一种组合式气化炉烧嘴的制作方法

1.本实用新型涉及气化炉烧嘴技术领域，尤其涉及一种组合式气化炉烧嘴。


背景技术：

2.化工厂的气化炉是将燃煤制备成化工工艺需要的煤气混合气体的首要设备。器工作原理是煤粉或煤浆与氧气(干煤粉需要添加蒸汽)在气化炉内进行燃烧，进行氧化、还原气化反应，煤中的碳经过不完全燃烧，氧化、还原成原料气。在高温状态下，煤中的灰分变成液态的渣排出气化炉。
3.气化炉在开工或正常运行时都离不开烧嘴，按照功能用途，烧嘴包括点火开工烧嘴和粉煤烧嘴；其中，点火开工烧嘴用于在气化炉开车阶段为气化炉升压升温，粉煤烧嘴是给气化炉送入气化反应所需要的煤粉和氧气，为气化的反应提供需要的热量，保证整个燃烧室流场和温度场分布均匀。现有技术中的气化炉烧嘴都是单独安装，也就是在气化炉开车阶段将点火开工烧嘴装入气化炉的顶部，通过点火燃烧燃气对气化炉的内部进行升温升压，当气化炉内的温度和压力均满足投入煤粉进行正常气化反应时，需要进行倒换烧嘴操作，即取出点火开工烧嘴，再安装粉煤烧嘴。
4.这样存在的问题是：1.倒换烧嘴需要人为在生产现场进行操作，一般情况下倒换时间为半小时至1小时，需要较长时间，而且，单一的烧嘴用于生产，使气化炉的投煤量小，产能低；2.气化炉倒换后的粉煤烧嘴在送入煤粉和氧气的过程中，只能将煤粉和氧气送入气化炉入口中间位置，燃烧也就只能在中间位置燃烧，使气化炉的炉膛上部中间位置的温度最高，内壁附近的温度较低，监控室往往只能以检测到气化炉内壁的温度作为工艺操作的判断依据，存在一定的温度偏差，尤其在工艺出现波动时，不能准确判断气化炉内真正的温度，影响工艺操作，甚至给产量带来严重影响；3.气化炉中间与内壁之间的温度差，造成气化炉在升温、升压速度较慢。


技术实现要素：

5.针对上述技术问题，本实用新型提供了一种组合式气化炉烧嘴，省去倒换烧嘴操作，气化炉内壁与中间的温度一致。
6.为了达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
7.一种组合式气化炉烧嘴，包括烧嘴底座，烧嘴底座上设置有点火开工烧嘴，点火开工烧嘴的外侧设置有至少两个粉煤烧嘴，各粉煤烧嘴均匀分布在同一虚拟圆上，虚拟圆的圆心位于点火开工烧嘴的几何中心上。
8.与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：烧嘴底座竖直安装于气化炉顶部，烧嘴底座上设置有点火开工烧嘴，点火开工烧嘴的外侧设置有至少两个粉煤烧嘴，各粉煤烧嘴均匀分布在同一虚拟圆上，虚拟圆的圆心位于点火开工烧嘴的几何中心上。点火开工烧嘴与各粉煤烧嘴同时设置在烧嘴底座上，省去了气化炉开车时倒换点火开工烧嘴的复杂操作工序。多个粉煤烧嘴均匀分布在烧嘴底座的同一虚拟圆上，一方面可以增大气化炉的投
煤量，解决了单烧嘴布置时气化炉投煤量小，产能低的弊端，另一方面多喷嘴布置可以将煤粉和氧气更加均匀地喷射到气化炉内，煤粉和氧气可以进行更为良好雾化、混合及燃烧，同时气化炉炉膛中心和内壁的温度更加趋向一致，有利于消除气化炉炉膛内的温度偏差，为判断气化炉内的温度提供了准确的依据，减小对工艺操作的影响，确保气化炉长周期、安全、稳定运行，减少或避免对频繁开停车对气化装置产能的影响，减少企业经济损失、提高经济效益的同时，提高了气化炉正常运行时升温升压的速度和远程操作的精确性。
9.进一步优化为：粉煤烧嘴的数量3个。
10.采用上述技术方案，3个粉煤烧嘴可以将烧嘴底座所在的虚拟圆平均分为3等分，实现在虚拟圆内进行平均燃烧，使在气化炉任意空间温度与气化炉炉膛均一致，消除温度偏差。
11.进一步优选为：点火开工烧嘴包括火检通道、点火枪，火检通道贯穿整个点火开工烧嘴，点火枪与火检通道相邻且平行，火检通道尾部设置有火焰检测装置，火焰监测装置监测到火焰经处理后输送到中央控制室的计算机中。其中，火检通道用于向计算机传输点火开工烧嘴点火时的火焰视频和火检信号，火检信号为火焰的紫外信号、红外信号。
12.采用上述技术方案，实现在气化炉开车阶段，将点火开工烧嘴的点火情况和火焰视频信号通过火检通道传输至监控室的计算机，为了解、判断气开车阶段气化炉的升温升压提供最直接、最准确的判断依据。
13.进一步优选为：点火开工烧嘴还包括点火通道，点火枪设置在点火通道的右端，点火枪与点火通道拆卸连接。点火枪的尾部端设置有高能点火器，高能点火器与点火枪电连接，高能点火器与电源连接，计算机控制用于控制高能点火器进行点火，点火枪的火花点燃开工阶段需要的燃气，其中，点火枪与火检通道之间的通道用于通入开工阶段需要的燃气，点火枪用于点燃燃气。
14.采用上述技术方案，将燃气通过点火枪送入点火通道内，最终到达高能点火器出口，通过在计算机上远程控制操作，控制点火器点燃燃气，实现对气化炉进行点火、升温升压。其中，高能点火器具有良好耐高温耐高压的能力，抗污能力强，不易因脏污发生堵塞或点火失败的情况。
15.进一步优选为：火检通道安装光纤火检、紫外火检、红外火检中任意一种，火检通道还可安装视频摄像头。
16.采用上述技术方案，光纤火检通道是通过光纤火检、紫外火检、红外火检来传输火焰视频和火焰信息，避免了因长距离传输和弯曲变形而带来的信号衰减，具有耐高温、透光率强以及稳定性高的特点。
17.进一步优化为：高能点火器头部外侧设置有支撑件，支撑件上设置有多个出气孔、多个燃气旋流片，多个出气孔均匀分布在支撑件的表面上，多个燃气旋流片以螺旋状设置在支撑件外侧。
18.采用上述技术方案，燃气旋流片将燃气以螺旋的形式输出，防止点火开工阶段燃气燃烧时发生回火而烧坏点火开工烧嘴。
19.进一步优化为：点火开工烧嘴内部设置有冷却器，冷却器包括多个水夹套，多个水夹套同轴套设在点火开工烧嘴的中心轴线上。
20.采用上述技术方案，通过冷却器中的多个同轴水夹套对点火开工烧嘴内部进行降
温，对点火开工烧嘴进行保护，延长了点火开工烧嘴的使用寿命。
21.进一步优化为：每个水夹套内均设置有曲线冷却管，曲线冷却管用于降低点火开工烧嘴内部的温度。
22.采用上述技术方案，达到降低点火开工烧嘴内部温度，直接避免温度过高时产生的热应力而引起应力变形，而且曲线冷却管的换热面积大，提高了降温效率。
23.进一步优化为：点火开工烧嘴的工作负荷范围为50％
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120％。
24.采用上述技术方案，在气化炉开车阶段结束后，可以通过降低进入点火枪的进气量使点火开工烧嘴处于50％的工作负荷，以确保点火开工烧嘴连续运行。当在气化炉开车阶段时，通过增加进入点火枪的进气量使点火开工烧嘴处于120％的工作负荷，达到提高气化炉的升温升压速率。该工作负荷范围大，使点火开工烧嘴具有较好的适用性。
附图说明
25.图1为本实施例的结构示意图；
26.图2为本实施例中高能点火器端部示意图；
27.图3为本实施例中高能点火器的结构示意图；
28.图4为本实施例中点火开工烧嘴剖面示意图；
29.图5为本实施例中粉煤烧嘴剖面示意图；
30.图6为本实施例中高能点火器的控制示意图；
31.图7为本实施例中与组合式气化炉烧嘴配合安装的底座结构示意图。
32.附图标记：1
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烧嘴底座；2
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粉煤烧嘴；2a
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粉煤烧嘴对接头；21
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氧气蒸汽管道； 22
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粉煤氮气管道；23
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内层冷却水出水管；24
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内层冷却水进水管；25
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外层冷却水进水管；26
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外层冷却水出水管；27
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对接法兰；3
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点火开工烧嘴；3a
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点火开工烧嘴对接；30
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燃气旋流片；31
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点火枪；32
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高能点火器；320
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支撑件；33
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冷却水进口管； 34
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冷却水出水管；35
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氧气管道；36
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粉煤管道；37
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火检通道；38
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点火通道；39
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水夹套；4
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计算机；5
‑
控制器；6
‑
气化炉进口接头。
具体实施方式
33.以下结合附图1
‑
图7对本实用新型作进一步详细介绍，需说明的是本技术中涉及的上下左右等方位词与说明书附图中每个图的上下左右方位表示一致，所有的方位词仅仅是为了将本技术的结构表达清楚，但不限于对实际产品具体位置的限制。
34.一种组合式气化炉烧嘴，如图1所示，包括烧嘴底座1，烧嘴底座1上设置有点火开工烧嘴3，点火开工烧嘴3的外侧设置有至少三个粉煤烧嘴2，各粉煤烧嘴2均匀分布在同一虚拟圆上，虚拟圆的圆心位于点火开工烧嘴3的几何中心上。烧嘴底座 1与气化炉的入口通过螺栓连接，将点火开工烧嘴3和各粉煤烧嘴2通入气化炉的入口内部。通过点火开工烧嘴3点火和烘炉，通过各粉煤烧嘴2燃烧纯氧和粉煤，对气化炉进行升温升压。粉煤烧嘴的数量3个。3个粉煤烧嘴可以将烧嘴底座所在的虚拟圆平均分为3等分，实现在虚拟圆内进行平均燃烧，使在气化炉任意空间温度与气化炉炉膛均一致，消除温度偏差。
35.如图7所示，包括气化炉进口接头6，气化炉进口接头6的上表面与烧嘴底座1 通过螺栓连接。请结合图1和图7，粉煤烧嘴1与粉煤烧嘴对接头1a连接，点火开工烧嘴3与点火开
工烧嘴对接头3a连接，最终实现将组合式气化炉烧嘴安装在气化炉的顶部。
36.烧嘴底座1竖直安装于气化炉顶部，烧嘴底座1上设置有点火开工烧嘴，点火开工烧嘴3的外侧设置有至少两个粉煤烧嘴2，各粉煤烧嘴2均匀分布在同一虚拟圆上，虚拟圆的圆心位于点火开工烧嘴3的几何中心上。点火开工烧嘴3与各粉煤烧嘴2同时设置在烧嘴底座1上，省去了气化炉开车时倒换点火开工烧嘴3的复杂操作工序。多个粉煤烧嘴2均匀分布在烧嘴底座1的同一虚拟圆上，一方面可以增大气化炉的投煤量，解决了单烧嘴布置时气化炉投煤量小，产能低的弊端，另一方面多喷嘴布置可以将煤粉和氧气更加均匀地喷射如气化炉内，煤粉和氧气可以进行更为良好雾化、混合及燃烧，同时气化炉炉膛中心和内壁的温度更加趋向一致，有利于消除气化炉炉膛内的温度偏差，为判断气化炉内的温度提供了准确的依据，减小对工艺操作的影响，确保气化炉长周期、安全、稳定运行，减少或避免对频繁开停车对气化装置产能的影响，减少企业经济损失、提高经济效益的同时，提高了气化炉正常运行时升温升压的速度和远程操作的精确性。
37.点火开工烧嘴3与各粉煤烧嘴2同时设置在烧嘴底座1上，省去了倒换烧嘴操作工序。各粉煤烧嘴2均匀分布在烧嘴底座1上，使得粉煤和氧气能够被均匀的送入，所以送入各粉煤烧嘴2的粉煤和氧气均匀地喷射在气化炉内，并同时进行燃烧，使气化炉内的温度以相同的速率被提高，也就是气化炉中间和内壁的温度一致，消除了温度偏差，尤其是在工艺异常波动时，为判断气化炉内的温度提供准确的依据，减小对工艺操作的影响，确保气化炉安全平稳运行，减少或避免对产量的影响，减少企业的经济损失。在正常生产时，提高了气化炉正常运行时升温升压的速度和远程操作的精确性。
38.具体的，本实施例中点火开工烧嘴3包括火检通道37、点火枪31，如图4和图2 所示，火检通道37贯穿整个点火开工烧嘴3，点火枪31与火检通道37相邻且平行，火检通道37尾部设置有火焰检测装置，火焰监测装置监测到火焰经处理后输送到中央控制室的计算机中。此处，需说明的是，火焰检测装置为现有技术，本领域技术中属于常用的检测装置，通过购买标准规格产品即可获得，只需安装在火检通道37的尾部即可，所以，无需对其结构进行详细描述。其中，火检通道37用于向计算机传输点火开工烧嘴3点火时的火焰视频和火检信号，火检信号为火焰的紫外信号、红外信号。火检通道37与监控室的计算机4连接。其中，火检通道37用于向计算机4传输点火开工烧嘴3点火时的火焰视频，实现在气化炉开车阶段，将点火开工烧嘴3的点火情况和火焰视频信号通过火检通道37传输至监控室的计算机4，为了解、判断气开车阶段气化炉的升温升压提供最直接、最准确的判断依据。点火开工烧嘴3的外壁上分别设置有冷却水进口管33、冷却水出口管、氧气管道35以及粉煤管道36，冷却水从冷却水进口管33进入点火开工烧嘴3，在点火开工烧嘴3吸收热量后从冷却水出口流出，将点火开工烧嘴3内的热量带出，达到降低点火开工烧嘴3温度的目的。优选的，本技术中的冷却水进口管33、冷却水出口管对称分布在点火开工烧嘴3的外壁上，但是二者具体的位置不受本技术的限制，可根据设备现场实际需要进行任意设计安装，而且并不影响对点火开工烧嘴3工作性能的影响。氧气管道35用于通入气化炉烘炉是需要的纯氧，粉煤管道36用于通入粉煤，粉煤和纯氧在点火开工烧嘴3的头部(即左端)进行燃烧。
39.具体的，本实施例中点火开工烧嘴3内部设置有冷却器，如图4所示，冷却器包括多个水夹套39，多个水夹套39同轴套设在点火开工烧嘴3的中心轴线上，通过冷却器中的多个同轴水夹套39对点火开工烧嘴3内部进行降温，对点火开工烧嘴3进行保护，延长了点火开
工烧嘴3的使用寿命。
40.具体的，本实施例中每个水夹套39内均设置有曲线冷却管，曲线冷却管用于降低点火开工烧嘴3内部的温度，达到降低点火开工烧嘴3内部温度，直接避免温度过高时产生的热应力而引起应力变形，而且曲线冷却管的换热面积大，提高了降温效率。
41.具体的，本实施例中点火开工烧嘴还包括点火通道38，点火枪31设置在点火通道 38的右端，如图4所示，点火枪31与点火通道38拆卸连接。点火枪31的尾部端设置有高能点火器32，高能点火器32与点火枪31电连接，具体的是，高能点火器32与点火枪 31通过电缆连接起来，使高能点火器32最终与电源连接，计算机控制用于控制高能点火器进行点火，点火枪31的火花点燃开工阶段需要的燃气，其中，点火枪31与火检通道37之间的通道用于通入开工阶段需要的燃气，点火枪31用于点燃燃气。
42.如图2所示，点火枪31的外壁设置有多个燃气旋流片30，每个燃气旋流片30以螺旋的方式焊接在点火枪31的外壁上。如图4以及图6所示，点火枪31与点火通道 38拆卸连接。点火通道38的左端设置有高能点火器32，高能点火器32与计算机4 连接，如图5所示，具体是，高能点火器32外接控制器5，控制器5的输入端接入监控室的计算机4的输出端，计算机4用于控制高能点火器32点燃开工阶段需要的燃气。其中，点火枪31用于通入开工阶段需要的燃气，高能点火器32用于点燃燃气，将燃气通过点火枪31送入点火通道38内，最终到达高能点火器32出口，通过在计算机4上远程控制操作，控制点火器点燃燃气，实现对气化炉进行自动点火、升温升压，高能点火器32具有良好耐高温耐高压的能力，抗污能力强，不易因脏污发生堵塞或点火失败的情况。自动点火的过程具体是：点火开工烧嘴2的外面设置有控制器 5，在计算机4上通过人为操作点击点火，使计算机4输出点火控制命令，并将点火控制命令传输至控制器5，控制器5获取点火控制命令，控制器5将输入其中的ac220v 交流电转化成2500直流电，并将此电压通过高压电缆施加于高能点火器32上，高能点火器32在高压电作用下，击穿头部空腔内的气体，燃气在短时间内体积急剧膨胀，向外喷出高温等离子体，高温等离子体点燃通入气化炉内的燃气，实现自动点火。
43.其中，高能点火器32具有良好耐高温耐高压的能力，抗污能力强，不易因脏污发生堵塞或点火失败的情况。在此，需说明的是，在点火时，点火枪31内通入的是氮气和液化石油气，高能点火器32是将掺有氮气的液化石油气点燃，加入氮气是为了防止液化石油气在点火通道38内发生自燃，通常的液化石油气选用的是柴油，柴油具有价格低廉的特点。在点火结束后进入气化炉烘炉阶段时(该阶段是气化炉正常运行前的升温升压阶段，为后续投入正常运行做好工艺准备工作)，从氧气管道35 通入纯氧，从粉煤管道36通入粉煤，最终在点火开工烧嘴3的左端(即点火开工烧嘴3的头部)进行燃烧，实现对气化炉进行升温升压的目的。
44.具体的，本实施例中高能点火器32头部外侧设置有支撑件320，如图2和图4所示，支撑件320上设置有多个出气孔、多个燃气旋流片30，多个出气孔均匀分布在支撑件的表面上，多个燃气旋流片30以螺旋状设置在支撑件外侧，燃气旋流片30将燃气以螺旋的形式输出，防止点火开工阶段燃气燃烧时发生回火而烧坏点火开工烧嘴3。如图2和图3所示，多个出气孔均匀分布在高能点火器32头部的表面上，多个燃气旋流片以高能点火器32的几何中心为圆心呈螺旋状设置在高能点火器32内部，在点火后，燃气发出火焰，火焰呈螺旋状喷出，不会发生部分火焰未直接喷出发生回火而烧坏高能点火器32的头部，该结构构成了多
孔旋流喷射式结构，在正常操作范围内有效杜绝回火，确保点火开工烧嘴3头部的安全。如图2、图3以及图4所示，高能点火器32与火检通道37平行，紧贴火检通道37外壁布置，高能点火器32的头部长度为200mm，直径为13mm的不锈钢管加陶瓷里衬结构，其余身部为直径5mm的不锈钢丝，不锈钢丝外面包覆一层绝缘体，将高能点火器32与火检通道37隔开。
45.具体的，本实施例中点火开工烧嘴3的工作负荷范围为50％
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120％，请结合图4，在气化炉开车阶段结束后，可以通过降低进入点火枪31的进气量使点火开工烧嘴3 处于50％的工作负荷，以确保点火开工烧嘴3连续运行。当在气化炉开车阶段时，通过增加进入点火枪31的进气量使点火开工烧嘴3处于120％的工作负荷，达到提高气化炉的升温升压速率。该工作负荷范围大，使点火开工烧嘴3具有较好的适用性。
46.具体的，本实施例中火检通道37安装光纤火检、紫外火检、红外火检中任意一种，火检通道还可安装视频摄像头。如图4所示，光纤火检通道37是通过光纤火检、紫外火检、红外火检来传输火焰视频和火焰信息，避免了因长距离传输和弯曲变形而带来的信号衰减，具有耐高温、透光率强以及稳定性高的特点。试验和实际操作的经验证明：光纤火检的紫外强度比原火检的紫外强度高出4倍，所以具有耐高温、透光率强以及稳定性高的特点。光纤火检通道的内径为22mm，光纤火检通道37中设置有光纤，光纤从光纤火检通道37的尾部到光纤火检通道的头部(即光纤火检通道的左端)5
‑
10mm处为止。光纤在尾部(即光纤火检通道的右端)分成两部分，一部分用于传输火焰视频信号，另一部分用于传输火焰紫外信号，视频信号和火焰紫外信号均传输至监控室的计算机4中，经转换后在显示屏上以圆形两点和火焰强度数值进行显示。
47.需说明的是，火检通道37的光纤主要采集气化炉内燃烧时的戏外光纤即可见光纤，也可以增加红外光纤，以满足火检通道37中各种结构，例如超长的火检通道37、弯曲的火检通道37等。
48.如图5所示，粉煤烧嘴2包括氧气蒸汽管道21、粉煤氮气管道22、多个水夹套 39以及对接法兰27，对接法兰27套设在粉煤烧嘴2的外壁上，对接法兰27用于和烧嘴底座1连接，将粉煤烧嘴2安装在烧嘴底座1上，再通过烧嘴底座1最终实现安装在气化炉的入口上。氧气蒸汽管道21与粉煤氮气管道22相互独立，且氧气蒸汽管道21与粉煤氮气管道22之间夹着水夹套39，粉煤水夹套39与粉煤烧嘴2的内壁之间夹着水夹套39。水夹套39将氧气蒸汽管道21与粉煤氮气管道22分隔开，而且将粉煤氮气管道22与粉煤烧嘴2内壁分隔开，是粉煤烧嘴2的内部形成相互独立的结构，实现可以单独拆卸，方便维修保养。需说明的是，此处的水夹套39与点火开工烧嘴3的水夹套39的结构、功能完全相同。粉煤烧嘴2的外壁上还分别设置有内层冷却水进水管24、内层冷却水出水管23、外层冷却水进水管25以及外层冷却水处水管26，优选的，本技术中内层冷却水进水管24、内层冷却水出水管23对称分布在粉煤烧嘴2的外壁上，外层冷却水进水管25以及外层冷却水处水管26对称分布在粉煤烧嘴2的外壁上，但实际上，并不对内层冷却水进水管24、内层冷却水出水管23、外层冷却水进水管25以及外层冷却水处水管26的具体设置位置进行限定，只要满足实际工艺需求以及符合现场安装要求即可。冷却水以较低的温度分别从内层冷却水进水管24、外层冷却水进水管25进入粉煤烧嘴2，在烧嘴内部与高温的氧气、粉煤进行热交换后，烧嘴内部温度降低，冷却水温度升高后分别从内层冷却水出口管、外层冷却水处水管26流出，达到降低粉煤烧嘴2温度的目的。在正常生产中，降低粉煤烧嘴2的温度有着至关重要的作用，能够起到延长粉煤烧嘴2使用
寿命和减少生产成本的重要作用。
49.粉煤烧嘴2的头部还浇筑有一层耐火材料，达到有效保护粉煤烧嘴头部的的作用。延长粉煤烧嘴2的使用寿命。
50.综上所述，点火开工烧嘴3与各粉煤烧嘴2同时设置在烧嘴底座1上，省去了倒换烧嘴操作工序。各粉煤烧嘴2均匀分布在烧嘴底座1的同一虚拟圆上，所以送入各粉煤烧嘴2的粉煤和氧气均匀地喷射在气化炉内，并同时进行燃烧，使气化炉中间和内壁的温度一致，消除了温度偏差，尤其是在工艺异常波动时，为判断气化炉内的温度提供准确的依据，减小对工艺操作的影响，确保气化炉安全平稳运行，减少或避免对产量的影响，减少企业的经济损失。在正常生产时，提高了气化炉正常运行时升温升压的速度和远程操作的精确性，有效的解决了现有技术中存在的技术问题，显著提高了气化炉操作和运行的稳定性。
51.本具体实施例仅仅是对实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的保护范围内都受到专利法的保护。