一种粉浆耦合气化燃烧器的制作方法

本发明涉及气化技术领域，具体而言，涉及一种粉浆耦合气化燃烧器。

背景技术：

浆粉耦合气化技术实质是在气化炉内同时喷入浆态含碳有机物和粉态含碳有机物，减少水量带入间接提高整体含碳有机物浓度，实现浆态含碳有机物和粉态含碳有机物的高效共气化。烧嘴作为浆粉耦合气化炉的关键部件之一。通过它将浆态含碳有机物、粉态含碳有机物和气化剂以一定速度导入气化炉，在高速喷射的气化剂的气动力作用下，将浆态含碳有机物雾化成小液滴，粉态含碳有机物均匀分散，实现浆态含碳有机物、粉态含碳有机物与气化剂的充分混合，并发生化学反应。

现有浆粉耦合气化炉，主要包括两大类：顶置多通道浆粉耦合气化烧嘴的单喷嘴粉浆气化炉和炉顶和\或炉身设置多喷嘴的粉浆气化炉。

中国公开号为：cn209024468u，公开了一种浆粉耦合气化炉烧嘴，该烧嘴包括：喷嘴本体，其具有多条通道，各通道分别为从内至外依次套设的用于输送中心气化剂的第一通道、用于输送浆态含碳有机物的第二通道、用于输送粉态含碳有机物的第三通道和用于输送外环气化剂的第四通道。

上述技术方案提供的浆粉耦合气化炉烧嘴虽然能够解决多烧嘴气化炉需在顶部开多个烧嘴孔、影响气化炉结构强度的问题，但是该浆粉耦合气化炉烧嘴属于环套式烧嘴，水煤浆雾化依赖内外环氧的剪切效应，随着物料量的不断增加，基于进料量考虑烧嘴尺寸需要等比例放大，烧嘴尺寸放大到一定程度后，由于水煤浆与氧气接触面积和接触时间的限制，水煤浆剪切效应会减弱，部分氧气未参与水煤浆剪切直接进入气化炉，造成水煤浆雾化不均匀，严重影响气化效率；同样粉煤物料量增大后，也会存在分散不均匀的技术难题，因此多通道环套式烧嘴存在难以放大的技术难题。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提出了一种粉浆耦合气化燃烧器，旨在解决现有环套式烧嘴放大过程中雾化分散效果不佳的问题。

本发明提出了一种粉浆耦合气化燃烧器，该燃烧器包括：中心烧嘴和至少一对工艺烧嘴；其中，各所述工艺烧嘴于所述中心烧嘴的外周呈圆周布置，每对所述工艺烧嘴中的两个工艺烧嘴均沿所述中心烧嘴的径向分别设置在所述中心烧嘴的两侧；各所述工艺烧嘴中至少一对为水煤浆烧嘴，各所述工艺烧嘴中除水煤浆烧嘴外的其他烧嘴中至少一对或所述中心烧嘴为粉煤烧嘴；或，所述中心烧嘴为水煤浆烧嘴，各所述工艺烧嘴均为粉煤烧嘴。

进一步地，上述粉浆耦合气化燃烧器，相邻两个所述工艺烧设有冷却机构，用以对所述工艺喷嘴进行冷却。

进一步地，上述粉浆耦合气化燃烧器，所述冷却机构包括：冷却水回水通道，沿所述中心烧嘴的外周设置，形成绕设在所述中心烧嘴外周的环形回水通道结构；冷却水上水通道，沿所述冷却水回水通道的外周设置，形成绕设在所述冷却水回水通道外周的环形上水通道结构，并且，各所述工艺喷嘴均设置在所述环形上水通道结构内，所述冷却水上水通道与所述冷却水回水通道相连通，以通过所述冷却水上水通道内通入的冷却水对所述工艺喷嘴进行冷却，并流经所述冷却水回水通道回水；冷却水通道隔板，设置在所述冷却水上水通道和所述冷却水回水通道之间，用以对所述冷却水上水通道和所述冷却水回水通道进行分割。

进一步地，上述粉浆耦合气化燃烧器，所述工艺烧嘴通过连接件限位至所述中心烧嘴和所述工艺烧嘴外周设置的燃烧器外壳之间，并且，所述连接件包括：连接柄和设置在所述连接柄端部的连接托。

进一步地，上述粉浆耦合气化燃烧器，至少一对所述工艺烧嘴为粉煤烧嘴，其出口端设有外斜式结构；所述外斜式结构的外斜面与所述粉煤烧嘴的轴向之间的外斜角α满足5°≤α≤35。

进一步地，上述粉浆耦合气化燃烧器，所述粉煤烧嘴为单通道结构，所述单通道结构的外斜式结构的外斜拐点与所述粉煤烧嘴2的烧嘴出口处之间的第一距离l1满足10mm≤l1≤200mm；或，所述粉煤烧嘴为双通道结构，内通道为粉煤通道，套设在内通道外部的外通道为氧气通道，并且，所述双通道结构的外斜式结构的外斜拐点与所述粉煤烧嘴的烧嘴出口之间的第二距离l2满足5mm≤l2≤50mm。

进一步地，上述粉浆耦合气化燃烧器，至少一对所述工艺烧嘴为水煤浆烧嘴，所述水煤浆烧嘴呈内斜式设置，并且，所述水煤浆烧嘴的中心线与所述燃烧器的横截面之间的夹角为内斜角β，其满足75°≤β＜90；所述水煤浆烧嘴为三通道预膜式结构，从内到外依次为中心氧通道、水煤浆通道、外环氧通道，所述中心氧通道的出口至所述工艺烧嘴中的水煤浆烧嘴的烧嘴出口之间的氧出口距离x和所述水煤浆通道的出口至所述工艺烧嘴中的水煤浆烧嘴的烧嘴出口之间的煤浆出口距离y之间的关系满足1mm≤2y≤x≤5mm。

进一步地，上述粉浆耦合气化燃烧器，所述中心烧嘴为点火预热烧嘴，其为内外套设的两通道结构，内侧通道为燃料气通道，外侧通道为氧气通道，所述燃料气通道内部设有移动式点火棒；所述工艺烧嘴包括：至少一对水煤浆烧嘴和至少一对粉煤烧嘴；其中，所述水煤浆烧嘴和所述粉煤烧嘴间隔布置，并且，所述水煤浆烧嘴呈内斜式设置部分；所述粉煤烧嘴的内侧外壁的底端与所述粉煤烧嘴的烧嘴出口之间的距离为第三距离利用l3=d×cosβ计算；其中，d为水煤浆烧嘴的出口直径；β为水煤浆烧嘴的中心线与所述燃烧器的横截面之间的夹角。

进一步地，上述粉浆耦合气化燃烧器，所述中心烧嘴为粉煤烧嘴，其四周设置的工艺烧嘴均为呈内斜式设置的水煤浆烧嘴；所述粉煤烧嘴为双通道结构，从内到外依次为中心氧气通道和粉煤通道，并且，所述粉煤通道的出口部呈外八型结构，其外夹角γ呈锐角且满足15°≤γ≤90°。

进一步地，上述粉浆耦合气化燃烧器，所述中心烧嘴为水煤浆烧嘴，所述水煤浆烧嘴为三通道预膜式结构，从内到外依次为中心氧通道、水煤浆通道、外环氧通道；所述中心烧嘴四周设置的工艺烧嘴均为粉煤烧烧嘴。

本发明提供的粉浆耦合气化燃烧器，通过中心烧嘴和环绕在中心烧嘴四周的多个工艺烧嘴，将粉煤和水煤浆两种物料单独输送，可避免环套式结构粉煤通道与水煤浆通道距离过近，在出口处粉煤与水煤浆粘为一体，影响雾化、分散效应，多烧嘴组成的燃烧器还可以根据进料需求，选择部分烧嘴进料，负荷调节更为灵活，可以根据进料量和粉浆配比的不同需求，选择投料烧嘴的数量，可适用于大型气化炉。同时，该粉浆耦合气化燃烧器与环套式结构烧嘴相比，不会出现环套式结构烧嘴尺寸放大后物料雾化、分散不均匀的现象发生，且环套式多通道组合烧嘴通道尺寸固定，负荷调节的幅度较小，过低或过高负荷运行会严重影响物料的雾化、分散效果。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明第一实施例提供的粉浆耦合气化燃烧器的俯视图；

图2为图1中a-a处的剖视图；

图3为图1中b-b处的剖视图；

图4为本发明第一实施例提供的点火预热烧嘴的结构示意图；

图5为本发明第一实施例提供的粉煤烧嘴的结构示意图；

图6为本发明第一实施例提供的粉煤烧嘴的又一结构示意图；

图7为本发明第一实施例提供的水煤浆烧嘴的结构示意图；

图8为本发明第一实施例提供的冷却机构的结构示意图；

图9为本发明第一实施例提供的连接件的结构示意图；

图10为本发明第二实施例提供的粉浆耦合气化燃烧器的俯视图；

图11为图10中a-a处的剖视图；

图12为本发明第二实施例提供的粉煤烧嘴的结构示意图；

图13为本发明第二实施例提供的冷却机构的结构示意图；

图14为本发明第二实施例提供的水煤浆烧嘴的结构示意图；

图15为本发明第三实施例提供的粉浆耦合气化燃烧器的俯视图；

图16为本发明第三实施例提供的粉浆耦合气化燃烧器的正视图；

图17为本发明第三实施例提供的连接件的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

该粉浆耦合气化燃烧器可以包括三种实施例，具体说明如下：

第一实施例，中心为点火预热烧嘴且四周为工艺烧嘴：

参见图1至图3，其为本发明第一实施例提供的粉浆耦合气化燃烧器的俯视图。如图所示，该粉浆耦合气化燃烧器外部呈柱形结构，其内部包括：一个点火预热烧嘴1和多个工艺烧嘴；其中，

一个点火预热烧嘴1设置在该燃烧器的中心位置，即为中心烧嘴，用以通过燃烧为气化炉进行预热升温。多个工艺烧嘴可以沿点火预热烧嘴1的外周呈圆周布置，优选地，多个工艺烧嘴可以均布在点火预热烧嘴1的外周；该工艺烧嘴可以包括至少一对水煤浆烧嘴3和至少一对粉煤烧嘴2，水煤浆烧嘴3与粉煤烧嘴2之间间隔分布，并且，相同种类的工艺烧嘴呈两两对置结构，也就是为双数个，以使气化炉内的流场处于平衡状态，也就是说，水煤浆烧嘴3和粉煤烧嘴2均成对设置；优选地，每对粉煤烧嘴2中的两个粉煤烧嘴2均沿燃烧器的径向分别设置在点火预热烧嘴1的两侧，每对水煤浆烧嘴3中的两个水煤浆烧嘴3均沿燃烧器的径向分别设置在点火预热烧嘴1的两侧；进一步优选地，水煤浆烧嘴3与粉煤烧嘴2均可以为两对，水煤浆烧嘴3两两相对设置在点火预热烧嘴1的两侧，粉煤烧嘴2两两相对设置在点火预热烧嘴1的两侧，并且，水煤浆烧嘴3与粉煤烧嘴2之间间隔布置，即任意两个相邻水煤浆烧嘴3之间均设有粉煤烧嘴2，任意两个相邻粉煤烧嘴2之间均设有水煤浆烧嘴3，以确保气化炉内流场分布较均匀、气化炉负荷调节更为灵活；当然，水煤浆烧嘴3与粉煤烧嘴2亦可以为其他对数例如一对，根据水煤浆对粉煤均匀分散的限制作用，虽然水煤浆烧嘴3与粉煤烧嘴2的数量越多炉内流场分布越均匀，但结合物料分散角度，水煤浆烧嘴3与粉煤烧嘴2均两对最佳，以在确保炉内流场分布均匀性的基础上确保粉煤的均匀分散。

继续参见图1，相邻两个工艺烧嘴之间设有冷却机构4，用以对工艺喷嘴进行冷却。具体地，多个工艺烧嘴的外部可设有燃烧器外壳6，以使中心烧嘴和各工艺烧嘴均包覆在该燃烧器外壳6的内部。冷却机构4可设置在燃烧器外壳6和中心烧嘴之间，以充分利用燃烧器外壳6与工艺烧嘴外侧的空间，使得该燃烧器结构更为紧凑，进而有效缩小燃烧器外形尺寸。工艺烧嘴中的粉煤烧嘴2可通过连接件5限位至点火预热烧嘴1和燃烧器外壳6之间，尤其是可限位至冷却机构4的冷却水通道隔板43和燃烧器外壳6之间，以使粉煤烧嘴2限位至冷却机构4的冷却水上水通道41内，通过冷却水上水通道41内输入的冷却水对粉煤烧嘴2进行冷却；当然，粉煤烧嘴2亦可通过其他方式设置在点火预热烧嘴1的外周，本实施例中对其不做任何限定；该连接件5可以成对设置，以在粉煤烧嘴2的外周两侧进行限位，使其限位至两个连接件5之间，本实施例中，两个连接件5可分别固定在冷却水通道隔板43和燃烧器外壳6上，以对粉煤烧嘴2进行定位，当然，连接件5亦可固定在其他零部件上，本实施例中对其不做任何限定。另外，水煤浆烧嘴3亦可通过连接件5限位至点火预热烧嘴1和燃烧器外壳6之间，本实施例中以粉煤烧嘴2的限位方式为例进行说明，水煤浆烧嘴3的限位方式可参考粉煤烧嘴2通过连接件5的限位方式，本实施例中对其不做任何限定。

参见图4，其为本发明第一实施例提供的点火预热烧嘴的结构示意图。如图2至图4所示，该点火预热烧嘴1可以为内外套设的两通道结构，内侧通道为燃料气通道11，套设在内侧通道外周的外侧通道为氧气通道12，燃料气通道11内部设有移动式点火棒13，其可移动地设置在燃料气通道11内，以在移动式点火棒13点火后退回至燃料气通道11的出口端，燃料气与氧气分别通过燃料气通道11和氧气通道12在点火预热烧嘴1的出口处燃烧，进而为气化炉进行预热升温。

参见图5和图6，其示出了本发明第一实施例提供的粉煤烧嘴的两种结构的结构示意图。如图所示，该粉煤烧嘴2可以为单通道结构或含有外环氧通道的双通道结构。

如图5所示，在该粉煤烧嘴的一种实施方式中，该粉煤烧嘴2为单通道结构时，该单通道结构为粉煤通道21；粉煤物料需要的氧气可以有水煤浆烧嘴3的外环氧通道33提供，亦可通过其他方式提供，本实施例中对其不做任何限定。如图所示，单通道的粉煤烧嘴2的进口端（如图5所示的顶端）为直通式结构，直通式结构的通道上下结构尺寸相同，粉煤烧嘴2的出口端（如图5所示的底端）为外斜式结构，即该外斜式结构自远离烧嘴出口端的位置至烧嘴出口端向该粉煤烧嘴2的外周倾斜设置；外斜式结构的外斜拐点与粉煤烧嘴2的烧嘴出口处之间的第一距离l1的设置和外斜式结构的外斜面与粉煤烧嘴2的轴向之间的外斜角α有关，第一距离l1增加，可使得粉煤物料外斜转向均匀对管壁的磨蚀较小，有利于延长粉煤烧嘴2的寿命，同时可使得粉煤物料出口距离水煤浆物料距离更远，进而有利于粉煤物料的分散。但第一距离l1过大，粉煤物料出口距离水煤浆物料距离增加，导致粉煤烧嘴2尺寸增大，制造难度增加、燃烧器内空间浪费严重，不符合烧嘴结构紧凑化设计的理念。第一距离l1距离过小，粉煤通道的外斜处磨蚀严重，且粉煤物料出口距离水煤浆物料距离果短不利于物料隔离，故第一距离l1满足10mm≤l1≤200mm。外斜式结构的外斜面与粉煤烧嘴2的轴向之间的外斜角α不仅可避免粉煤与水煤浆在燃烧器出口直接接触，同时可使得粉煤可在水煤浆外围分散，而且可提高气化炉顶部空间的利用率；由于外斜角α过大，粉煤物料可能会分散至气化炉外壁造成气化炉边壁超温，外斜角α过小不足以使粉煤和水煤浆分离，因此优选地，外斜角α为5-35°，即外斜角α满足5°≤α≤35。

如图6和图3所示，在该粉煤烧嘴的另一种实施方式中，该粉煤烧嘴2为双通道结构，其设有两个物流通道，内通道为粉煤通道21，外通道为氧气通道22。内粉外氧式结构可保证粉煤颗粒在燃烧器出口处与水煤浆颗粒隔离，水煤浆颗粒在燃烧器出口中下部雾化分散，粉煤颗粒在水煤浆颗粒外围分散。双通道的粉煤烧嘴2的外通道的出口端为外斜式结构，粉煤通道21为直通式结构，直通式结构的下部出口端（如图6所示的底端）与氧气通道22的外斜拐点平齐设置，该结构设置可使粉煤物料在烧嘴内部与高速氧气混合，粉煤动量增加，离开粉煤烧嘴后可以较快的速度沿外斜方向分散并与氧气混合均匀，外斜式结构的外斜拐点与粉煤烧嘴2的烧嘴出口之间的第二距离l2过大会导致粉煤颗粒在粉煤烧嘴内混区域与高速氧气长时间摩擦，可能引起粉煤自燃爆炸现象；第二距离l2过小，不利于粉煤的外斜分散和与氧气的均匀混合，因此，优选地，外斜式结构的外斜拐点与粉煤烧嘴2的烧嘴出口之间的第二距离l2满足5mm≤l2≤50mm。在该实施方式中，外斜式结构的外斜面与粉煤烧嘴2的轴向之间的外斜角α与上述单通道实施方式中相同，其可参考上述单通道实施方式实施例的外斜式结构的外斜面与粉煤烧嘴2的轴向之间的外斜角α，本实施方式中对其不做赘述。

在上述各实施方式中，粉煤烧嘴2的内侧外壁23的底端与粉煤烧嘴的烧嘴出口之间的距离为第三距离l3，即单通道靠近该燃烧器的外壁或双通道的外侧通道的靠近该燃烧器的外壁的底端与粉煤烧嘴的烧嘴出口之间的距离，第三距离l3由水煤浆烧嘴的出口直径d和水煤浆烧嘴的内斜角β决定，即基于水煤浆烧嘴的出口直径d和水煤浆烧嘴的内斜角β确定第三距离l3，第三距离l3可利用公式l3=d×cosβ计算。第三距离l3的设置可使水煤浆烧嘴3和粉煤烧嘴2靠近中心点火预热烧嘴1的方向即在燃烧器底部处于同一平面，使燃烧器的底板更为平整，减少因出口高度不一致造成的冷却水通道死水区范围过大影响冷却效果。

参见图7，其为本发明第一实施例提供的水煤浆烧嘴的结构示意图。如图7和图2所示，水煤浆烧嘴3为三通道预膜式结构，从内到外依次为依次套设的中心氧通道31、水煤浆通道32、外环氧通道33。两两对置的水煤浆烧嘴3在燃烧器内部可以呈内斜式设置水煤浆烧嘴3即自进口端至出口端向该燃烧器的轴向倾斜设置，通过撞击实现水煤浆的充分雾化。水煤浆烧嘴3的中心线与燃烧器的横截面（如图7所示的水平面）之间的夹角为内斜角β，内斜角的设置可使对置的水煤浆烧嘴3在燃烧器出口下部空间（相对于图2所示的位置而言）内发生二次撞击，提高水煤浆的雾化效果，同时增加水煤浆在气化炉内的停留时间，提高气化反应效率；水煤浆烧嘴3的内斜角β不宜过小，内斜角过小，水煤浆二次撞击区靠近燃烧器出口，气化炉内反应区靠近燃烧器出口会造成气化炉顶部超温，因此，优选地，75°≤β＜90°。水煤浆烧嘴3采用预膜式结构，中心氧通道31的出口（如图7所示的底端）至水煤浆烧嘴3的烧嘴出口之间的氧出口距离x和水煤浆通道32的出口至水煤浆烧嘴3的烧嘴出口之间的煤浆出口距离y之间的关系满足1mm≤2y≤x≤5mm，各个通道出口的位置距烧嘴出口端面的距离可经过计算得出，使得水煤浆在烧嘴出口处具有适宜的出口速度，达到适宜的雾化效果，保持适宜的动量在燃烧器出口下部空间内发生二次撞击。

参见图8，其为本发明第一实施例提供的冷却机构的结构示意图。如图7、图2和图3所示，该冷却机构4包括：冷却水回水通道42、冷却水上水通道41和冷却水通道隔板43；其中，冷却水回水通道42沿中心烧嘴即点火预热烧嘴1的外周设置，形成绕设在点火预热烧嘴1外周的环形回水通道结构；冷却水上水通道41沿冷却水回水通道42的外周设置，形成绕设在冷却水回水通道42外周的环形上水通道结构，并且，各工艺喷嘴均设置在环形上水通道结构内，冷却水上水通道41与冷却水回水通道42相连通，以通过冷却水上水通道41内通入的冷却水对工艺喷嘴进行冷却，并流经冷却水回水通道42回水。具体地，冷却水上水通道41和冷却水回水通道42之间可设有冷却水通道隔板43，用以对冷却水上水通道41和冷却水回水通道42进行分割，即冷却水上水通道41和冷却水回水通道42通过冷却水通道隔板43进行分隔。燃烧器外壳6与冷却水通道隔板43之间除工艺烧嘴占据空间外的剩余空间构成冷却水上水通道41，冷却水通道隔板43与点火预热烧嘴1的外壁13之间的所围空间构成冷却水回水通道42。该结构设计可使得作为工艺烧嘴的粉煤烧嘴2和水煤浆烧嘴3均置于冷却水上水通道41的内部，由于冷却空间较大，冷却效果与常规夹套式和盘管式冷却结构相比，冷却效果更佳，此外，该冷却结构充分利用了燃烧器外壳6与工艺烧嘴外侧的空间，燃烧器结构更为紧凑，可有效缩小燃烧器外形尺寸。在本实施例中，由于水煤浆烧嘴3采用内斜式设置而造成冷却水上水通道41处于两个平面，为避免外侧较低凹槽内部冷却水形成死水影响冷区效果，优选地，在外侧较低凹槽内设置搅拌器7，强制使凹槽内冷却水流动，加强换热效果；当然，搅拌器7亦可设置在冷却水上水通道41内的其他位置，尤其是其他形成死水影响冷区效果的位置，以强制冷却水的流动，加强换热效果。

参见图9，其为本发明第一实施例提供的连接件的结构示意图。如图9和图1所示，连接件5包括：连接柄51和连接托52；其中，连接托52设置在连接柄51的端部，用以对工艺烧嘴的外壁进行支撑限位，以防止工艺烧嘴在冷却水上水空间内发生热胀冷缩变形发生位置偏移。在本实施例中，粉煤烧嘴2的外周通过连接件5进行限位为例进行说明，该连接柄51的两端可分别与燃烧器外壳6、连接托52固定连接，连接托52为圆弧形结构，其圆弧内径与粉煤烧嘴2的外径相匹配，连接托52与粉煤烧嘴2采用活动连接，可对粉煤烧嘴2进行支撑固定，防止粉煤烧嘴2在冷却水上水空间内发生热胀冷缩变形发生位置偏移。当然，该连接件5亦可设置在粉煤烧嘴2和冷却水通道隔板43之间，即连接柄51的端部可固定连接在冷却水通道隔板43上，使得该连接柄51上的连接托52与设置在燃烧器外壳6上的连接柄51连接的连接托52相对，实现粉煤烧嘴2的两侧限位。

第二实施例：中心粉煤烧嘴，四周为水煤浆烧嘴；第二实施例提供的粉浆耦合气化燃烧器与第一实施例提供的粉浆耦合气化燃烧器的主要区别在于，中心喷嘴和工艺喷嘴的类型不完全相同以及其结构不同，其他零部件之间的位置关系和连接关系可参照第一实施例相同，例如水煤浆烧嘴作为工艺烧嘴，其具体结构的相关之处可参考第一实施例，具体如下：

参见图10至图11，其示出了本发明第二实施例的粉浆耦合气化燃烧器的优选结构。如图所示，该粉浆耦合气化燃烧器外部呈柱形结构，其内部包括：一个粉煤烧嘴1和多个水煤浆烧嘴3；其中，粉煤烧嘴1设置在该燃烧器的中心位置，即为中心烧嘴。多个水煤浆烧嘴3沿粉煤烧嘴1的外周呈圆周布置，水煤浆烧嘴3可成对设置且每对水煤浆烧嘴3中的两个水煤浆烧嘴3均沿燃烧器的径向分别设置在粉煤烧嘴1的两侧，即多个水煤浆烧嘴3在粉煤烧嘴1的外部两两对置并处于同一圆周上，优选地，多个水煤浆烧嘴3可以均布在粉煤烧嘴1的外部两两对置并处于同一圆周上。

继续参见图10，相邻两个水煤浆烧嘴3之间可设有冷却机构2，用以对水煤浆烧嘴3进行冷却。具体地，多个水煤浆烧嘴3的外部可设有燃烧器外壳4，以使粉煤烧嘴1和各水煤浆烧嘴3均包覆在该燃烧器外壳4的内部。冷却机构2可设置在燃烧器外壳4和粉煤烧嘴1之间，以充分利用燃烧器外壳4与水煤浆烧嘴3外侧的空间，使得该燃烧器结构更为紧凑，进而有效缩小燃烧器外形尺寸。水煤浆烧嘴3可通过连接件（图中未示出）限位至粉煤烧嘴1和燃烧器外壳4之间，尤其是可限位至冷却机构2的冷却水通道隔板23和燃烧器外壳4之间，以使水煤浆烧嘴3限位至冷却机构2的冷却水上水通道21内，通过冷却水上水通道21内输入的冷却水对水煤浆烧嘴3进行冷却；当然，水煤浆烧嘴3亦可通过其他方式设置在粉煤烧嘴1的外周，本实施例中对其不做任何限定；该连接件可以成对设置，以在水煤浆烧嘴3的外周两侧进行限位，使其限位至两个连接件之间，本实施例中，两个连接件可分别固定在冷却水通道隔板23和燃烧器外壳4上，以对水煤浆烧嘴3进行限位，当然，连接件亦可固定在其他零部件上，本实施例中对其不做任何限定。

参见图12，其为本发明第二实施例提供的粉煤烧嘴的结构示意图。如图11和图12，该粉煤烧嘴1可以为双通道结构，从内到外依次为中心氧气通道11和粉煤通道12。内氧外煤式结构可使粉煤在烧嘴出口处与氧气保持层流流动，粉煤外侧的氧气层可减少粉煤与水煤浆的接触范围。粉煤通道12的出口部（如图12所示的下部）呈外八型结构，其外夹角γ呈锐角且满足15°≤γ≤90°。该结构设置可使粉煤在烧嘴出口处产生径向位移，绝大部分粉煤在氧气层的护送下可穿越水煤浆流股进入气化炉外侧，少部分粉煤在穿越过程中会与水煤浆流股相遇，在水煤浆流股内侧随水煤浆流股一起与对置的水煤浆流股进行碰撞，碰撞后粉煤颗粒会与水煤浆颗粒重新分离，在水煤浆反应区与水煤浆颗粒一起发生气化反应。

参见图13，其为本发明第二实施例提供的冷却机构的结构示意图。如图所示，冷却机构2包括：冷却水回水通道22、冷却水上水通道21和冷却水通道隔板23；其中，冷却水回水通道22沿中心烧嘴即粉煤烧嘴1的外周设置，形成绕设在粉煤烧嘴1外周的环形回水通道结构；冷却水上水通道21沿冷却水回水通道22的外周设置，形成绕设在冷却水回水通道22外周的环形上水通道结构，并且，各水煤浆烧嘴3均设置在环形上水通道结构内，冷却水上水通道21与冷却水回水通道22相连通，以通过冷却水上水通道21内通入的冷却水对工艺喷嘴进行冷却，并流经冷却水回水通道22回水。具体地，冷却水上水通道21和冷却水回水通道22之间可设有冷却水通道隔板23，用以对冷却水上水通道21和冷却水回水通道22进行分割，即冷却水上水通道21和冷却水回水通道22通过冷却水通道隔板23进行分隔。燃烧器外壳4与冷却水通道隔板23之间除工艺烧嘴占据空间外的剩余空间构成冷却水上水通道21，冷却水通道隔板23与粉煤烧嘴1的粉煤烧嘴外壁13之间的所围空间构成冷却水回水通道22。该结构设计可使得作为工艺烧嘴的水煤浆烧嘴3均置于冷却水上水通道21的内部，由于冷却空间较大，冷却效果与常规夹套式和盘管式冷却结构相比，冷却效果更佳，此外，该冷却结构充分利用了燃烧器外壳4与工艺烧嘴即水煤浆烧嘴3外侧的空间，燃烧器结构更为紧凑，可有效缩小燃烧器外形尺寸。

参见图14，其为本发明第二实施例提供的水煤浆烧嘴的结构示意图。如图14和图11所示，水煤浆烧嘴3为三通道预膜式结构，从内到外依次为依次套设的中心氧通道31、水煤浆通道32、外环氧通道33。两两对置的水煤浆烧嘴3在燃烧器内部可以呈内斜式设置，通过撞击实现水煤浆的充分雾化。水煤浆烧嘴3的中心线与燃烧器的横截面（如图11所示的水平面）之间的夹角为内斜角β，内斜角的设置可使对置的水煤浆烧嘴3在燃烧器出口下部空间（相对于图11所示的位置而言）内发生二次撞击，提高水煤浆的雾化效果，同时增加水煤浆在气化炉内的停留时间，提高气化反应效率；水煤浆烧嘴3的内斜角β不宜过小，内斜角过小，水煤浆二次撞击区靠近燃烧器出口，气化炉内反应区靠近燃烧器出口会造成气化炉顶部超温，因此，优选地，75°≤β＜90°。水煤浆烧嘴3采用预膜式结构，中心氧通道31的出口（如图14所示的底端）至水煤浆烧嘴3的烧嘴出口之间的氧出口距离x和水煤浆通道32的出口至水煤浆烧嘴3的烧嘴出口之间的煤浆出口距离y之间的关系满足1mm≤2y≤x≤5mm，各个通道出口的位置距烧嘴出口端面的距离可经过计算得出，使得水煤浆在烧嘴出口处具有适宜的出口速度，达到适宜的雾化效果，保持适宜的动量在燃烧器出口下部空间内发生二次撞击。

继续参见图11，为避免冷却机构2中存在水流死区，优选地，水煤浆烧嘴3的第一出口点b和第二出口点c、粉煤烧嘴的第三出口点d处于同一直线上，这样燃烧器底部形状更为规则，有利于冷却水的循环流动，底部无死区，冷却效果更好。在本实施例中，冷却水上水通道21内亦可参照第一实施例设置搅拌器，其可参照第一实施例，本实施例中对其不做赘述。

第三实施例，中心水煤浆烧嘴，四周为粉煤烧嘴；第三实施例提供的粉浆耦合气化燃烧器与第一实施例提供的粉浆耦合气化燃烧器的主要区别在于，中心喷嘴和工艺喷嘴的类型不完全相同以及其结构不同，其他零部件之间的位置关系和连接关系可参照第一实施例相同，例如连接件和冷却机构的具体结构的相关之处可参考第一实施例，具体如下：

参见图15和图16，其示出了本发明第三实施例提供的粉浆耦合气化燃烧器的优选结构。如图所示，该粉浆耦合气化燃烧器外部呈柱形结构，其内部包括：一个水煤浆烧嘴1和多个粉煤烧嘴2；其中，

水煤浆烧嘴1位于燃烧器的中心位置，即为中心烧嘴。多个粉煤烧嘴2可成对设置且沿水煤浆烧嘴1的外周呈圆周布置，每对粉煤烧嘴2中的两个粉煤烧嘴2均沿燃烧器的径向分别设置在水煤浆烧嘴1的两侧，即多个粉煤烧嘴2在水煤浆烧嘴1的外部两两对置并处于同一圆周上，优选地，多个粉煤烧嘴2可以均布在水煤浆烧嘴1的外部两两对置并处于同一圆周上。

继续参见图15和图16，相邻两个粉煤烧嘴2之间设有冷却机构3，用以对粉煤烧嘴2进行冷却。具体地，多个粉煤烧嘴2的外部可设有燃烧器外壳5，以使一个水煤浆烧嘴1和多个粉煤烧嘴2均包覆在该燃烧器外壳5的内部。冷却机构3可设置在燃烧器外壳5和水煤浆烧嘴1之间，以充分利用燃烧器外壳5与粉煤烧嘴2外侧的空间，使得该燃烧器结构更为紧凑，进而有效缩小燃烧器外形尺寸。粉煤烧嘴2可通过连接件4限位至水煤浆烧嘴1和燃烧器外壳5之间，尤其是可限位至冷却机构3的冷却水通道隔板33和燃烧器外壳5之间，以使粉煤烧嘴2限位至冷却机构3的冷却水上水通道31内，通过冷却水上水通道31内输入的冷却水对粉煤烧嘴2进行冷却；当然，粉煤烧嘴2亦可通过其他方式设置在水煤浆烧嘴1的外周，本实施例中对其不做任何限定；该连接件4可以成对设置，以在粉煤烧嘴2的外周两侧进行限位，使其限位至两个连接件4之间，本实施例中，两个连接件4可分别固定在冷却水通道隔板33和燃烧器外壳5上，以对粉煤烧嘴2进行限位，当然，连接件4亦可固定在其他零部件上，本实施例中对其不做任何限定。

继续参见图16，水煤浆烧嘴1为三通道预膜式结构，从内到外依次为依次套设的中心氧通道11、水煤浆通道12、外环氧通道13，水煤浆在内外环氧气的剪切下充分雾化离开水煤浆烧嘴1进入气化炉。该水煤浆烧嘴1的设置方式不同于第一实施例和第二实施例，即该实施例中水煤浆烧嘴1与该燃烧器的燃烧器外壳5同轴设置，但是，水煤浆烧嘴1的具体结构可参照第一实施例和第二实施例中水煤浆烧嘴的具体结构，本实施例中对其不做赘述。

继续参见图16，在本实施例中，该粉煤烧嘴2的结构采用单通道结构，该单通道结构为粉煤通道21；粉煤物料需要的氧气可以有水煤浆烧嘴1的外环氧通道13提供，亦可通过其他方式提供，本实施例中对其不做任何限定。粉煤烧嘴2的前端可采用外斜式结构，即外斜式结构的横切面靠近冷却水通道隔板33的一侧为半圆形，靠近燃烧器外壳5的一侧为半椭圆形。即单通道的粉煤烧嘴2的进口端（如图16所示的顶端）为直通式结构，直通式结构的通道上下结构尺寸相同，粉煤烧嘴2的出口端（如图16所示的底端）为外斜式结构，即该外斜式结构自远离烧嘴出口端的位置至烧嘴出口端向该粉煤烧嘴2的外周倾斜设置；外斜式结构的外斜拐点与粉煤烧嘴2的烧嘴出口处之间的第一距离l1的设置和外斜式结构的外斜面与粉煤烧嘴2的轴向之间的外斜角α有关，第一距离l1增加，可使得粉煤物料外斜转向均匀对管壁的磨蚀较小，有利于延长粉煤烧嘴2的寿命，同时可使得粉煤物料出口距离水煤浆物料距离更远，进而有利于粉煤物料的分散。但第一距离l1过大，粉煤物料出口距离水煤浆物料距离增加，导致粉煤烧嘴2尺寸增大，制造难度增加、燃烧器内空间浪费严重，不符合烧嘴结构紧凑化设计的理念。第一距离l1距离过小，粉煤通道的外斜处磨蚀严重，且粉煤物料出口距离水煤浆物料距离果短不利于物料隔离，故第一距离l1满足10mm≤l1≤200mm。外斜式结构的外斜面与粉煤烧嘴2的轴向之间的外斜角α不仅可避免粉煤与水煤浆在燃烧器出口直接接触，同时可使得粉煤可在水煤浆外围分散，而且可提高气化炉顶部空间的利用率；由于外斜角α过大，粉煤物料可能会分散至气化炉外壁造成气化炉边壁超温，外斜角α过小不足以使粉煤和水煤浆分离，因此优选地，外斜角α为5-35°，即外斜角α满足5°≤α≤35。

当然，该粉煤烧嘴2亦可为双通道结构，其设有两个物流通道，内通道为粉煤通道，外通道为氧气通道。内粉外氧式结构可保证粉煤颗粒在燃烧器出口处与水煤浆颗粒隔离，水煤浆颗粒在燃烧器出口中下部雾化分散，粉煤颗粒在水煤浆颗粒外围分散。双通道的粉煤烧嘴2的外通道的出口端为外斜式结构，其内通道即粉煤通道为直通式结构，直通式结构的下部出口端与外侧通道即氧气通道的外斜拐点平齐设置，该结构设置可使粉煤物料在烧嘴内部与高速氧气混合，粉煤动量增加，离开粉煤烧嘴后以较快的速度沿外斜方向分散并与氧气混合均匀，外斜式结构的外斜拐点与粉煤烧嘴2的烧嘴出口之间的第二距离l2过大会导致粉煤颗粒在粉煤烧嘴内混区域与高速氧气长时间摩擦，可能引起粉煤自燃爆炸现象；第二距离l2过小，不利于粉煤的外斜分散和与氧气的均匀混合，因此，优选地，外斜式结构的外斜拐点与粉煤烧嘴2的烧嘴出口之间的第二距离l2满足5mm≤l2≤50mm。在该实施方式中，外斜式结构的外斜面与粉煤烧嘴2的轴向之间的外斜角α与上述单通道实施方式中相同，其可参考上述单通道实施方式实施例的外斜式结构的外斜面与粉煤烧嘴2的轴向之间的外斜角α，本实施方式中对其不做赘述。

其中，该单通道或双通道的粉煤烧嘴的设置方式和具体结构可参照第一实施例中的粉煤烧嘴，本实施例中对其不做赘述。

继续参见图16，冷却机构3包括：冷却水回水通道32、冷却水上水通道31和冷却水通道隔板33；其中，冷却水回水通道32沿中心烧嘴即水煤浆烧嘴1的外周设置，形成绕设在水煤浆烧嘴1外周的环形回水通道结构；冷却水上水通道31沿冷却水回水通道32的外周设置，形成绕设在冷却水回水通道32外周的环形上水通道结构，并且，各工艺喷嘴即粉煤烧嘴2均设置在环形上水通道结构内，冷却水上水通道31与冷却水回水通道32相连通，以通过冷却水上水通道31内通入的冷却水对工艺喷嘴进行冷却，并流经冷却水回水通道32回水。具体地，冷却水上水通道31和冷却水回水通道32之间可设有冷却水通道隔板33，用以对冷却水上水通道31和冷却水回水通道32进行分割，即冷却水上水通道31和冷却水回水通道32通过冷却水通道隔板33进行分隔。燃烧器外壳5与冷却水通道隔板33之间除工艺烧嘴占据空间外的剩余空间构成冷却水上水通道31，冷却水通道隔板33与水煤浆烧嘴1的外壁之间的所围空间构成冷却水回水通道32。该结构设计可使得作为工艺烧嘴的粉煤烧嘴2均置于冷却水上水通道31的内部，由于冷却空间较大，冷却效果与常规夹套式和盘管式冷却结构相比，冷却效果更佳，此外，该冷却结构充分利用了燃烧器外壳5与工艺烧嘴外侧的空间，燃烧器结构更为紧凑，可有效缩小燃烧器外形尺寸。

参见图17，其为本发明第三实施例提供的连接件的结构示意图。如图所示，该连接件4包括：连接柄41和连接托42；其中，连接托42设置在连接柄41的端部，用以对工艺烧嘴的外壁进行支撑限位，以防止工艺烧嘴在冷却水上水空间内发生热胀冷缩变形发生位置偏移。该连接柄41的两端可分别与燃烧器外壳5、连接托42固定连接，连接托42为圆弧形结构，其圆弧内径与粉煤烧嘴2的外径相匹配，连接托42与粉煤烧嘴2采用活动连接，可对粉煤烧嘴2进行支撑固定，防止粉煤烧嘴2在冷却水上水空间内发生热胀冷缩变形发生位置偏移。当然，该连接件4亦可设置在粉煤烧嘴2和冷却水通道隔板33之间，即连接柄41的端部可固定连接在冷却水通道隔板33上，使得该连接柄41上的连接托42与设置在燃烧器外壳5上的连接柄41连接的连接托42相对，实现粉煤烧嘴2的两侧限位。

综上，本发明各实施例中提供的粉浆耦合气化燃烧器，通过中心烧嘴和环绕在中心烧嘴四周的多个工艺烧嘴，将粉煤和水煤浆两种物料单独输送，可避免环套式结构粉煤通道与水煤浆通道距离过近，在出口处粉煤与水煤浆粘为一体，影响雾化、分散效应，多烧嘴组成的燃烧器还可以根据进料需求，选择部分烧嘴进料，负荷调节更为灵活，可以根据进料量和粉浆配比的不同需求，选择投料烧嘴的数量，可适用于大型气化炉。同时，该粉浆耦合气化燃烧器与环套式结构烧嘴相比，不会出现环套式结构烧嘴尺寸放大后物料雾化、分散不均匀的现象发生，且环套式多通道组合烧嘴通道尺寸固定，负荷调节的幅度较小，过低或过高负荷运行会严重影响物料的雾化、分散效果。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。