一種分體式燒嘴的布置方式和安裝裝置的製作方法

2023-05-17 09:15:56

專利名稱：一種分體式燒嘴的布置方式和安裝裝置的製作方法
技術領域：
一種分體式燒嘴的布置方式和安裝裝置技術領域[0001]本實用新型涉及一種分體式燒嘴的布置方式和安裝裝置，能夠用於多個燒嘴安裝，特別適用於氣流床氣化反應器中具備分級點火功能的燒嘴安裝。
背景技術：
[0002]常見的氣流床氣化反應器中的燒嘴安裝裝置，通常僅能同時滿足一個燒嘴的安裝。以德士古氣化爐為例，需要在同一個燒嘴安裝孔人工更換燒嘴，逐級點火，最終點燃工藝燒嘴。這種點火方式的缺點是勞動強度大，更換燒嘴有較大的安全隱患，不能連續進行點火。另外，工程應用中為了使分級點火時二級燒嘴火焰穩定燃燒，不產生脫火，常用的做法是用一級燒嘴火焰進行一段時間的伴燒，然後再退出。由於常用的燒嘴安裝裝置不能滿足多個燒嘴的安裝，所以一級燒嘴無法進行伴燒。[0003]在CN102015971A中描述的一種具有冷卻系統的、用於氣流床氣化器中燃燒器裝置的燃燒器安裝裝置，它的特點是啟動燒嘴布置於中心，主燒嘴圍繞啟動燒嘴周向布置，布置方式與本專利所屬有明顯不同。實用新型內容[0004]本實用新型的目的是提供能同時滿足至少兩個燒嘴的安裝並能實現分級點火的燒嘴安裝裝置。[0005]本實用新型的一方面涉及一種分體式燒嘴的布置方式和安裝裝置，該燒嘴安裝裝置設置在氣流床氣化反應器上，通過法蘭與反應器密封連接，能夠至少滿足兩個燒嘴的安裝，且主燒嘴布置於中心，啟動燒嘴周向布置於主燒嘴側面；它們與燒嘴安裝裝置固定後，將燒嘴噴口伸入到氣流床氣化器中，且各燒嘴中心軸之間形成並行或相交線，使得各級燒嘴的介質從噴口噴出後有一定的重合區，從而實現分級點火。[0006]本實用新型涉及一種複合水冷壁結構，其中水冷壁由金屬管連接而成，通過環形金屬板與燒嘴安裝裝置上的法蘭焊接後內側形成的「凹」形空間用於填充內層耐火隔熱層。水冷壁外側表面用於塗敷外層耐火材料。由此內層耐火料、中層水冷壁和外層耐火料組成複合水冷壁結構，該結構能夠較好的保護燒嘴安裝裝置本身和滿足燒嘴本身之間的相互隔熱要求，以保證整個燒嘴安裝裝置能夠在氣流床氣化反應器的熱環境中可靠的工作。其中，內、外層的耐火澆注料耐火溫度能達到1350°C。[0007]本實用 新型涉及的一種結構，在燒嘴安裝裝置和反應器冷卻壁凸緣之間留有5-50mm的環形間隙，並使惰性氣體以l_5m/S的流速，從環腔流入反應空間內，此優點在於能夠防止燒嘴意外回火導致的火焰從環形間隙竄出，同時亦對燒嘴安裝裝置向火面進行一定的氣體保護，能夠降低向火面的溫度。[0008]一種分體式燒嘴的布置方式和安裝裝置，所述燒嘴安裝裝置安裝於氣流床氣化反應器頂部，燒嘴安裝裝置具有環形的橫截面，燒嘴安裝裝置能夠至少滿足兩個獨立的燒嘴的固定，燒嘴安裝在所述燒嘴安裝裝置上，所述燒嘴穿過安裝裝置，並以一定角度將介質噴入到反應器中進行反應，燒嘴穿過安裝裝置的部分，由內至外依次由以下層包圍:一個隔離的、耐火溫度能達到1350°C的澆注材料製成的內襯耐火隔熱層，所述澆注材料導熱係數範圍為5-15W/(m*K);—個獨立冷卻的金屬水管構成的水冷壁；一個隔離的、耐火溫度能達到1350°C的澆注材料製成的外層耐火隔熱層，所述澆注材料導熱係數範圍l_5W/(m.K)。[0009]按照本實用新型的一個具體的實施方案，其中，所述燒嘴的數量為2或3個，燒嘴的中心軸平行或者構成異面直線或相交線，並且所構成的異面直線或相交線的夾角範圍為0-20°，優選在8-12°的範圍內的夾角，燒嘴噴口中心距離範圍為50-450mm。[0010]按照本實用新型的一個具體的實施方案，其中，第三燒嘴為主燒嘴，並頂置於氣流床氣化反應器上，其布置方式為第三燒嘴中心軸與氣流床氣化反應器中心軸重合。[0011]按照本實用新型的一個具體的實施方案，其中，水冷壁是由金屬管盤繞或列排方式製成，所述水冷壁具有I個或多個相互獨立的水冷通道。[0012]按照本實用新型的一個具體的實施方案，其中，耐火澆注料層為一種含有碳化矽的材料構成，其碳化矽的含量至少為75% ;且耐火隔熱層被焊接於水冷壁外表面上的金屬釘固定，焊接金屬釘的高度範圍為5-30mm，直徑範圍為Φ8-16πιπι。[0013]按照本實用新型的一個具體的實施方案，其中，第一燒嘴為一級啟動燒嘴，其燃燒介質為可燃氣體或液體燃料；第二燒嘴為二級啟動燒嘴，其燃燒介質為可燃氣體或液體燃料；第三燒嘴為主燒嘴，其燃燒介質為粉煤和水煤漿；通過一級啟動燒嘴的火焰點燃二級啟動燒嘴的火焰，通過二級啟動燒嘴的火焰點燃第三燒嘴的火焰，3個燒嘴能夠依次不間斷點燃。[0014]按照本實用新型的一個具體的實施方案，其中，啟動燒嘴是能夠產生高能火花或聞能等尚子體的設備。[0015]按照本實用新型的一個具體的實施方案，其中，燒嘴被耐火隔熱層和水冷壁所互相隔尚。[0016]按照本實用新型的一個具體的實施方案，其中，水冷壁構成用於填充和塗敷耐火隔熱層的結構，並且所述水冷壁通過焊接方式固定在法蘭上。[0017]按照本實用新型的一個具體的實施方案，其中，反應器中的冷卻壁的凸緣與耐火隔熱層之間存在環形間隙，且環形間隙內無任何填充物，環形間隙的寬度範圍為5到50mm，優選20到40mm η[0018]按照本實用新型的一個具體的實施方案，其中，環形間隙中惰性氣體介質以一定的流速從環腔流進反應空間，且惰性氣體的流速範圍為I 5m/s。[0019]在僅安裝兩個燒嘴的情況下，其典型的布置方式為主燒嘴布置於中心，啟動燒嘴周向布置於主燒嘴的側面。[0020]設置相互獨立的燒嘴安裝孔來滿足啟動燒嘴和主燒嘴的安裝。[0021]以上和其他優點通過參照附圖及以下的說明來加以解釋。


[0022]參考說明書中的附圖更助於說明本實用新型的特點。[0023]圖1A-A面剖視圖，包括I 一級啟動燒嘴2 二級啟動燒嘴3主燒嘴4燒嘴安裝裝置5反應器9反應器冷卻壁10環腔12反應器冷卻壁凸緣13環形間隙14反應空間[0024]圖2B-B面剖視圖，包括15冷卻介質輸入管16冷卻介質輸出管[0025]圖3燒嘴安裝裝置總圖，包括6內層耐火隔熱層7水冷壁8外層耐火隔熱層11法蘭17 —級啟動燒嘴安裝孔18 二級啟動燒嘴安裝孔19主燒嘴安裝孔[0026]圖4燒嘴安裝裝置及與反應器連接的俯視圖[0027]I 一級啟動燒嘴2 二級啟動燒嘴3主燒嘴4燒嘴安裝裝置[0028]5反應器6內層耐火隔熱層7水冷壁8外層耐火隔熱層[0029]9反應器冷卻壁10環腔11法蘭12反應器冷卻壁凸緣[0030]13環形間隙14反應空間15冷卻介質輸入管16冷卻介質輸出管[0031]17—級啟動燒嘴安裝孔18 二級啟動燒嘴安裝孔19主燒嘴安裝孔具體實施方式
[0032]本實用新型為一種應用於氣流床反應器上能夠同時滿足多個燒嘴布置的布置方式及其安裝裝置。通過布置在反應器中心軸上的燒嘴和多個與反應器中心軸成平行或成一定夾角的燒嘴，來實現燒嘴的不間斷分級點火和不同燒嘴在線切換。此種結構布置方式能夠有效利用各級燒嘴介質從噴口噴出後火焰的重疊區，實現分級點火，增加點火可靠性。同時由於多個燒嘴同時安裝於反應器上，在分級點火時可以利用某級燒嘴火焰伴燒以穩定下一級燒嘴火焰，有效的防止著火初期產生的脫火、滅火等不利情況的產生。如本領域的技術人員所知道的，在燃燒反應器中發生上述情況將會帶來巨大的危險。[0033]同時實用新型裝置包含一個複合水冷壁結構，由內層耐火隔熱層、中層水冷壁、夕卜層耐火隔熱層構成。水冷壁通過環形金屬板與法蘭焊接為一體，內側形成的「凹」形空間用於填充形成內層耐火隔熱層的耐火澆注料，同時在外側焊接一定長度的金屬釘，用於固定塗敷於水冷壁外側的外層耐火隔熱層。由於燒嘴安裝裝置使用環境中經常遇到反應器開、停車，容易導致澆注料熱環境變化和熱震，該種外層耐火料的塗敷結構對增強澆注料結合的牢固性，保證裝置長期安全運行是很有益處的。水冷壁用於吸收內、外耐火隔熱層導入的熱量，由其冷卻介質將熱量帶出。[0034]此裝置用於煤氣化工藝中的氣化爐時，反應室內煤與氣化劑發生劇烈的氣化反應，反應溫度高於煤的相變溫度，典型的煤灰相變溫度範圍為1100°C -1500°c，煤在爐膛火焰核心區高溫作用下煤中的灰渣由原本固態態變為液渣，且具有高於煤灰相變溫度的高溫，同時液渣在爐膛氣流夾帶的作用下，部分液渣將會被甩至本裝置的外層耐火隔熱層上，當液渣碰到外層耐火隔熱層時，由於此處耐火隔熱層內部有水冷壁冷卻表面溫度低於煤灰的相變溫度，通過復 合水冷壁的熱傳導，附著在隔熱層上液渣的溫度將會降低，同時液渣固化並附著於外層耐火隔熱層上，此過程不斷進行，液渣不斷被固化於外層耐火澆注料上形成固渣層，由於傳熱層厚度的增加導致附著在外層耐火隔熱層上的渣表面溫度升高，直至固渣層表面溫度變為煤灰相變溫度，在此之後附著在固渣表面的灰渣將不會被固化維持其原本的液渣狀態形成液渣層，經過此過程由水冷壁、外層耐火澆注料、固渣層、液渣層構成的複合傳熱結構達到熱平衡。通過此種方法能夠在外層耐隔熱層上附著固、液兩層煤灰，能夠對外層耐火隔熱層起到很好的保護作用，並始終保持耐火隔熱層的溫度處於其材料允許的最高工作溫度之下。本裝置中外層耐火澆注料耐火溫度達1350°C、導熱係數範圍l-5ff/(m.K)的意義在於當複合水冷壁熱平衡時，固、液渣層有合適的厚度，即使在無固、液渣層保護時外層耐火澆注料同樣具有較好的耐高溫能力，這樣能夠有利保護本裝置的安全運行。[0035]基於對裝置安全性的考慮，填充的內層耐火隔熱層選擇耐火溫度達1350°C、導熱係數範圍為5-15W/(m.K)的澆注料目的在於:其一，滿足多個燒嘴之間的相互隔熱；其二，能夠有效的增強裝置在異常工況下抗擊高溫可燃氣體從反應空間向燒嘴固定裝置反竄，從而避免對安裝裝置的法蘭造成衝擊，引起密封失效和高溫氣體外漏。[0036]反應器水冷壁上部的水冷壁凸緣與燒嘴安裝裝置外層耐火隔熱層構成一個範圍從5-50mm的環形間隙，該間隙無任何填充物，環腔中的惰性氣體以一定的流速流入反應空間中。此設計的意義在於:其一，能夠防止反應空間中高溫反應氣體通過此環形間隙進入到反應器環腔，從而對反應器殼體造成危害；其二，通過此環形間隙進入到反應空間中的常溫惰性氣體，與反應器內高溫氣體混合後，能夠一定程度上降低燒嘴安裝裝置向火面附近空間的溫度，對燒嘴和水冷壁均可以有效保護。[0037]總之，相比已有結構，此燒嘴布置方式和安裝裝置採用的解決方法能夠很好的實現多燒嘴的安裝和固定，以滿足各級燒嘴的不間斷分級點火，同時通過複合水冷壁結構能夠滿足對澆注料 的固定和對燒嘴安裝裝置的熱防護。
權利要求1.一種分體式燒嘴的布置方式和安裝裝置(4)，所述燒嘴安裝裝置安裝於氣流床氣化反應器(5)頂部，燒嘴安裝裝置(4)具有環形的橫截面，燒嘴安裝裝置(4)能夠至少滿足兩個獨立的燒嘴的固定，燒嘴安裝在所述燒嘴安裝裝置(4)上，所述燒嘴穿過安裝裝置(4)，並以一定角度將介質噴入到反應器(5)中進行反應；其特徵是燒嘴穿過安裝裝置(4)的部分，由內至外依次由以下層包圍: —一個隔離的、耐火溫度能達到1350°C的澆注材料製成的內層耐火隔熱層(6)，所述澆注材料導熱係數範圍為5-15W/(m.K)； ——一個獨立冷卻的金屬水管構成的水冷壁(7)； —一個隔離的、耐火溫度能達到1350°C的澆注材料製成的外層耐火隔熱層(8)，所述澆注材料導熱係數範圍l_5W/(m.K)。
2.如權利要求1所述的分體式燒嘴的布置方式和安裝裝置(4)，其特徵在於所述燒嘴的數量為3個，第一燒嘴(I)、第二燒嘴(2)和第三燒嘴(3)的中心軸平行或者構成異面直線或相交線，並且所構成的異面直線或相交線的夾角範圍為0-20°，燒嘴噴口中心距離範圍為 50-450mm。
3.如權利要求1所述的分體式燒嘴的布置方式和安裝裝置(4)，其特徵在於所述燒嘴的數量為3個，第一燒嘴(I)、第二燒嘴(2)和第三燒嘴(3)的中心軸平行或者構成異面直線或相交線，並且所構成的異面直線或相交線的夾角範圍為在8-12°的範圍內的夾角，燒嘴噴口中心距離範圍為50-450mm。
4.如權利要求2所述的分體式燒嘴的布置方式和安裝裝置(4)，其特徵在於第三燒嘴(3)為主燒嘴,並頂置於氣流床氣化反應器(5)上,其布置方式為第三燒嘴(3)中心軸與氣流床氣化反應器(5)中心軸重合。
5.如權利要求1所述的分體式燒嘴的布置方式和安裝裝置(4)，其特徵在於水冷壁(7)是由金屬管盤繞或列排方式製成，所述水冷壁(7)具有I個或多個相互獨立的水冷通道。
6.如權利要求2所述的分體式燒嘴的布置方式和安裝裝置(4)，其特徵在於第一燒嘴(O為一級啟動燒嘴，其燃燒介質為可燃氣體或液體燃料；第二燒嘴(2)為二級啟動燒嘴，其燃燒介質為可燃氣體或液體燃料；第三燒嘴(3)為主燒嘴，其燃燒介質為粉煤和水煤漿；通過一級啟動燒嘴的火焰點燃二級啟動燒嘴(2)的火焰，通過二級啟動燒嘴的火焰點燃第三燒嘴(3)的火焰，3個燒嘴能夠依次不間斷點燃。
7.如權利要求2或6所述的分體式燒嘴的布置方式和安裝裝置(4)，其特徵在於，第一燒嘴(I)和第二燒嘴(2)是能夠產生高能火花或高能等離子體的設備。
8.如上述權利要求2所述的分體式燒嘴的布置方式和安裝裝置(4)，其特徵在於，第一燒嘴(I)、第二燒嘴(2)和第三燒嘴(3)被耐火隔熱層(6，8)和水冷壁(7)所互相隔離。
9.如上述權利要求1所述的分體式燒嘴的布置方式和安裝裝置(4)，其特徵在於，水冷壁(7)構成用於填充和塗敷耐火隔熱層(6，8)的結構，並且所述水冷壁通過焊接方式固定在法蘭(11)上。
10.如上述權利要求1所述的分體式燒嘴的布置方式和安裝裝置(4)，其特徵在於，反應器(5)中的冷卻壁(9)的凸緣(12)與外層耐火隔熱層(8)之間存在環形間隙(13)，且環形間隙內無任何填充物，環形間隙的寬度範圍為5到50_。
11.如上述權利要求10所述的 分體式燒嘴的布置方式和安裝裝置(4)，其特徵在於，環形間隙的寬度範圍為20到40mm。
12.如上述權利要求1所述的分體式燒嘴的布置方式和安裝裝置(4)，其特徵在於，第一燒嘴(I)的中心軸與第二燒嘴(2)的中心軸平行或構成異面直線或相交線，並且其夾角範圍為O 10°範圍內的夾角，燒嘴噴口中心距離範圍為20 200mm。
13.如上述權利要求1所述的分體式燒嘴的布置方式和安裝裝置(4)，其特徵在於，第一燒嘴(I)的中心軸與第二燒嘴(2)的中心軸平行或構成異面直線或相交線，並且其夾角範圍為在 2 5°範圍內的夾角，燒嘴噴口中心距離範圍為20 200mm。
專利摘要本實用新型涉及一種分體式燒嘴的布置方式和安裝裝置，所述燒嘴安裝裝置(4)設置在氣流床氣化反應器(5)上，其中燒嘴(1，2，3)被固定在所述燒嘴安裝裝置(4)上，並且所述燒嘴(1，2，3)穿過燒嘴安裝裝置(4)延伸到該氣流床氣化反應器(5)中。燒嘴安裝裝置能夠滿足三個獨立的燒嘴的安裝，其中燒嘴(3)布置於氣化反應器中心軸上，其它燒嘴(1，2)的中心軸與燒嘴(3)中心軸平行或成一定的夾角周向布置於燒嘴(3)側面。此外在法蘭(11)下方，燒嘴(1，2，3)穿過燒嘴安裝裝置(4)的部分，由內至外依次由以下層包圍內層耐火隔熱層(6)；水冷壁(7)；外層耐火隔熱層(8)。
文檔編號C10J3/56GK203079926SQ20122061085
公開日2013年7月24日 申請日期2012年11月18日 優先權日2012年11月18日
發明者王明坤, 姜從斌, 信偉, 郭進軍, 高瑞恆, 張禮 申請人:航天長徵化學工程股份有限公司