油氧燃燒非預混式開工燒嘴的製作方法

2023-12-03 05:50:01 2

專利名稱：油氧燃燒非預混式開工燒嘴的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種開工燒嘴，尤其涉及一種油氧燃燒非預混式開工燒嘴。
背景技術：
我國是個缺油少氣、煤炭資源相對豐富的國家，煤制甲醇、煤制油、煤制天然氣、煤 制烯烴等在我國能源可持續利用中佔重要地位。發展煤化工離不開合成氣的製備。煤的加 壓氣化是製作合成氣的必要手段。而氣化爐的點火開工系統正是設備中核心部件。現有的開工燒嘴的設計原理對系統控制要求很高，存在開工不容易成功，費時費 力的缺陷。主要是因為現有產品採用了燒嘴結構體內的油氧預混方式，也就是說油氧兩種 介質在未流出燒嘴結構體之前便混合，二者以混合物方式一起高速噴出燒嘴結構體進行燃 燒。油的霧化需要藉助氧氣的高速衝擊，這樣對油和氧的壓力配比控制提出了較高的要求。 在使用過程均不同程度地遇到因兩種介質壓力控制不當或進入時序控制不好導致的開工 失利甚至開工燒嘴不斷被回火燒壞的問題。

發明內容
為了解決現有的開工燒嘴存在的技術要求苛刻、容易被燒壞的技術問題，本發明 提供一種油氧燃燒非預混式開工燒嘴。本發明的技術解決方案為一種油氧燃燒非預混式開工燒嘴，所述燒嘴頭部設置有頭部噴注件，所述頭部噴 注件端面設置有火焰噴嘴，所述頭部噴注件內設置有氧通道以及油通道，其特殊之處是，所 述火焰噴嘴包括氧噴嘴和油噴嘴，所述油噴嘴的數量至少為一個；所述氧噴嘴的數量為多 個；所述氧噴嘴與氧通道相連，所述油噴嘴和油通道相連，所述油噴嘴和油通道之間設置有 油霧化器；所述多個氧噴嘴均勻設置在油噴嘴周圍且氧噴嘴軸線與頭部噴注件端面之間的 夾角的範圍為10度至75度。上述氧噴嘴軸線與氧噴嘴出口處端面之間的夾角的範圍為0度至60度。上述氧噴嘴軸線與氧噴嘴出口處端面之間的夾角的較佳範圍為30度至45度。上述燒嘴內設置有液體冷卻夾層，所述液體冷卻夾層與外部循環液體相通。上述頭部噴注件為一體式結構。另一種油氧燃燒非預混式開工燒嘴，所述燒嘴頭部設置有頭部噴注件，所述頭部 噴注件端面設置有火焰噴嘴，所述頭部噴注件內設置有氧通道以及油通道，其特殊之處是， 所述火焰噴嘴包括氧噴嘴和油噴嘴，所述氧噴嘴的數量至少為一個；所述油噴嘴的數量為 多個；所述氧噴嘴與氧通道相連，所述油噴嘴和油通道相連，所述油噴嘴和油通道之間設置 有油霧化器；所述多個油噴嘴均勻設置在氧噴嘴周圍且油噴嘴軸線與頭部噴注件端面之間 的夾角的範圍為10度至75度。上述氧噴嘴軸線與氧噴嘴出口處端面之間的夾角的範圍為0度至60度。上述氧噴嘴軸線與氧噴嘴出口處端面之間的夾角的較佳範圍為30度至45度。
上述燒嘴內設置有液體冷卻夾層，所述液體冷卻夾層與外部循環液體相通。上述頭部噴注件為一體式結構。本發明所具有的優點1、利用油獨立霧化方式實現了有氧或無氧情況下油均可以霧化方式噴出，一旦有 氧噴出，兩種介質即可混合併實現燃燒。這樣大大簡化了系統控制的方面對油氧壓力及時 序控制要求，大大拓寬了氧油混合比的調節範圍，不會斷火，避免了由於系統原因介質供應 波動而重複開車的成本。2、本發明通過先霧化油之後再油氧混合，根本解決了原先預混燒嘴開車和關車時 容易回火的問題。3、本發明所述頭部噴注件為一體式結構，即氧油噴嘴設置在同一個零件上，火焰 的質量通過加工便可保證，這樣避免了原先產品反覆裝卸引起火焰質量下降的問題。4、本發明油氧各自通過自身噴嘴噴出，然後經過一定的距離摻混，經過一定摻混 距離後才開始產生火焰。這樣通過冷流體及混合物將高溫的火焰與頭部噴注件頭部充分隔 離，避免了高溫火焰對頭部噴注件的破壞。而冷的流體高速噴出頭部噴注件後的膨脹過程， 其實又是個降溫的過程，這樣就實現了介質本身對頭部噴注件頭部的自身冷卻。所以本發 明克服了原先燒嘴高溫火焰直接貼在頭部噴注件壁面燃燒導致頭部噴注件容易破壞的缺 陷。5、頭部噴注件內設置有液體冷卻夾層，通過冷卻液體的進出對燒嘴外壁加以冷 卻。同時，本發明液體冷卻夾層僅僅需要抵抗來自氣化爐的輻射熱，而不必考慮高溫火焰對 頭部的破壞，所以結構簡單。


圖1為本發明第一種結構的結構示意圖圖2和圖3為圖1的右視圖；圖4為本發明第一種結構的結構示意圖圖5和圖6為圖4的右視圖；圖7為本發明的燃燒示意圖；其中2_頭部噴注件，3-液體冷卻夾層，4-氧通道，5-油通道，6_油噴嘴，7_氧噴 嘴，8-冷卻夾套，9-油霧化器，10-冷卻液體入口，11-冷卻液體出口，12-頭部噴注件端面， 13-氧噴嘴出口處端面，14-油噴嘴出口處端面，21-火焰區，22-油氧混合區，23-霧化油區， 24-氧區。
具體實施例方式如圖1、2、3所示為本發明第一種油氧燃燒非預混式開工燒嘴，燒嘴頭部設置有頭 部噴注件，頭部噴注件端面設置有火焰噴嘴，頭部噴注件內設置有氧通道以及油通道，火焰 噴嘴包括氧噴嘴和油噴嘴，油噴嘴的數量為四個；氧噴嘴的數量為八個；氧噴嘴與氧通道 相連，油噴嘴和油通道相連，每個油噴嘴和油通道之間均設置有霧化器；八個氧噴嘴均勻設 置在四個油噴嘴周圍且氧噴嘴軸線與頭部噴注件端面之間的夾角的範圍為45度。油噴嘴 的數量、氧噴嘴的數量、氧噴嘴軸線與頭部噴注件端面之間的夾角的範圍均可根據實際情況設計。為了提高油氧混合效果，氧噴嘴軸線與氧噴嘴出口處端面之間的夾角的範圍可在 0度至60度之間調節，以30至45度較佳。這樣氧噴嘴出口便以傾斜的角度噴出氣氧，多個 氧噴嘴噴出的氣氧可整體構成旋流。為了防止來自氣化爐的輻射熱對氧通道或油通道內介質的影響，頭部噴注件內還 可設置液體冷卻夾層，冷卻夾層內設置有冷卻夾套用於增加液體循環效果，液體冷卻夾層 與外部循環液體相通。如圖4、5、6所示為本發明第二種油氧燃燒非預混式開工燒嘴，該結構與第一種燒 嘴的不同主要是氧噴嘴和油噴嘴的位置互換，即八個油噴嘴均勻設置在四個氧噴嘴周圍。 相應，油噴嘴軸線與油噴嘴出口處端面之間的夾角的範圍可在0度至60度之間調節，以30 至45度較佳。如圖1、4所示，氧噴嘴與油噴嘴均設置在一體式的頭部噴注件上，另一端逐級分 別與三層管件焊接，分別將油、氧與冷卻液體隔離在三個獨立的管道空間；油霧化器通過釺 焊或其他方式對應連接在頭部噴注件的油噴嘴位置，實現油的獨立霧化；氧噴嘴加工在頭 部噴注件上油噴嘴的外圍，實現噴出的氧一旦與霧化油接觸，便可被外火源點燃燃燒；外層 設置的冷卻液體通過夾套出入，實現燒嘴外層抵抗氣化爐的高溫輻射熱。本發明原理本發明包括位於中心環的油噴嘴、位於外環的氧噴嘴以及外部循環冷卻液體系 統。燃料油通過機械方式的獨立霧化後通過中心環的油噴嘴噴出形成霧化油區23，油噴嘴 的數目根據實際工況的要求，可以是單噴嘴或多噴嘴，助燃氣氧則通過外環的氧噴嘴高速 噴出，形成氧區24。這樣保證了只要上遊提供足夠的油壓(<2MPa)，則噴出燒嘴的油已經 處於霧化狀態。而氧則通過獨立的通道流過燒嘴，並經過氧噴嘴以高速噴出。氧噴嘴數目 和噴嘴大小也根據實際工況要求相應變化。這樣油氧分別各自走自己獨立的流道，直到燒 嘴結構體外，霧化的油與氧才相遇並混合形成油霧混合區22，並被外火源點燃，進行燃燒， 形成火焰區21。這樣不僅點火容易，又不容易滅火。而火焰起燃點遠離燒嘴本體，實現了流 體對燒嘴的自身冷卻，避免了火焰對燒嘴的高溫破壞。燒嘴外壁設置冷卻通道夾層，通過冷 卻液體對燒嘴壁加以冷卻保護。外冷卻通道冷卻劑可以是冷卻水或其它安全液體。本發明可應用在化工行業加壓氣化爐如粉煤加壓氣化爐中，也適用於其它以燃料 油為燃料，以氧為助燃劑的其他加壓或非加壓的爐型使用。
權利要求
一種油氧燃燒非預混式開工燒嘴，所述燒嘴頭部設置有頭部噴注件(2)，所述頭部噴注件的端面(12)設置有火焰噴嘴，所述頭部噴注件(2)內設置有氧通道(4)以及油通道(5)，其特徵在於所述火焰噴嘴包括氧噴嘴(7)和油噴嘴(6)，所述油噴嘴(6)的數量至少為一個；所述氧噴嘴(7)的數量為多個；所述氧噴嘴(7)與氧通道(4)相連，所述油噴嘴(6)和油通道(5)相連，所述油噴嘴(6)和油通道(5)之間設置有油霧化器(9)；所述多個氧噴嘴(7)均勻設置在油噴嘴(6)周圍且氧噴嘴(7)軸線與頭部噴注件端面(12)之間的夾角的範圍為10度至75度。
2.根據權利要求1所述的油氧燃燒非預混式開工燒嘴，其特徵在於所述氧噴嘴(7) 軸線與氧噴嘴出口處端面(13)之間的夾角的範圍為0度至60度。
3.根據權利要求1所述的油氧燃燒非預混式開工燒嘴，其特徵在於所述氧噴嘴(7) 軸線與氧噴嘴出口處端面(13)之間的夾角的範圍為30度至45度。
4.根據權利要求1或2或3所述的油氧燃燒非預混式開工燒嘴，其特徵在於所述燒 嘴內設置有液體冷卻夾層(3)，所述液體冷卻夾層(3)與外部循環液體相通。
5.根據權利要求4所述的油氧燃燒非預混式開工燒嘴，其特徵在於所述頭部噴注件 (2)為一體式結構。
6.一種油氧燃燒非預混式開工燒嘴，所述燒嘴頭部設置有頭部噴注件(2)，所述頭部 噴注件的端面(12)設置有火焰噴嘴，所述頭部噴注件(2)內設置有氧通道(4)以及油通道 (5)，其特徵在於所述火焰噴嘴包括氧噴嘴(7)和油噴嘴(6)，所述氧噴嘴(7)的數量至少 為一個；所述油噴嘴(6)的數量為多個；所述氧噴嘴(7)與氧通道(4)相連，所述油噴嘴(6) 和油通道(5)相連，所述油噴嘴(6)和油通道(5)之間設置有油霧化器(9)；所述多個油噴 嘴(6)均勻設置在氧噴嘴(7)周圍且油噴嘴(6)軸線與頭部噴注件端面(12)之間的夾角 的範圍為10度至75度。
7.根據權利要求6所述的油氧燃燒非預混式開工燒嘴，其特徵在於所述氧噴嘴(7) 軸線與氧噴嘴出口處端面(13)之間的夾角的範圍為0度至60度。
8.根據權利要求6所述的油氧燃燒非預混式開工燒嘴，其特徵在於所述氧噴嘴(7) 軸線與氧噴嘴出口處端面(13)之間的夾角的範圍為30度至45度。
9.根據權利要求6或7或8所述的油氧燃燒非預混式開工燒嘴，其特徵在於所述燒 嘴內設置有液體冷卻夾層(3)，所述液體冷卻夾層(3)與外部循環液體相通。
10.根據權利要求9所述的油氧燃燒非預混式開工燒嘴，其特徵在於所述頭部噴注件 (2)為一體式結構。
全文摘要
本發明涉及一種油氧燃燒非預混式開工燒嘴，頭部噴注件設置有氧噴嘴和油噴嘴，氧噴嘴與氧通道相連，油噴嘴和油通道相連，油噴嘴和油通道之間設置有油霧化器；本發明利用油獨立霧化方式實現了有氧或無氧情況下油均可以霧化方式噴出，一旦有氧噴出，兩種介質即可混合併實現燃燒。這樣大大簡化了系統控制的方面對油氧壓力及時序控制要求，大大拓寬了氧油混合比的調節範圍，不會斷火，避免了由於系統原因介質供應波動而重複開車的成本，根本解決了原先預混燒嘴開車和關車時容易回火的問題，避免了高溫火焰對頭部噴注件的破壞。
文檔編號F23D11/38GK101936527SQ20101027476
公開日2011年1月5日 申請日期2010年9月7日 優先權日2010年9月7日
發明者劉文杰, 武紅京, 閆福杭 申請人:西安航天遠徵流體控制股份有限公司