一种五通道工艺烧嘴的制作方法

1.本发明涉及煤化工技术领域，特别涉及一种五通道工艺烧嘴。


背景技术：

2.一、我国石油和化学工业在快速发展的同时，正面临着资源、能源和环境等多重压力。由于我国石油和天然气短缺，煤炭相对丰富的资源特征，加之国际油价的持续高位运行状态，煤炭在我国的能源和化工的未来发展中所处的地位会变得越来越重要。目前，煤炭在我国的能源消费比重不断加大，用于发电和工业锅炉及窑炉的比例大约为70％左右，其余主要是作为化工原料及民用生活。随着煤化工技术的不断发展，煤炭作为化工原料的比重将会得到不断的提高。传统的煤化工特点是高能耗、高排放、高污染、低效益，即通常所说用煤行业的“三高一低”。随着科技的不断进步，新型的煤气化技术得到了快速的发展，煤炭作为化工原料的重要性得到了普遍的认可。煤化工目前采用的方法主要有三个途径：煤的焦化、煤的气化、煤的液化。于最终产品的不同，三种途径均有存在的市场。煤焦化的直接产品主要有焦炭、煤焦油及焦炉气，煤气化的直接产品主要有合成气、一氧化碳和氢气，煤液化后可直接得到液体燃料。煤焦化产业相对比较成熟，煤液化存在直接液化和间接液化两种方法，技术的成熟程度和投资等原因，制约了产业化和规模化的进一步发展随着煤气化技术的不断成熟，特别是加压气化方法的逐步完善和下游产品的多样化，煤气化已成为我国目前煤化工的重中之重。
3.其中煤炭气化中以德士古水煤浆气化炉为典型代表。德士古气化法是一种以水煤浆为进料的加压气流床气化工艺。它是美国德士古石油公司下属德士古开发公司在以重油和天然气为原料制造合成气的德士古工艺基础上开发成功的。第一套日处理151煤的中试装置于1948年在美国建成，试验了20种固体燃料，包括褐煤、烟煤、无烟煤、煤液化半焦以及石油焦等。1956年在美国摩根城又建立了日处理100t煤、操作压力为2.8mpa的德士古炉。
4.目前，德士古气化的工业装置规模已达到日处理煤量1600t。它是经过示范性验证的、既先进又成熟的第二代煤气化技术。德士古气化炉是所有第二代气化炉中发展最迅速，开发最成功的一个，并已实现工业化。
5.二、德士古水煤浆气化炉工作原理。德士古水煤浆加压气化炉过程属于气流床疏相并流反应。水煤浆通过喷嘴在高速氧气的作用下，破碎、雾化喷入气化炉。氧气和雾状水煤浆在炉内受到耐火衬里的高温辐射作用，迅速经历预热、水分蒸发、煤的干馏、挥发物的裂解燃烧以及碳的气化等一系列复杂的物理、化学过程。最后生成以一氧化碳、氢气、二氧化碳和水蒸气为主要成分的湿煤气、熔渣和未反应的碳，一起同流向下，离开反应区，进入炉子底部激冷室水浴，熔渣经淬冷、固化后被截留在水中，落入渣灌，经排渣系统定时排放。煤气和饱和蒸汽进入煤气冷却净化系统。与同为气流床气化的 k-t气化法相比较，德士古气化法在两点上有所改进，一是采取高压气化；一是以水煤浆形式的湿法进料。加压气化能有效地提高生产能力和煤气品质，但是在高压条件下解决于粉进料和煤锁装置问题是相当困难的因此改进为水煤浆湿法进料的方式。
6.德士古水煤浆加压气化工艺德士古气化工艺流程包括煤浆制备、气化炉及排渣系统、高温煤气的冷却与净化。原料煤用球磨机、棒磨机或盘式研磨机湿磨后，使其粒度小于90/1m的达到40％一86％，再与水或油混合制成煤浆、煤浆含量(质量分数)约为60％-70％。制成的煤浆以液力输送至煤浆槽再以高压煤浆泵把煤浆送入气化炉的燃烧器。高压煤浆泵的工作压力应高于气化炉的工作压力。
7.德士古气化炉上、下两部分组成，气化炉上部是部分氧化室，内壁衬有多层耐火砖，外壁为圆筒形高压容器。内、外壁分别承担耐高温和耐高压的职能，炉壁内衬长期在高温下工作，经受高速煤浆的冲刷，所以必须具备耐高温和耐磨损的性能。炉壁内衬的耐火材料以氧化铬为主，同时添加少量的氧化铝或氧化镁，视煤灰渣的酸碱性而定。氧化铝适用于酸性灰渣氧化镁适用于碱性灰渣。
8.水煤浆和氧气从炉顶的燃烧器高速连续地喷入部分氧化室。高温状态下工作的烧嘴设有冷却水装置。水煤浆喷入气化炉内迅速发生反应，数秒钟内即完成气化过程，炉内达到1300
‑‑
1500℃，气化压力为4.3-4.8mpa。气化压力的高低视煤气用途而定。如用于合成氨时取其高限，如作为合成甲醇的原料气可取较低压力，这样后续工段不需另外加压。德士古气化法采取液态排渣，炉内灰分熔融成为液渣。在部分氧化室生成的粗煤气夹带了熔渣向下流入气化炉下部的冷却室。气化炉的下部因冷却方式不同有两种型式。
9.一种是激冷型冷却方式，高温粗煤气夹带着熔渣流入下部的急冷室，熔渣激冷固化后被分离出来并落入灰锁斗，灰渣在锁斗中泄压后进入熔渣槽，再熔渣分离器分离出粗熔渣去处理，分离出细灰渣送至沉清槽，沉淀下细灰及煤焦或者再循环入炉，或者送出处理。
10.另一种冷却方式是废热锅炉型。高温粗煤气首先经辐射式废热锅炉冷却至 700℃左右，这时熔渣已冷却固化落入水急冷区而排至锁斗。热煤气再经过对流立管式废热锅炉，进一步冷却至300℃。两级废热锅炉在冷却煤气的同时获得高压蒸汽，可以用于发电。
11.煤气经进一步冷却、除尘、脱硫后可得到洁净的冷煤气。脱除下来的少量煤焦和飞灰进入沉清槽分离后处理或循环入炉。因为粗煤气中不含有焦油、酚类，所以净化工艺比较简单，对环境污染较小。现有水煤浆工艺烧嘴雾化效果不好，使用寿命短，不能长周期运行。


技术实现要素：

12.本发明提供一种，用以解决现有水煤浆工艺烧嘴雾化效果不好，使用寿命短技术问题。
13.本发明提供了一种五通道工艺烧嘴，包括：中心氧通道管，以及以所述中心氧通道管的轴为轴线层层套设在所述中心氧通道管外的四个管道，所述中心氧通道管内为中心氧通道，所述中心氧通道的外壁与四个所述管道的内壁以及外壁之间的空间从内到外依次形成中心水煤浆通道、中环氧通道、外环水煤浆通道、外环氧通道、冷却装置。
14.进一步的，所述中心氧通道、中环氧通道和外环氧通道均用于通第一介质，所述中心水煤浆通道和外环水煤浆通道均用于通第二介质；
15.所述外环氧通道外壁上设置有冷却装置，所述冷却装置为冷却水夹套层或冷却水盘管，所述冷却水夹套层为内外两层，冷却水从内层进入外层流出；所述第一介质为水煤浆、粉煤、天然气、废气、废液、柴油、液化气、焦炉气、驰放气、蒸汽、空气、氧气中的至少一
种，所述第二介质为水煤浆、粉煤、天然气、废气、废液、柴油、液化气、焦炉气、驰放气、蒸汽、空气、氧气中的至少一种。
16.进一步的，所述冷却水夹套层内设有通道将所述内外两层连通；所述冷却水夹套层的内层与冷却水进水口相连通，所述冷却水夹套层的外层与冷却水出水口相连通；所述冷却水夹套层用于通冷却水；
17.所述中心氧通道的一端设置有中心氧喷头，所述中心氧通道的另一端为中心氧进口，所述中心水煤浆通道、中环氧通道、外环水煤浆通道、外环氧通道与所述中心氧喷头方向相同的一端分别相对应的设置有中心煤浆喷头、中环氧喷头、外环煤浆喷头、外环氧喷头；
18.所述中心水煤浆通道、中环氧通道、外环水煤浆通道、外环氧通道与所述中心氧进口方向相同的一端为各自的通道进口。
19.进一步的，所述中心水煤浆通道、中环氧通道、外环水煤浆通道、外环氧通道的管道外圆周径向上分别相对应的设置有与其连通的中心水煤浆进口、中环氧进口、外环水煤浆进口、外环氧进口；所述中心氧进口端部设置有中心氧法兰；所述中心水煤浆通道、中环氧通道、外环水煤浆通道、外环氧通道与所述中心氧法兰方向相同的一端均设置有法兰，所述法兰通过法兰盖将端部密封；所述冷却水夹套层的外圆周上径向设置有冷却水夹套层的固定安装法兰。
20.进一步的，所述法兰与所述法兰盖之间设置有八角垫，所述法兰与所述法兰盖通过螺栓螺母螺接。
21.进一步的，所述中心氧进口、中心水煤浆进口、中环氧进口、外环水煤浆进口、外环氧进口、冷却水进水口、冷却水出水口的端部均设置有安装法兰。
22.进一步的，所述冷却水进水口设置传感器，所述冷却水出水口设置有传感器。
23.进一步的，所述中心氧进口设置有传感器，所述中心水煤浆进口设置有传感器、所述中环氧进口设置有传感器，所述外环水煤浆进口设置有传感器，所述外环氧进口设置有传感器。
24.进一步的，还包括至少一个吊耳，所述吊耳设置在所述五通道水煤浆工艺烧嘴的外侧。
25.进一步的，所述冷却水盘管为管道状，环绕所述外环氧通道的外壁设置。
26.本发明提供了一种五通道工艺烧嘴，包括：中心氧通道管，以及以所述中心氧通道管的轴为轴线层层套设在所述中心氧通道管外的四个管道，所述中心氧通道管内为中心氧通道，所述中心氧通道的外壁与四个所述管道的内壁以及外壁之间的空间从内到外依次形成中心水煤浆通道、中环氧通道、外环水煤浆通道、外环氧通道、冷却装置。所述中心氧通道、中环氧通道和外环氧通道均用于通第一介质，所述中心水煤浆通道和外环水煤浆通道均用于通第二介质；所述外环氧通道外壁上设置有冷却装置，所述冷却装置为冷却水夹套层或冷却水盘管，所述冷却水夹套层为内外两层，冷却水从内层进入外层流出。
27.本发明不同于传统的三通道水煤浆烧嘴，具有更好的雾化效果和延长烧嘴使用寿命。
28.采用五通道烧嘴头部进行撞击雾化，比传统三通道烧嘴多两路撞击通道，更有利于撞击雾化。
29.增加了两路管路，减小了水煤浆烧嘴头部的磨损速度，使烧嘴寿命延长。
30.五通道烧嘴采用冷却装置，延长了烧嘴使用寿命，设置冷却装置提高了换热效果。
31.采用中心氧通道、中环氧通道、外环氧通道三个通道供第一介质，使第一介质燃烧更充分。
32.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
33.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
34.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
35.图1为本发明实施例中一种五通道工艺烧嘴的结构示意图。
36.图2为本发明实施例中一种五通道工艺烧嘴的喷头示意图。
37.图3为本发明实施例中一种五通道工艺烧嘴的吊耳示意图。
38.附图标记：
39.1.冷却水进水口、2.冷却水出水口、3.中心氧喷头、4.中心氧进口、5.中心煤浆喷头、6.中环氧喷头、7.外环煤浆喷头、8.外环氧喷头、9.中心水煤浆进口、10.中环氧进口、11.外环水煤浆进口、12.外环氧进口、13.法兰、14.中心氧法兰、15.法兰盖、16.固定安装法兰、17.八角垫、18.安装法兰、19.冷却水夹套层。
具体实施方式
40.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
41.本发明实施例提供了一种五通道工艺烧嘴，包括：中心氧通道管以及以所述中心氧通道管为轴线层层套设在所述中心氧通道管上的多个管道，所述中心氧通道管内/外壁与多个所述管道的内/外壁之间从内到外依次形成中心氧通道、中心水煤浆通道、中环氧通道、外环水煤浆通道、外环氧通道；所述中心氧通道、中环氧通道和外环氧通道均用于通第一介质，所述中心水煤浆通道和外环水煤浆通道均用于通第二介质；
42.所述外环氧通道外壁上设置有冷却水夹套层19或冷却水盘管，所述冷却水夹套层19为内外两层，冷却水从内层进入外层流出。
43.其中，所述第一介质可以为水煤浆、粉煤、天然气、废气、废液、柴油、液化气、焦炉气、驰放气、蒸汽、空气、氧气中的至少一种，所述第二介质可以为水煤浆、粉煤、天然气、废气、废液、柴油、液化气、焦炉气、驰放气、蒸汽、空气、氧气中的至少一种。
44.需要说明的是，所述废气、废液可以实现掺烧及气化，实现废气、废液的无害化处理。
45.其中，所述冷却水夹套层19内设有通道将所述内外两层连通；所述冷却水夹套层19的内层与冷却水进水口1相连通，所述冷却水夹套层19的外层与冷却水出水口2相连通；所述冷却水夹套层19用于通冷却水。
46.所述中心氧通道的一端设置有中心氧喷头3，所述中心氧通道的另一端为中心氧进口4，所述中心水煤浆通道、中环氧通道、外环水煤浆通道、外环氧通道与所述中心氧喷头方向相同的一端分别相对应的设置有中心煤浆喷头5、中环氧喷头6、外环煤浆喷头7、外环氧喷头8。
47.所述中心水煤浆通道、中环氧通道、外环水煤浆通道、外环氧通道与所述中心氧进口方向相同的一端为各自的通道的进口。
48.本发明的多个管道所说的管道可以是不锈钢等管状钢材。
49.本实施例的工作原理：将中心氧通道、中环氧通道、外环氧通道与提供第一介质的供给管道连通，给中心氧通道、中环氧通道、外环氧通道供第一介质，将中心水煤浆通道、外环水煤浆通道与提供第二介质的供给管道连通，给将中心水煤浆通道，外环水煤浆通道供第二介质。
50.外环氧通道外侧设置冷却装置进行保护，内层进外层出，增强换热效果，起到保护烧嘴头部和管道外侧的作用。
51.增加了烧嘴管路的同时，增加了烧嘴的喷头，通过多个头部喷出来的第一介质或第二介质通过撞击雾化，增加燃烧后的有效气成份。
52.以前第一介质或第二介质只从一个管路喷出，速度较大，第一介质或第二介质对烧嘴头部的磨损较大，在相同流量状况下，增加了烧嘴的管路，将第一介质或第二介质通过多个管道喷出，减小了在管道内的速度，速度小烧嘴头部的磨损变小，延长烧嘴的使用寿命。
53.增加了烧嘴头部，通过改变烧嘴头部的角度，增加了第一介质和第二介质的剪切撞击效果，使第一介质或第二介质在烧嘴内充分燃烧。
54.本发明不同于传统的三通道水煤浆烧嘴，具有更好的雾化效果和延长烧嘴使用寿命。
55.采用五通道烧嘴头部进行撞击雾化，比传统三通道烧嘴多两路撞击通道，更有利于撞击雾化。
56.增加了两路管路，减小了水煤浆烧嘴头部的磨损速度，使烧嘴寿命延长。
57.五通道烧嘴设置冷却装置，延长了烧嘴使用寿命，采用水夹套提高了换热效果。
58.采用中心氧通道、中环氧通道、外环氧通道三个通道供第一介质，使第二介质燃烧更充分。
59.在一个实施例中，所述中心水煤浆通道、中环氧通道、外环水煤浆通道、外环氧通道的管道外圆周径向上分别相对应的设置有与其连通的中心水煤浆进口9、中环氧进口10、外环水煤浆进口11、外环氧进口12；所述中心氧进口4端部设置有中心氧法兰14。
60.所述中心水煤浆通道、中环氧通道、外环水煤浆通道、外环氧通道与所述中心氧法兰14方向相同的一端均设置有法兰13，所述法兰13通过法兰盖15将端部密封；所述冷却水夹套层19的外圆周上径向设置有冷却水夹套层19的固定安装法兰16。
61.在本实施中通过在所述中心水煤浆通道、中环氧通道、外环水煤浆通道、外环氧通道的管道外圆周径向上分别相对应的设置有与其连通的中心水煤浆进口9、方便连接外部管道；在所述中心水煤浆通道、中环氧通道、外环水煤浆通道、外环氧通道与所述中心氧法兰14方向相同的一端均设置有法兰 13，所述法兰13通过法兰盖15将端部密封保证氧或水
煤浆的单向流动。
62.在所述冷却水夹套层19的外圆周上径向设置有冷却水夹套层19的固定安装法兰16方便与供水水管安装及拆卸。
63.在一个实施例中，所述法兰13与所述法兰盖15之间设置有八角垫17，所述法兰13与所述法兰盖15通过螺栓螺母连接。
64.实施例本实施例所述法兰13与所述法兰盖15之间设置有八角垫17保证了连接处的密封性。
65.在一个实施例中，所述中心氧进口，中心水煤浆进口、中环氧进口、外环水煤浆进口、外环氧进口、冷却水进水口、冷却水出水口的端部均设置有安装法兰18。
66.在本实施中通过在所述中心氧进口，中心水煤浆进口、中环氧进口、外环水煤浆进口、外环氧进口、冷却水进水口、冷却水出水口的端部均设置有安装法兰18方便拆卸及维修。
67.在一个实施例中，所述冷却水进水口1设置传感器，所述冷却水出水口 2设置有传感器。
68.在本实施中通过在冷却水出水口2设置有传感器检测冷却水出水口流出的冷却水的温度，便于工作入员的观察，当冷却水出水口流出的冷却水的温度过高时，是不能达到冷却的要求时，工作入员调整冷却水进水口1的冷却水流入流量，通过调整冷却水流入压力来调整冷却水的流速，达到冷却效果。通过设置在冷却水进水口1设置传感器判断冷却水流入压力的大小，便于工作入员判断。
69.在一个实施例中，所述中心氧进口4设置有传感器，所述中心水煤浆进口9设置有传感器、所述中环氧进口10设置有传感器，所述外环水煤浆进口11设置有传感器，所述外环氧进口12设置有传感器。
70.本实施例通过所述中环氧进口10设置有传感器判断中环氧进口10供给氧气量充足程度，当供给氧气量不足时，加大供氧量。
71.本实施例通过中心氧进口4设置的传感器便于检测中心氧喷头氧量供应量以及调整根据压力调整氧量供应。
72.本实施例通过在中心水煤浆进口9设置有传感器判断冷却效果，以及检测水煤浆的的温度。
73.本实施例通过在外环水煤浆进口11设置有传感器检测水煤浆的检测以及根据压力控制水煤浆的供应量。
74.本实施例通过在外环氧进口12设置有传感器判断冷却效果。
75.在一个实施例中，还包括至少一个吊耳，所述吊耳设置在所述五通道水煤浆工艺烧嘴的外圆周上。
76.本实施例的吊耳设置在五通道水煤浆工艺烧嘴的外圆周上，均匀设置有多个，在装卸所述五通道水煤浆工艺烧嘴时通过吊耳方便不同方位的吊装。
77.如图3所示，所述冷却水盘管为管道状，环绕所述外环氧通道的外壁设置。
78.综上所述，本发明提供了一种五通道工艺烧嘴，包括：中心氧通道管，以及以所述中心氧通道管的轴为轴线层层套设在所述中心氧通道管外的四个管道，所述中心氧通道管内为中心氧通道，所述中心氧通道的外壁与四个所述管道的内壁以及外壁之间的空间从内
到外依次形成中心水煤浆通道、中环氧通道、外环水煤浆通道、外环氧通道、冷却装置。所述中心氧通道、中环氧通道和外环氧通道均用于通第一介质，所述中心水煤浆通道和外环水煤浆通道均用于通第二介质；所述外环氧通道外壁上设置有冷却装置，所述冷却装置为冷却水夹套层或冷却水盘管，所述冷却水夹套层为内外两层，冷却水从内层进入外层流出。
79.本发明不同于传统的三通道水煤浆烧嘴，具有更好的雾化效果和延长烧嘴使用寿命。
80.采用五通道烧嘴头部进行撞击雾化，比传统三通道烧嘴多两路撞击通道，更有利于撞击雾化。
81.增加了两路管路，减小了水煤浆烧嘴头部的磨损速度，使烧嘴寿命延长。
82.五通道烧嘴采用冷却装置，延长了烧嘴使用寿命，设置冷却装置提高了换热效果。
83.采用中心氧通道、中环氧通道、外环氧通道三个通道供第一介质，使第一介质燃烧更充分。
84.显然，本领域的技术入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。