jié)構(gòu)設(shè)計，并于中心通道內(nèi)設(shè)有旋流器，提高了燒嘴的整體霧化性能，對液態(tài)燃料的霧化更加充分，有助于提高氣化系統(tǒng)的碳轉(zhuǎn)化率，從而提聞?wù)w氣化效率；4)本發(fā)明所述燒嘴采用了夾套式冷卻系統(tǒng)設(shè)計，解決了盤管式冷卻系統(tǒng)中冷卻不均的問題，特別是燒嘴頭部的夾套式冷卻設(shè)計，大大提高了燒嘴頭部材料的冷卻效果，從而延長了燒嘴的使用壽命。


圖I是本發(fā)明的負荷可控式多通道液態(tài)燃料氣化燒嘴的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明燒嘴的頭部剖面示意圖。圖3是本發(fā)明燒嘴的頭部剖面局部結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明燒嘴的頭部冷卻夾套剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明的負荷可控式多通道液態(tài)燃料氣化燒嘴的旋流器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實施例，以詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案。實施例I圖f3是本發(fā)明的負荷可控式多通道液態(tài)燃料氣化燒嘴的外圍結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。所述的燒嘴包括保護吹掃氣入口 29、中心氧化劑入口 30、燃料入口 31、外環(huán)通道氧化劑入口 32、外環(huán)氧化劑或保護氣入口 33、冷卻劑入口 34、冷卻劑出口 35、連接法蘭36、同軸的燒嘴中心噴管6、第一燒嘴外環(huán)噴管5、第二燒嘴外環(huán)噴管4、第三燒嘴外環(huán)噴管3和燒嘴中心噴頭17、第一燒嘴外環(huán)噴頭18、第二燒嘴外環(huán)噴頭19、第三燒嘴外環(huán)噴頭20、旋流器11以及燒嘴冷卻系統(tǒng)。所說的燒嘴中心噴頭17、第一燒嘴外環(huán)噴頭18、第二燒嘴外環(huán)噴頭19和第三燒嘴外環(huán)噴頭20分別為一個截頭的錐管。第一燒嘴外環(huán)噴管5套在燒嘴中心噴管6外，形成了第一外環(huán)通道9 ;燒嘴的第二燒嘴外環(huán)噴管4套在第一燒嘴外環(huán)噴管5外，形成了第二外環(huán)通道8 ;第三燒嘴外環(huán)噴管3套在第二燒嘴外環(huán)噴管4外，形成了第三外環(huán)通道7。在中心通道10內(nèi)設(shè)有旋流器11，旋流器11的外徑與所述中心通道10的內(nèi)徑相同，中心通道中的旋流器11的中心樞軸27的內(nèi)徑與外徑之比為O. 2^0. 8。所說的旋流器包括若干旋流葉片28，旋流葉片28與所述中心樞軸27之間的夾角為15° 75° (見圖5)。所說的旋流器高度為5 100mm，旋流葉片數(shù)為2 20，葉片厚度為f 25mm。參見圖3，所說的燒嘴中心噴頭17具有燒嘴中心噴頭內(nèi)收縮半角α和燒嘴中心噴頭外側(cè)傾角5 , α為5。^30°，δ為30° 85°。該第一燒嘴外環(huán)噴頭18具有一第一燒嘴外環(huán)噴頭內(nèi)收縮半角β和第一燒嘴外環(huán)噴頭外側(cè)傾角ε，β為5° ^45°，ε為30° ^85° ;第二燒嘴外環(huán)噴頭19具有一第二燒嘴外環(huán)噴頭內(nèi)收縮半角μ，μ為5° ^45° ；第三燒嘴外環(huán)噴頭20具有一第三燒嘴外環(huán)噴頭外側(cè)傾角τ，τ為30° 85°。所說的燒嘴中心噴頭17的噴口處設(shè)有噴口直段，燒嘴中心噴頭的噴口直徑d與噴口直段的高度h4的比例，即h4:d=(TlO。所說的燒嘴中心噴頭17的噴口端面與第一燒嘴外環(huán)噴頭18的噴口端面之間的距離Ill為(TlOOmm，優(yōu)選為f 20mm。所說的第一燒嘴外環(huán)噴頭18的噴口端面與第二燒嘴外環(huán)噴頭19的噴口端面之間的距離h2為(TeOmm，優(yōu)選為f 20mm。所說的第二燒嘴外環(huán)噴頭19的噴口端面與第三燒嘴外環(huán)噴頭20的噴口端面之間的距離h3為(TeOmm，有選為f 20mm。參見圖2和圖4，所說的燒嘴冷卻系統(tǒng)，包括環(huán)繞在第三燒嘴外噴頭20外側(cè)的內(nèi)冷卻室16、與內(nèi)冷卻室16連通并環(huán)繞在內(nèi)冷卻室16外的外冷卻室15、冷卻室端面21、與內(nèi)冷卻室16連通的冷卻劑進口 22、與外冷卻室15連通的冷卻劑出口 23、設(shè)于內(nèi)冷卻室16和外冷卻室15之間的冷卻室金屬分隔板24、冷卻室內(nèi)圈頂板26、冷卻室外圈頂板25、冷卻液入口通道13、冷卻液出口通道14、冷卻室外壁通道管I和冷卻室上部通道中間分隔板2構(gòu)成。冷卻劑進口 22和冷卻劑出口 23分別設(shè)在燒嘴與氣化爐連接法蘭處，且均通過管道連接。冷卻劑由冷卻液入口通道13進入燒嘴頭部的內(nèi)冷卻室16后以一定的流速旋轉(zhuǎn)流動至外冷卻室15后向上進入冷卻室出口通道14。所說的冷卻劑一般為水，也可為其他安全的液體。為了保證燒嘴各個通道的同軸度，在燒嘴各個通道間設(shè)有固定支撐12。若將燒嘴安裝于單噴嘴頂置水煤漿氣化爐，當燃料是濃度為61%wt的水煤漿時，以99. 6%的純氧為氣化劑，氣化結(jié)果為合成氣中有效成分C0+H2vol%達到83. 5%，灰渣殘?zhí)繛?%，燒嘴連續(xù)使用壽命可達5個月，完全滿足水煤漿氣化的要求。本實施例中，所說的燒嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)如下β 為 5°，ε 為85° ;β 為5°，ε 為45° ; μ 為 5° ; τ 為 30° ;
燒嘴中心噴頭17的噴口直徑d與噴口直段的高度h4的比例，即h4:d=10。燒嘴中心噴頭17的噴口端面與第一燒嘴外環(huán)噴頭18的噴口端面之間的距離Ii1為5_。第一燒嘴外環(huán)噴頭18的噴口端面與第二燒嘴外環(huán)噴頭19的噴口端面之間的距離h2為2_。第二燒嘴外環(huán)噴頭19的噴口端面與第三燒嘴外環(huán)噴頭20的噴口端面之間的距離h3為3mm。中心通道10內(nèi)設(shè)置的旋流器11高度為100mm，旋轉(zhuǎn)葉片數(shù)目為8，葉片厚度為3mm，旋轉(zhuǎn)角度為75。。具體工藝過程如下將氣化劑從燒嘴中心通道10和第二外環(huán)通道8噴射進入氣化爐，液態(tài)燃料通過燒嘴第一外環(huán)通道9噴射進入氣化爐，保護氣通過第三外環(huán)通道7，氣化劑的流速為120m/s，液態(tài)燃料的流速為10m/s，保護氣的流速為125m/s。90%的氣化劑通過第二外環(huán)通道8噴射進入氣化爐，10%的氣化劑通過燒嘴中心通道10噴射進入氣化爐；壓力為6. 5MPa。當需要進行增加50%的負荷調(diào)控時，將液態(tài)燃料的流速提高為15m/s，相應(yīng)增加50%的氣化劑流量，其中中心通道和第二外環(huán)通道各增加30%的流量，氣化劑流速達到156m/s，剩余所需要增加的20%氣化劑由第三外環(huán)通道噴射進入，保護氣通道流速相應(yīng)提聞。實施例2本實施例與實施例I的不同之處在于，若將燒嘴安裝于單噴嘴頂置水煤漿氣化爐，當燃料是濃度為65%wt的油焦?jié){時，以98%的純氧為氣化劑，氣化結(jié)果為合成氣中有效氣體成分CO和H2的體積百分比之和達到86%，灰渣殘?zhí)繛?%，燒嘴連續(xù)使用壽命可達5個月，完全滿足油焦?jié){氣化的要求。所說的燒嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)如下β 為 15。，ε 為 60。； β 為 20。，ε 為 45。； μ 為 30。； τ 為 60。。燒嘴中心噴頭17的噴口直徑d與噴口直段高度比的比例，即h4:d=3。燒嘴中心噴頭17的噴口端面與第一燒嘴外環(huán)噴頭18的噴口端面之間的距離Ii1為2_。第一燒嘴外環(huán)噴頭18的噴口端面與第二燒嘴外環(huán)噴頭19的噴口端面之間的距離h2為1_。第二燒嘴外環(huán)噴頭19的噴口端面與第三燒嘴外環(huán)噴頭20的噴口端面之間的距離h3為1mm。中心通道10內(nèi)設(shè)置的旋流 器11高度為50mm，旋轉(zhuǎn)葉片數(shù)目為12，葉片厚度為2mm，旋轉(zhuǎn)角度為60°。
具體工藝過程如下
將氣化劑從燒嘴中心通道10和第二外環(huán)通道8噴射進入氣化爐，液態(tài)燃料通過燒嘴第一外環(huán)通道9噴射進入氣化爐，保護氣通過第三外環(huán)通道7，氣化劑的流速為160m/s，液態(tài)燃料的流速為15m/s，保護氣的流速為100m/s。85%的氣化劑通過第二外環(huán)通道8噴射進入氣化爐，15%的氣化劑通過燒嘴中心通道10噴射進入氣化爐；壓力為4. OMPa0當需要進行降低20%的負荷調(diào)控時，將液態(tài)燃料的流速降低為12m/s，相應(yīng)減少20%的氣化劑流量，氣化劑流速達降低為128m/s，保護氣流量流速保持不變。雖然以上描述了本發(fā)明的具體實施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，這些 僅是舉例說明，本發(fā)明的保護范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種負荷可控式多通道液態(tài)燃料氣化燒嘴，其特征在于，其包括同軸的一燒嘴中心噴管、一第一燒嘴外環(huán)噴管、一第二燒嘴外環(huán)噴管、一第三燒嘴外環(huán)噴管和一燒嘴中心噴頭、一第一燒嘴外環(huán)噴頭、一第二燒嘴外環(huán)噴頭、一第三燒嘴外環(huán)噴頭、一旋流器以及一燒嘴冷卻系統(tǒng)； 該燒嘴中心噴頭、該第一燒嘴外環(huán)噴頭、該第二燒嘴外環(huán)噴頭和該第三燒嘴外環(huán)噴頭分別為一個截頭的錐管； 該第一燒嘴外環(huán)噴管套在該燒嘴中心噴管外形成了一第一外環(huán)通道；該第二燒嘴外環(huán)噴管套在該第一燒嘴外環(huán)噴管外形成了一第二外環(huán)通道；該第三燒嘴外環(huán)噴管套在該第二燒嘴外環(huán)噴管外形成了一第三外環(huán)通道； 該中心通道內(nèi)設(shè)有旋流器，該旋流器的外徑與該中心通道的內(nèi)徑相同，該旋流器包括若干旋流葉片； 該燒嘴中心噴頭具有一燒嘴中心噴頭內(nèi)收縮半角α和一燒嘴中心噴頭外側(cè)傾角S ; 該第一燒嘴外環(huán)噴頭具有一第一燒嘴外環(huán)噴頭內(nèi)收縮半角β和一第一燒嘴外環(huán)噴頭外側(cè)傾角ε ； 該第二燒嘴外環(huán)噴頭具有一第二燒嘴外環(huán)噴頭內(nèi)收縮半角μ ; 該第三燒嘴外環(huán)噴頭具有一第三燒嘴外環(huán)噴頭外側(cè)傾角τ ； 該燒嘴中心噴頭的噴口處設(shè)有一噴口直段，該燒嘴中心噴頭的噴口直徑d與噴口直段的高度h4的比例0〈h4:d彡10 ； 該燒嘴中心噴頭的噴口端面與該第一燒嘴外環(huán)噴頭的噴口端面之間的距離Ii1為O < Ii1 < IOOmm ; 該第一燒嘴外環(huán)噴頭的噴口端面與該第二燒嘴外環(huán)噴頭的噴口端面之間的距離h2為O ^ h2 ^ 60mm ; 該第二燒嘴外環(huán)噴頭的噴口端面與該第三燒嘴外環(huán)噴頭的噴口端面之間的距離h3為O^ h3 ^ 60mm。
2.如權(quán)利要求I所述的負荷可控式多通道液態(tài)燃料氣化燒嘴，其特征在于，該燒嘴中心噴頭的噴口端面與該第一燒嘴外環(huán)噴頭的噴口端面之間的距離Ill為f20mm。
3.如權(quán)利要求I所述的負荷可控式多通道液態(tài)燃料氣化燒嘴，其特征在于，該第一燒嘴外環(huán)噴頭的噴口端面與該第二燒嘴外環(huán)噴頭的噴口端面之間的距離h2為f 20mm。
4.如權(quán)利要求I所述的負荷可控式多通道液態(tài)燃料氣化燒嘴，其特征在于，該第二燒嘴外環(huán)噴頭的噴口端面與該第三燒嘴外環(huán)噴頭的噴口端面之間的距離h3為f 20mm。
5.如權(quán)利要求I所述的負荷可控式多通道液態(tài)燃料氣化燒嘴，其特征在于，氣化劑從該燒嘴的中心通道和該第二外環(huán)通道或該第三外環(huán)通道進入氣化爐，液態(tài)燃料通過該燒嘴的第一外環(huán)通道進入氣化爐，保護氣通過該第三外環(huán)通道進入氣化爐。
6.如權(quán)利要求I所述的負荷可控式多通道液態(tài)燃料氣化燒嘴，其特征在于，該燒嘴中心噴頭內(nèi)收縮半角a為5。^30°，該燒嘴中心噴頭外側(cè)傾角δ為30°、5° ;該第一燒嘴外環(huán)噴頭內(nèi)收縮半角β為5° ^45°，該第一燒嘴外環(huán)噴頭外側(cè)傾角ε為30° 85° ；該第二燒嘴外環(huán)噴頭內(nèi)收縮半角μ為5° ^45° ;該第三燒嘴外環(huán)噴頭外側(cè)傾角τ為30。 85。。
7.如權(quán)利要求I所述的負荷可控式多通道液態(tài)燃料氣化燒嘴，其特征在于，該旋流器的中心樞軸的內(nèi)徑與外徑之比為O. 2^0. 8，該旋流器的高度為5 100_，該旋流器的旋流葉片數(shù)為2 20，所述旋流葉片的厚度為f25mm;所述旋流葉片與該中心樞軸之間的夾角為15。 75。。
8.如權(quán)利要求I所述的負荷可控式多通道液態(tài)燃料氣化燒嘴，其特征在于，該燒嘴冷卻系統(tǒng)包括設(shè)置在該第三燒嘴外環(huán)噴頭外側(cè)的一內(nèi)冷卻室、一與該內(nèi)冷卻室連通且環(huán)繞在該內(nèi)冷卻室外的外冷卻室、一冷卻室端面；一與該內(nèi)冷卻室連通的冷卻劑進口、一與該外冷卻室連通的冷卻劑出口、一冷卻室金屬分隔板、一冷卻室內(nèi)圈頂板、一冷卻室外圈頂板、一冷卻液入口通道、一冷卻液出口通道、一冷卻室外壁通道管和一冷卻室上部通道中間分隔板；該冷卻劑進口和冷卻劑出口分別通過管道連接、設(shè)在該燒嘴與該氣化爐連接的法蘭處；冷卻劑由該冷卻劑進口通道進入該內(nèi)冷卻室后以一定的流速旋轉(zhuǎn)流動至該外冷卻室后向上進入該冷卻室出口通道。
9.如權(quán)利要求I所述的負荷可控式多通道液態(tài)燃料氣化燒嘴，其特征在于，該燒嘴的適用壓力為O. Γ15. OMPa0
全文摘要
本發(fā)明公開了一種負荷可控式多通道液態(tài)燃料氣化燒嘴，其包括同軸的一燒嘴中心噴管、一第一燒嘴外環(huán)噴管、一第二燒嘴外環(huán)噴管、一第三燒嘴外環(huán)噴管和一燒嘴燒嘴中心噴頭、一第一燒嘴外環(huán)噴頭、一第二燒嘴外環(huán)噴頭、一第三燒嘴外環(huán)噴頭、一旋流器以及一燒嘴冷卻系統(tǒng)。本發(fā)明采用多通道結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過在中心通道噴管內(nèi)設(shè)置旋流器來增強中心通道內(nèi)氣流的旋轉(zhuǎn)，從而提高燒嘴的整體霧化性能；采用多通道設(shè)計，一方面可增強氣流對液態(tài)燃料的霧化，另一方可增強對氣化劑和液態(tài)燃料流量的調(diào)控，從而實現(xiàn)對氣化燒嘴負荷的有效調(diào)控。采用夾套式冷卻方式對液態(tài)燃料燒嘴進行冷卻，其冷卻效果比現(xiàn)有工業(yè)應(yīng)用的液態(tài)燃料氣化燒嘴盤管式冷卻效果由明顯的提高。
文檔編號C01B3/32GK102659075SQ20121015356
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者烏曉江, 倪建軍, 張建文, 熊杰 申請人:上海鍋爐廠有限公司