本實(shí)用新型涉及粉煤氣化技術(shù)，尤其涉及一種粉煤氣化組合燒嘴。

背景技術(shù)：

隨著能源形勢(shì)的日益嚴(yán)峻和環(huán)境問題的日漸突出，清潔高效地利用我國儲(chǔ)量豐富的煤炭資源成為當(dāng)今能源領(lǐng)域的重要課題。煤氣化是煤炭清潔高效利用的重要手段，高品質(zhì)的煤氣可作為工業(yè)清潔燃?xì)馐褂没蛴糜诿夯ど筛吒郊又档南掠萎a(chǎn)品。

干煤粉氣化技術(shù)是現(xiàn)行的主要煤氣化技術(shù)之一，干煤粉氣化技術(shù)均采用高壓氣化(壓力≥4.0MPa)，而高壓氣化存在設(shè)備投資成本高與浪費(fèi)壓縮功耗的問題，因此針對(duì)燃料氣用戶和中小型煤化工項(xiàng)目，常低壓氣流床氣化爐具有明顯的優(yōu)勢(shì)。燒嘴是常低壓氣流床氣化爐的核心設(shè)備，其連續(xù)高效穩(wěn)定運(yùn)行是保證氣化爐經(jīng)濟(jì)性的重要因素。而傳統(tǒng)的粉煤氣化燒嘴存在氣固混合不充分、燃燒不穩(wěn)定、碳轉(zhuǎn)化率低的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供一種粉煤氣化組合燒嘴，以克服現(xiàn)有技術(shù)中粉煤氣化燒嘴存在的氣固混合不充分、燃燒不穩(wěn)定、碳轉(zhuǎn)化率低的問題。

本實(shí)用新型提供一種粉煤氣化組合燒嘴，包括：

中心管，所述中心管的進(jìn)口側(cè)設(shè)置有點(diǎn)火燃?xì)馊肟冢?/p>

所述中心管的外部依次套設(shè)有點(diǎn)火空氣套管、第一冷卻水套管、氧化劑套管、第二冷卻水套管、煤粉套管、第三冷卻水套管；

所述點(diǎn)火空氣套管的出口相對(duì)于所述中心管的出口向外延伸，以限定出第一預(yù)混區(qū)，用于混合點(diǎn)火燃?xì)夂忘c(diǎn)火空氣；所述煤粉套管的出口相對(duì)于所述氧化劑套管的出口向外延伸，以限定出第二預(yù)混區(qū)，用于混合氧化劑和煤粉；

所述氧化劑套管靠近出口的一端孔徑逐漸變小，且所述氧化劑套管的出口處的內(nèi)壁沿周向設(shè)置有第一旋流片。

如上所述的粉煤氣化組合燒嘴，所述煤粉套管內(nèi)設(shè)置有至少一根煤粉螺線管，所述煤粉螺線管靠近出口的一端設(shè)置有多個(gè)導(dǎo)流孔。

所述的粉煤氣化組合燒嘴，所述多個(gè)導(dǎo)流孔沿所述煤粉螺線管的軸向設(shè)置，且所述多個(gè)導(dǎo)流孔環(huán)繞所述煤粉螺線管設(shè)置。

如上所述的粉煤氣化組合燒嘴，所述氧化劑套管的流道線型為維多辛斯基曲線。

如上所述的粉煤氣化組合燒嘴，所述點(diǎn)火空氣套管靠近出口的一端孔徑逐漸變小，所述點(diǎn)火空氣套管的出口處的內(nèi)壁沿周向設(shè)置有第二旋流片。

如上所述的粉煤氣化組合燒嘴，所述中心管內(nèi)設(shè)置有高能點(diǎn)火器，所述中心管的出口處設(shè)置有限流裝置。

如上所述的粉煤氣化組合燒嘴，所述限流裝置為錐臺(tái)結(jié)構(gòu)，所述限流裝置的第一端面設(shè)置有中心孔，所述中心孔用于支撐所述高能點(diǎn)火器，所述限流裝置的第一端面的半徑小于所述限流裝置的第二端面的半徑。

如上所述的粉煤氣化組合燒嘴，所述限流裝置靠近第二端面的側(cè)壁上設(shè)置有掛耳，所述掛耳與所述中心管焊接連接。

如上所述的粉煤氣化組合燒嘴，所述煤粉套管靠近入口的側(cè)壁上設(shè)置有保護(hù)氣體入口。

本實(shí)施例的粉煤氣化組合燒嘴，包括中心管，中心管的進(jìn)口側(cè)設(shè)置有點(diǎn)火燃?xì)馊肟?，中心管的外部依次套設(shè)有點(diǎn)火空氣套管、第一冷卻水套管、氧化劑套管、第二冷卻水套管、煤粉套管、第三冷卻水套管，點(diǎn)火空氣套管的出口相對(duì)于中心管的出口向外延伸，以限定出第一預(yù)混區(qū)，煤粉套管的出口相對(duì)于氧化劑套管的出口向外延伸，以限定出第二預(yù)混區(qū)，氧化劑套管靠近出口的一端孔徑逐漸變小，且氧化劑套管的出口處的內(nèi)壁沿周向設(shè)置有旋流片，實(shí)現(xiàn)了氧化劑和煤粉的均勻氣固混合，從而使煤粉氣化爐中煤粉燃燒穩(wěn)定，碳轉(zhuǎn)化率高。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的粉煤氣化組合燒嘴的剖面示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的粉煤氣化組合燒嘴的中心管的限流裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的粉煤氣化組合燒嘴的煤粉螺線管示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的粉煤氣化組合燒嘴的剖面示意圖，圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的粉煤氣化組合燒嘴的中心管的限流裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的粉煤氣化組合燒嘴的煤粉螺線管示意圖。參見圖1～圖3，本實(shí)用新型實(shí)施例的粉煤氣化組合燒嘴，可以包括：

中心管101，中心管101的進(jìn)口側(cè)設(shè)置有點(diǎn)火燃?xì)馊肟?02；

中心管101的外部依次套設(shè)有點(diǎn)火空氣套管103、第一冷卻水套管104、氧化劑套管105、第二冷卻水套管106、煤粉套管107、第三冷卻水套管108；

點(diǎn)火空氣套管103的出口相對(duì)于中心管101的出口向外延伸，以限定出第一預(yù)混區(qū)109，用于混合點(diǎn)火燃?xì)夂忘c(diǎn)火空氣；煤粉套管107的出口相對(duì)于氧化劑套管105的出口向外延伸，以限定出第二預(yù)混區(qū)110，用于混合氧化劑和煤粉；

氧化劑套管105靠近出口的一端孔徑逐漸變小，且氧化劑套管的出口處的內(nèi)壁沿周向設(shè)置有第一旋流片111。

本實(shí)施例的粉煤氣化組合燒嘴，主要包括第一預(yù)混區(qū)和第二預(yù)混區(qū)。在具體的工作過程中，首先通入點(diǎn)火空氣進(jìn)入第一預(yù)混區(qū)，然后啟動(dòng)點(diǎn)火裝置并通入點(diǎn)火燃?xì)?，點(diǎn)火燃?xì)庠诘谝活A(yù)混區(qū)著火燃燒，產(chǎn)生火焰后進(jìn)入氣化爐，火焰在氣化爐中趨于穩(wěn)定后關(guān)閉點(diǎn)火裝置；然后通入氧化劑和煤粉，兩者在第二預(yù)混區(qū)中混合后進(jìn)入氣化爐，被氣化爐內(nèi)火焰點(diǎn)燃開啟粉煤氣化過程，煤粉燃燒穩(wěn)定后停止通入點(diǎn)火空氣和點(diǎn)火燃料氣，氣化爐進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。

下面采用詳細(xì)的實(shí)施例，來說明第一預(yù)混區(qū)內(nèi)的混合過程以及第二預(yù)混區(qū)的混合過程。

本實(shí)施例中的中心管101與套設(shè)在中心管101外部的點(diǎn)火空氣套管103限定出點(diǎn)火空氣通道，點(diǎn)火空氣從點(diǎn)火空氣套管103靠近入口的側(cè)壁上的點(diǎn)火空氣進(jìn)口112進(jìn)入點(diǎn)火空氣通道，流經(jīng)點(diǎn)火空氣通道后進(jìn)入第一預(yù)混區(qū)109；中心管101為點(diǎn)火燃?xì)獾耐ǖ?，點(diǎn)火燃?xì)鈴闹行墓?01進(jìn)口側(cè)的點(diǎn)火燃?xì)馊肟?02進(jìn)入，流經(jīng)中心管101，并從中心管101的出口進(jìn)入第一預(yù)混區(qū)109中；點(diǎn)火燃?xì)夂忘c(diǎn)火空氣在第一預(yù)混區(qū)109內(nèi)混合，產(chǎn)生火焰后進(jìn)入氣化爐。

可選地，本實(shí)施例中的點(diǎn)火燃?xì)饪梢詾槭鸵夯瘹?、天然氣、馳放氣或其它可替代燃料氣，本實(shí)施中的氧化劑可以為氧氣或富氧。

氧化劑套管105與第一冷卻水套管104限定出氧化劑通道，氧化劑從氧化劑套管105靠近入口的側(cè)壁上的氧化劑進(jìn)口115進(jìn)入，流經(jīng)氧化劑通道進(jìn)入第二預(yù)混區(qū)110；煤粉套管107和第二冷卻水套管106限定出煤粉通道，煤粉進(jìn)入煤粉套管107，流經(jīng)煤粉通道后進(jìn)入第二預(yù)混區(qū)110，氧化劑和煤粉在第二預(yù)混區(qū)110內(nèi)混合，然后進(jìn)入氣化爐。由于氧化劑套管105靠近出口的一端孔徑逐漸變小，且氧化劑套管的出口處的內(nèi)壁沿周向設(shè)置有第一旋流片111，使得氧化劑流經(jīng)氧氣通道后產(chǎn)生加速擴(kuò)張旋流，攜帶位于其外側(cè)的煤粉做螺旋運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)氧化劑和煤粉的均勻混合，以使煤粉在氣化爐中燃燒穩(wěn)定，提高碳轉(zhuǎn)化率。

進(jìn)一步地，由于煤粉氣化組合燒嘴在工作過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，因此，煤粉氣化組合燒嘴還包括冷卻系統(tǒng)。下面對(duì)該冷卻系統(tǒng)進(jìn)行說明。

第一冷卻水套管104和點(diǎn)火空氣套管103限定出第一冷卻水通道，冷卻水從第一冷卻水通道入口處的第一冷卻水進(jìn)口117進(jìn)入，流經(jīng)第一冷卻水通道后返回至第一冷卻水套管104中，最終從第一冷卻水套管104靠近出口的側(cè)壁上的第一冷卻水出口118流出。

第二冷卻水套管106和氧化劑套管105限定出第二冷卻水通道，冷卻水從第二冷卻水通道入口側(cè)的第二冷卻水進(jìn)口119進(jìn)入，流經(jīng)第二冷卻水通道后返回至第二冷卻水套管106中，最終從第二冷卻水套管106靠近出口的側(cè)壁上的第二冷卻水出口120流出。

第三冷卻水套管108和煤粉套管107限定出第三冷卻水通道，冷卻水從第三冷卻水通道入口側(cè)的第三冷卻水進(jìn)口121進(jìn)入，流經(jīng)第三冷卻水通道后返回至第三冷卻水套管108中，最終從第三冷卻水套管108靠近出口的側(cè)壁上的第三冷卻水出口122流出。

上述冷卻系統(tǒng)可以降低煤粉氣化組合燒嘴工作過程中的溫度，提高煤粉氣化組合燒嘴的使用壽命。

本實(shí)施例的粉煤氣化組合燒嘴，包括中心管，中心管的進(jìn)口側(cè)設(shè)置有點(diǎn)火燃?xì)馊肟?，中心管的外部依次套設(shè)有點(diǎn)火空氣套管、第一冷卻水套管、氧化劑套管、第二冷卻水套管、煤粉套管、第三冷卻水套管，點(diǎn)火空氣套管的出口相對(duì)于中心管的出口向外延伸，以限定出第一預(yù)混區(qū)，煤粉套管的出口相對(duì)于氧化劑套管的出口向外延伸，以限定出第二預(yù)混區(qū)，氧化劑套管靠近出口的一端孔徑逐漸變小，且氧化劑套管的出口處的內(nèi)壁沿周向設(shè)置有旋流片，實(shí)現(xiàn)了氧化劑和煤粉的均勻氣固混合，從而使煤粉氣化爐中的煤粉燃燒穩(wěn)定，碳轉(zhuǎn)化率高。

為了避免煤粉在氣化爐中產(chǎn)生偏燒現(xiàn)象，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，煤粉氣化組合燒嘴的煤粉套管內(nèi)設(shè)置有至少一根煤粉螺線管123，煤粉螺線管123靠近出口的一端設(shè)置有多個(gè)導(dǎo)流孔124；多個(gè)導(dǎo)流孔124沿煤粉螺線管123的軸向設(shè)置，且多個(gè)導(dǎo)流孔124環(huán)繞煤粉螺線管123設(shè)置。

具體地，煤粉螺線管123的數(shù)量根據(jù)煤線數(shù)確定，可以為一根，也可以為多根。煤線數(shù)是指從煤粉儲(chǔ)存?zhèn)}輸送煤粉至煤粉氣化組合燒嘴的管道的個(gè)數(shù)，上述管道進(jìn)入煤粉氣化組合燒嘴后螺旋彎曲，在本實(shí)施例中稱為煤粉螺線管。

煤粉從煤粉儲(chǔ)存?zhèn)}輸送煤粉至煤粉氣化組合燒嘴的管道進(jìn)入煤粉套管107與第二冷卻水套管106限定出的煤粉通道后，在煤粉螺線管123中作螺旋流動(dòng)，然后經(jīng)環(huán)繞設(shè)置在煤粉螺線管123上的導(dǎo)流孔124流出，由于導(dǎo)流孔124是環(huán)繞設(shè)置在煤粉螺線管123上，因此，煤粉經(jīng)導(dǎo)流孔124流出后均勻分布在煤粉通道內(nèi)，避免了后續(xù)的氣化爐中發(fā)生的偏燒現(xiàn)象。

本實(shí)施例中的煤粉氣化組合燒嘴通過設(shè)置具有導(dǎo)流孔的煤粉螺線管，實(shí)現(xiàn)了煤粉均勻分布在煤粉通道內(nèi)，避免了后續(xù)的氣化爐中發(fā)生的偏燒現(xiàn)象。

進(jìn)一步的，為了防止氣化爐內(nèi)產(chǎn)生的煤氣倒流入煤粉氣化組合燒嘴內(nèi)，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，煤粉套管107靠近入口的側(cè)壁上設(shè)置有保護(hù)氣體入口125。

具體地，煤粉氣化組合燒嘴工作時(shí)，保護(hù)氣體從保護(hù)氣體入口125進(jìn)入煤粉通道內(nèi)。在本實(shí)施例中，保護(hù)氣體可以為氮?dú)?、氬氣等惰性氣體。

為了提高粉煤氣化組合燒嘴的工作性能，本實(shí)施對(duì)上述實(shí)施例中的中心管101、點(diǎn)火空氣套管103和氧化劑套管105作了進(jìn)一步的改進(jìn)。

首先對(duì)本實(shí)施中的中心管101作進(jìn)一步的說明。

本實(shí)施例中煤氣化組合燒嘴的中心管101內(nèi)設(shè)置有高能點(diǎn)火器126，中心管101的出口處設(shè)置有限流裝置127；高能點(diǎn)火器126用于點(diǎn)燃點(diǎn)火燃?xì)?；限流裝置127為錐臺(tái)結(jié)構(gòu)，限流裝置的第一端面設(shè)置有中心孔128，中心孔128用于支撐高能點(diǎn)火器，限流裝置127的第一端面的半徑小于限流裝置127的第二端面的半徑；限流裝置127靠近第二端面的側(cè)壁上設(shè)置有掛耳129，掛耳129與中心管101焊接連接。

具體的，點(diǎn)火燃?xì)饬鹘?jīng)中心管后經(jīng)限流裝置127的限流后進(jìn)入第一預(yù)混區(qū)109內(nèi)，限流裝置127使點(diǎn)火燃?xì)猥@得一個(gè)沿徑向的擴(kuò)張分速度，使得點(diǎn)火燃?xì)馀c點(diǎn)火空氣在第一預(yù)混區(qū)109內(nèi)能更好地混合。

可選的，限流裝置的掛耳可以有4個(gè)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是本實(shí)施例中的限流裝置不局限于上述的結(jié)構(gòu)，還可以采用其它的結(jié)構(gòu)，只要可以起到使點(diǎn)火燃?xì)猥@得一個(gè)沿徑向的擴(kuò)張分速度即可。

其次，對(duì)本實(shí)施中的點(diǎn)火空氣套管103作進(jìn)一步的說明。

本實(shí)施例中煤氣化組合燒嘴的點(diǎn)火空氣套管103靠近出口的一端孔徑逐漸變小，點(diǎn)火空氣套管103的出口處的內(nèi)壁沿周向設(shè)置有第二旋流片130。

具體地，點(diǎn)火空氣流點(diǎn)火空氣通道后經(jīng)點(diǎn)火空氣套管103的出口進(jìn)入第一預(yù)混區(qū)109，由于點(diǎn)火空氣套管103靠近出口的一端孔徑逐漸變小，使得流經(jīng)點(diǎn)火空氣通道的點(diǎn)火空氣獲得一個(gè)沿徑向收縮的分速度，可以與中心管噴出的點(diǎn)火燃?xì)獍l(fā)生碰撞后在第一預(yù)混區(qū)109內(nèi)混合均勻。

點(diǎn)火空氣套管103的出口處的內(nèi)壁沿周向設(shè)置的第二旋流片130可對(duì)中心管101進(jìn)行支撐。

進(jìn)一步地，點(diǎn)火空氣套管103的出口處的內(nèi)壁沿周向設(shè)置的第二旋流片130與氧化劑套管的出口處的內(nèi)壁沿周向設(shè)置的第一旋流片111的旋流方向一致。

接著對(duì)氧化劑套管105作進(jìn)一步的說明。

本實(shí)施例中煤氣化組合燒嘴的粉煤氣化組合燒嘴的氧化劑套管105的流道線型為維多辛斯基曲線。

本實(shí)施例中氧化劑套管105的維多辛斯基曲線的流道能夠顯著減小氧化劑的流動(dòng)阻力，降低輸送設(shè)備能耗，并使得氧化劑在徑向流速均勻分布。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。