氣化劑噴嘴的製作方法

2023-04-30 15:38:26

氣化劑噴嘴的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種氣化劑噴嘴，其特徵在於：它包括中心管、進水盤管、出水盤管、冷卻水套和氣化劑噴頭；其中，中心管由粗管、變徑接頭和細管組成，粗管的一側端部具有一體設置的氣化劑進口，粗管的另一端通過變徑接頭與細管連接，細管的另一端與氣化劑噴頭的內管連接；冷卻水套套設在中心管的細管外部，其一端與氣化劑噴頭的外管連接，另一端通過定位支架支撐並焊接；進水盤管安裝在中心管的粗管外部，其一端連接冷卻水進口，另一端伸入冷卻水套的內部深處；出水盤管亦安裝在中心管的粗管外部，其一端連接冷卻水出口，另一端伸入冷卻水套的內部淺處。本實用新型提供的氣化劑噴嘴採用了僅輸送氣化劑的單通道結構，因此化學反應只會在爐體內發生，有效防止了噴頭過熱的問題，提高了氣化劑噴嘴的使用壽命。
【專利說明】氣化劑噴嘴

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種氣化劑噴嘴，特別是關於一種用於熔渣氣化爐且僅輸送氣化劑的單通道氣化劑噴嘴。

【背景技術】
[0002]氣化劑噴嘴是氣化爐的關鍵部件之一，在氣化爐使用過程中需要定期對噴嘴進行維護或更換，然而噴嘴的價格比較昂貴，經常更換噴嘴對氣化爐的使用成本影響較大，因此提高噴嘴的使用壽命，既可以實現氣化爐的穩定、長周期和滿負荷運行，也不需要再另外設置備用爐，大大降低企業的投資成本，提高運營效益。
[0003]目前，現有的氣化爐用氣化劑噴嘴分為兩種，一種是同時輸送含碳燃料和氣化劑的噴嘴，另一種是單純輸送氣化劑的噴嘴。同時輸送含碳燃料和氣化劑的噴嘴多用於氣流床氣化爐，其結構十分複雜，不便於加工和維護，而且由於含碳燃料和氣化劑的輸送是同時由同一個噴嘴噴入高溫氣化爐的，含碳燃料和氣化劑在離開噴嘴相遇的瞬間即發生燃燒、氣化等多種化學反應，放出大量的熱量，造成噴嘴的噴頭過熱，嚴重影響噴嘴的壽命。此外，由於這些噴嘴將含碳燃料及氣化劑同時輸送，含碳燃料勢必會對噴嘴產生一定的磨蝕作用，尤其是對噴嘴的噴頭部位磨蝕嚴重，造成噴嘴壽命縮短。
[0004]單純輸送氣化劑的噴嘴有等離子體噴槍等，而等離子體噴槍一般在流化床氣化爐的鼓泡氣化段爐牆上呈多層布局，每層環狀設置多隻等離子體噴槍，各等離子體噴槍的噴口指向爐內軸心，同時在等離子體噴槍的間隔中還設置有水蒸汽噴槍，水蒸汽噴槍至少為一隻。氣化爐在工作時把水蒸汽在等離子體噴槍內加熱到4000°C以上，分解生成H*、O*、Η2*、Η0*、02*活性化學物後，直接噴射在爐內焦炭上，與焦炭進行化學反應，爐內操作壓力和操作溫度通過調節合成氣的輸出流量以及等離子體噴槍的電功率和水蒸汽的輸入量來控制。雖然等離子體噴槍只輸送了水蒸氣，但由於需要將水蒸汽用電加熱到4000°C，電能消耗巨大，不節能，而且如此高溫下水蒸氣的分解物直接噴射到爐內，容易造成爐內局部溫度過高，對氣化爐的壽命有不利影響。此外，由於等離子體噴槍呈多層布局，且每層環狀設置多隻等離子體噴槍，在等離子體噴槍的間隔之間還設置有水蒸汽噴槍，可見在該設備的局部區域即噴嘴數目非常多，嚴重降低了該設備的強度，不利於該設備在高溫高壓下穩定運行。


【發明內容】

[0005]針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種用於熔渣氣化爐且僅輸送氣化劑的單通道氣化劑噴嘴。
[0006]為實現上述目的，本實用新型採取以下技術方案:一種氣化劑噴嘴，其特徵在於:它包括中心管、進水盤管、出水盤管、冷卻水套和氣化劑噴頭；其中，所述中心管由粗管、變徑接頭和細管組成，所述粗管的一側端部具有一體設置且垂直於粗管的氣化劑進口，所述粗管的另一端通過所述變徑接頭與所述細管連接，所述細管的另一端與所述氣化劑噴頭的內管連接；所述冷卻水套套設在所述中心管的所述細管外部，其一端與所述氣化劑噴頭的外管連接，另一端通過定位支架支撐，並與所述進水盤管、所述細管及所述出水盤管焊接為一體；所述進水盤管安裝在所述中心管的所述粗管外部，其一端通過冷卻水彎管連接一冷卻水進口，另一端貫穿所述定位支架後伸入所述冷卻水套的內部深處；所述出水盤管亦安裝在所述中心管的所述粗管外部，其一端通過另一所述冷卻水彎管連接一冷卻水出口，另一端貫穿所述定位支架後伸入所述冷卻水套的內部淺處。
[0007]在所述氣化劑噴頭的外管與所述冷卻水套外圍設置有一保護套，所述保護套的外圍安裝有壓緊帶，所述保護套外側端部具有一環形卡槽，該環形卡槽上安裝有一壓緊帽。
[0008]所述中心管靠近所述氣化劑進口的一端通過法蘭連接一球閥，所述球閥的另一端通過另一法蘭連接一視鏡，所述另一法蘭上設置有一氮氣接口。
[0009]所述氣化劑噴頭的內管為具有內收縮半角α的錐管，內收縮半角α為O。_90° ；所述氣化劑噴頭的外管為具有外擴張半角β的錐管，外擴張半角β為0° -90° ;所述氣化劑噴頭的噴口口徑d與內管內徑h的比例d:h滿足1:1.5-1:50。
[0010]所述氣化劑進口中注入的氣化劑為空氣、氧氣、二氧化碳、水蒸汽或其混合氣體。
[0011]所述氣化劑進口中注入的氣化劑的溫度為150-500 °C，氣化劑的壓力為0-7.6MPa0
[0012]所述冷卻水進口注入的冷卻水為軟化水，軟化水水質符合軟化水水質標準:懸浮物< 5mg/L、總硬度 pH(25°C )彡 7、溶解氧< 0.lmg/L、含油量< 2mg/L。
[0013]本實用新型由於採取以上技術方案，其具有以下優點:1、本實用新型提供的氣化劑噴嘴由於採用了僅輸送氣化劑的單通道結構，因此當氣化劑噴嘴噴出的氣化劑與爐體內的含碳燃料接觸後才會發生化學反應，有效防止了化學反應過程中放出的大量熱量造成噴頭過熱的問題，提高了氣化劑噴嘴的使用壽命。同時由於本實用新型的氣化劑噴嘴不進行含碳燃料的輸送，因此在使用過程中不會對噴嘴的噴頭部位造成磨蝕，進一步提高了氣化劑噴嘴的使用壽命。2、本實用新型提供的氣化劑噴嘴由於配有視鏡，因此可以隨時觀察氣化爐內火焰燃燒情況，以便掌握爐內工作狀況是否正常。3、本實用新型提供的氣化劑噴嘴採用冷卻水盤管及冷卻水套相結合的方式進行循環冷卻，顯著提高了氣化劑噴嘴的冷卻效果以及承受高溫高壓環境的能力。4、本實用新型提供的氣化劑噴嘴結構簡單，製造與維護方便。5、本實用新型提供的氣化劑噴嘴可用於固態含碳原料的氣化工藝中，如煤、生物質、石油焦、固態廢棄物等，尤其適用於上述原料的液態排渣氣化工藝中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0015]圖2為本實用新型的氣化劑噴頭的局部放大示意圖；
[0016]圖3為本實用新型安裝在爐體上的剖面示意圖。

【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。
[0018]如圖1、圖2所示，本實用新型提供的氣化劑噴嘴包括中心管8、進水盤管9、出水盤管16、冷卻水套11和氣化劑噴頭13。其中，中心管8由粗管81、變徑接頭82和細管83組成，粗管81的一側端部具有一體設置且垂直於粗管81的氣化劑進口 14，粗管81的另一端通過變徑接頭82與細管83連接，細管83的另一端與氣化劑噴頭13的內管連接。冷卻水套11套設在中心管8的細管83外部，其一端與氣化劑噴頭13的外管連接，另一端通過定位支架10支撐，並與進水盤管9、細管83及出水盤管16焊接為一體，進行密封固定，以使冷卻水套11和氣化劑噴頭13及細管83之間形成一密封的環空。進水盤管9安裝在中心管8的粗管81外部，其一端通過冷卻水彎管6連接一冷卻水進口 5，另一端穿過定位支架10後伸入冷卻水套11的內部深處。出水盤管16亦安裝在中心管8的粗管81外部，其一端通過冷卻水彎管6連接一冷卻水出口 15，另一端貫穿定位支架10後伸入冷卻水套11的內部淺處。
[0019]在上述實施例中，如圖3所示，氣化劑噴嘴通過安裝在熔渣氣化爐爐體中下部的定位法蘭7對氣化劑噴嘴進行定位，並沿其圓周方向設置至少一層噴嘴，每層氣化劑噴嘴可由2-10個噴嘴組成，優選4-8個氣化劑噴嘴組成，且每層氣化劑噴嘴沿其所在周向均勻布置。氣化劑噴嘴延長線的交點至排渣器上端排渣口的垂直距離為爐體內徑的10-100%，優選為爐體內徑的20-80%，氣化劑噴嘴的徑向偏角為0° -45°，氣化劑噴嘴的線速度V滿足以下要求:0 < V < 250m/s,通常能達到130m/s以上。
[0020]在上述實施例中，中心管8靠近氣化劑進口 14的一端通過法蘭4連接一球閥3，球閥3的另一端通過法蘭2連接一視鏡1，法蘭2上設置有一氮氣接口 19，通過氮氣接口 19通入吹掃氮氣，可對視鏡I進行吹掃，並防止高溫氣體對視鏡I的損害,吹掃後吹掃氮氣通過中心管8和氣化劑噴頭13進入氣化爐內。通過氮氣接口 19通入吹掃氮氣並打開球閥3，視鏡I連通爐內，可觀察爐內火焰燃燒情況，關閉球閥3能有效切斷吹掃氮氣，同時起到保壓作用。
[0021]在上述實施例中，為防止氣化爐內高溫高壓環境對氣化劑噴嘴的損害，在氣化劑噴頭13的外管與冷卻水套11外圍還設置有一保護套12，保護套12的外圍安裝有壓緊帶18，用於將保護套12固定在冷卻水套11上，保護套12的外側端部具有一環形卡槽，該環形卡槽上安裝有一壓緊帽17，用於壓緊保護套12，使其緊貼在氣化劑噴頭13上，以防止氣化爐內高溫高壓環境對氣化劑噴頭13的損害。
[0022]在上述實施例中，氣化劑噴頭13的內管為具有內收縮半角α的錐管，內收縮半角α為0° -90°，優選為30° -60° ;氣化劑噴頭13的外管為具有外擴張半角β的錐管，外擴張半角β為0° -90°，優選為0° -60° ;氣化劑噴頭13的噴口口徑d與內管內徑h的比例d:h滿足1:1.5-1:50，優選為1:2-1:30。
[0023]在上述實施例中，氣化劑進口 14中注入的氣化劑可以是空氣、富氧空氣、氧氣、二氧化碳、水蒸汽或其混合氣體。
[0024]在上述實施例中，氣化劑溫度為150_500°C，優選200-400°C ;氣化劑壓力為0-7.6MPa，優選為 2.6-4.6MPa。
[0025]在上述實施例中，冷卻水進口 5注入的冷卻水為軟化水，軟化水水質符合軟化水水質標準:懸浮物彡5mg/L、總硬度彡0.03mmol/L、pH(25°C ) ^ 7、溶解氧彡0.lmg/L、含油量 < 2mg/L。
[0026]實施例1:
[0027]氣化劑為氧氣和水蒸氣的混合氣體，氣化劑噴頭13內收縮半角α為45°、外擴張半角β為30°，氣化劑噴頭13的噴口口徑d與氣化劑噴頭13的內管內徑h的比例即d:h為1:6。氣化劑溫度為320°C、壓力為4.6MPa，其中氧氣流量為50Nm3/h，蒸汽流量為50kg/h，氣化劑以llOm/s的速度由氣化劑噴頭13噴入氣化爐內，所述氣化爐內溫度為1400?1700°C，壓力為4.0MPa0氣化劑噴嘴外，冷卻水盤管中冷卻水流量為3.4m3/h，冷卻水流速為15m/s,冷卻水流經冷卻水盤管及冷卻水套11後溫差約為5°C。
[0028]實施例2:
[0029]氣化劑為氧氣和水蒸氣的混合氣體，氣化劑噴頭13內收縮半角α為60°、外擴張半角β為45°，氣化劑噴頭13的噴口口徑d與氣化劑噴頭13的內管內徑h的比例即d:h為1:10。氣化劑以200m/s的速度由氣化劑噴頭13噴入氣化爐內，其餘同實施例1。
[0030]本實用新型在工作時，氣化劑從氣化劑進口 14進入，流經粗管81、變徑接頭82、細管83後從氣化劑噴頭13快速噴出，並進入到氣化爐爐體內與含碳燃料發生氣化反應。在此過程中，氣化爐內發生的氣化反應產生的高溫會對氣化劑噴嘴造成一定損害，因此中心管8外側的冷卻水盤管內要一直輸送循環冷卻水，循環冷卻水經冷卻水進水盤管9流入到冷卻水套11與氣化劑噴頭13及細管83組成的密封環空後，再經冷卻水出水盤管16流出，通過此過程來降低氣化劑噴嘴的溫度，同時為了了解工作中爐內火焰燃燒情況，還可通過視鏡I進行觀察，當需要觀察爐體內情況時，通過氮氣接口 19通入吹掃氮氣並將球閥3打開，視鏡I與爐內連通，可觀察爐體內火焰燃燒情況，當關閉球閥3時可以有效切斷吹掃氮氣，同時還能對氣化劑噴嘴起到保壓作用。其中，吹掃氮氣可對視鏡I進行吹掃，並防止高溫氣體對視鏡I的損害,吹掃後吹掃氮氣通過中心管8和氣化劑噴頭13進入氣化爐內。
[0031 ] 上述各實施例僅用於對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，並不用於限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種氣化劑噴嘴，其特徵在於:它包括中心管、進水盤管、出水盤管、冷卻水套和氣化劑噴頭；其中，所述中心管由粗管、變徑接頭和細管組成，所述粗管的一側端部具有一體設置且垂直於粗管的氣化劑進口，所述粗管的另一端通過所述變徑接頭與所述細管連接，所述細管的另一端與所述氣化劑噴頭的內管連接；所述冷卻水套套設在所述中心管的所述細管外部，其一端與所述氣化劑噴頭的外管連接，另一端通過定位支架支撐，並與所述進水盤管、所述細管及所述出水盤管焊接為一體；所述進水盤管安裝在所述中心管的所述粗管外部，其一端通過冷卻水彎管連接一冷卻水進口，另一端貫穿所述定位支架後伸入所述冷卻水套的內部深處；所述出水盤管亦安裝在所述中心管的所述粗管外部，其一端通過另一所述冷卻水彎管連接一冷卻水出口，另一端貫穿所述定位支架後伸入所述冷卻水套的內部淺處。
2.如權利要求1所述的氣化劑噴嘴，其特徵在於:在所述氣化劑噴頭的外管與所述冷卻水套外圍設置有一保護套，所述保護套的外圍安裝有壓緊帶，所述保護套外側端部具有一環形卡槽，該環形卡槽上安裝有一壓緊帽。
3.如權利要求1所述的氣化劑噴嘴，其特徵在於:所述中心管靠近所述氣化劑進口的一端通過法蘭連接一球閥，所述球閥的另一端通過另一法蘭連接一視鏡，所述另一法蘭上設置有一氮氣接口。
4.如權利要求2所述的氣化劑噴嘴，其特徵在於:所述氣化劑噴頭的內管為具有內收縮半角α的錐管，內收縮半角α為0° -90° ;所述氣化劑噴頭的外管為具有外擴張半角β的錐管，外擴張半角β為0° -90° ;所述氣化劑噴頭的噴口口徑d與內管內徑h的比例 d:h 滿足 1:1.5-1:50。
5.如權利要求1或2或3或4所述的氣化劑噴嘴，其特徵在於:所述氣化劑進口中注入的氣化劑為空氣、氧氣、二氧化碳、水蒸汽或其混合氣體。
6.如權利要求1或2或3或4所述的氣化劑噴嘴，其特徵在於:所述氣化劑進口中注入的氣化劑的溫度為150-500°C，氣化劑的壓力為0-7.6MPa。
7.如權利要求5所述的氣化劑噴嘴，其特徵在於:所述氣化劑進口中注入的氣化劑的溫度為150-500°C，氣化劑的壓力為0-7.6MPa。
8.如權利要求1或2或3或4所述的氣化劑噴嘴，其特徵在於:所述冷卻水進口注入的冷卻水為軟化水,軟化水水質符合軟化水水質標準:懸浮物< 5mg/L、總硬度< 0.03mmol/L、pH(25°C )彡7、溶解氧彡0.lmg/L、含油量彡2mg/L。
9.如權利要求5所述的氣化劑噴嘴，其特徵在於:所述冷卻水進口注入的冷卻水為軟化水，軟化水水質符合軟化水水質標準:懸浮物< 5mg/L、總硬度< 0.03mmol/L、pH(25°C )彡7、溶解氧彡0.lmg/L、含油量彡2mg/L。
10.如權利要求6所述的氣化劑噴嘴，其特徵在於:所述冷卻水進口注入的冷卻水為軟化水，軟化水水質符合軟化水水質標準:懸浮物< 5mg/L、總硬度< 0.03mmol/L、pH(25°C )彡7、溶解氧彡0.lmg/L、含油量彡2mg/L。
【文檔編號】C10J3/48GK204224553SQ201420599232
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月16日 優先權日:2014年10月16日
【發明者】曲思建, 徐春霞, 王鵬, 董衛果, 張科達, 文芳, 楊宗仁, 唐楠, 郭良元, 晁俊楠, 張慶偉, 鄒震江 申請人:煤炭科學技術研究院有限公司