一种粉煤、氧化剂组合式烧嘴的制作方法

1.本实用新型涉及煤化工技术领域，具体涉及一种粉煤、氧化剂组合式烧嘴。


背景技术：

2.煤气化是指把经过适当处理的煤(例如煤粉、焦炭颗粒、可燃物粉末等)送入反应器如气化炉内,在一定的煤气化技术工艺流程的温度和压力下,通过氧化剂(空气或氧气和蒸汽)以一定的方式转化成气体，得到合成气(如co、h2、h2o、co2等)的过程，通过煤气化生成的合成气可广泛用于各种化工行业中。在煤气化过程中，烧嘴是一种不可或缺的重要组成部分。
3.现有的烧嘴，如中国专利文献cn110003957a公开的一种用于气流床气化炉的工艺烧嘴，其氧化剂喷射口为缩设在壳体的内部，粉煤喷射口为围绕所述氧化剂喷射口的环形，氧化剂和粉煤在壳体内部进行接触后被一起喷出。上述方案，易形成近喷口回流氧化反应，造成烧嘴烧损破环，导致烧嘴无故障运行周期较短。


技术实现要素：

4.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中烧嘴的喷射口易形成回流氧化反应而造成烧嘴易烧损破坏的问题，从而提供一种粉煤、氧化剂组合式烧嘴。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种粉煤、氧化剂组合式烧嘴，包括：
6.本体，所述本体内部设置有内壳，所述内壳内设置氧化剂流道，所述内壳外部通信套设有外壳，所述外壳与所述内壳之间的夹套中设置粉煤流道，所述本体的头部具有向外延伸的氧化剂出口管和粉煤出口管，所述氧化剂出口管与所述氧化剂流道连通，所述粉煤出口管与所述粉煤流道连通；
7.保护壳，套设在所述本体的头部，所述氧化剂出口管和所述粉煤出口管分别伸入所述保护壳，并至少具有部分从所述保护壳的头部伸出。
8.可选地，所述粉煤出口管围绕所述氧化剂出口管的周向设置。
9.可选地，所述氧化剂出口管位于所述本体的中心处，所述粉煤出口管具有至少三个，多个所述粉煤出口管围绕所述氧化剂出口管均匀设置。
10.可选地，所述保护壳的内部设置有冷却通道，所述冷却通道包括：
11.进入流道，所述进入流道从所述保护壳的尾部延伸至所述保护壳的头部；
12.盘绕流道，与所述进入流道连通，所述盘绕流道从所述保护壳的头部朝向所述保护壳的尾部盘绕延伸，冷却介质从所述进入流道进入所述保护壳的头部，然后沿着所述盘绕流道从所述保护壳的头部朝向尾部进行螺旋流动。
13.可选地，还包括：第一安装法兰，连接在所述本体上，所述第一安装法兰与所述保护壳之间具有间隔；
14.冷却管道，连接在所述第一安装法兰上，所述冷却管道与所述保护壳的冷却通道连通，所述冷却管道在所述第一安装法兰与所述保护壳之间的间隔处设置有膨胀补偿结
构。
15.可选地，所述膨胀补偿结构包括：盘绕弯管。
16.可选地，还包括：外保护气通道，设置在所述第一安装法兰上，所述外保护气通道具有朝向所述保护壳方向的出口。
17.可选地，所述氧化剂流道和所述粉煤流道内具有渐缩段；所述氧化剂出口管和所述粉煤出口管的出口为扩口结构。
18.可选地，所述本体的末端连接有氧化剂入口管，所述内壳的末端设置有与所述氧化剂入口管相配合的热补偿装置。
19.可选地，所述本体的末端外壁上设置有第二安装法兰，所述氧化剂入口管上设有与所述第二安装法兰配合安装的第三安装法兰，所述第二安装法兰与所述第三安装法兰之间设置有密封件。
20.本实用新型技术方案，具有如下优点：
21.1.本实用新型提供的粉煤、氧化剂组合式烧嘴，外壳同心套设在内壳的外部，内壳内部的空腔形成氧化剂流道，外壳与内壳之间的空腔形成粉煤流道，通过氧化剂流道输送氧化剂，通过粉煤流道输送粉煤，在本体的头部设置有氧化剂出口管和粉煤出口管，在本体的头部套设有保护壳，将保护壳套设在本体的头部后，氧化剂出口管和粉煤出口管分别从保护壳的头部伸出，氧化剂和粉煤在保护壳的外部进行混合，可有效预防近烧嘴的回流氧化反应，延长烧嘴无故障运行周期。
22.2.本实用新型提供的粉煤、氧化剂组合式烧嘴，粉煤出口管围绕氧化剂出口管的周向设置，使喷出的粉煤与氧化剂接触混合。
23.3.本实用新型提供的粉煤、氧化剂组合式烧嘴，多个粉煤出口管围绕氧化剂出口管均匀设置，使粉煤与氧化剂按同轴平行喷射，有效控制煤粉与氧化剂的混合燃烧区域，保证充分混合进行氧化反应的同时防止与炉墙近距离氧化反应而“沿壁”、“烧壁”；高流速的粉煤对粉煤出口管造成严重磨损时，可以只对粉煤出口管进行更换，降低成本。
24.4.本实用新型提供的粉煤、氧化剂组合式烧嘴，保护壳的内部设置有冷却通道，冷却介质通过进入流道从保护壳的尾部优先输送至保护壳的头部，再经过盘绕流道从保护壳的头部朝向尾部螺旋流动，以使工况最恶劣部位的温升优先得到限制，延长烧嘴无故障运行周期。
25.5.本实用新型提供的粉煤、氧化剂组合式烧嘴，通过本体上的第一安装法兰将本体安装在反应器上，第一安装法兰与保护壳之间间隔设置，预防受热后本体与保护壳的膨胀差造成设备损伤，能够延长烧嘴无故障运行周期；保护壳内的冷却通道与连接在第一安装法兰上的冷却管道连通，通过冷却管道从反应器外部输入冷却介质，冷却管道在第一安装法兰与保护壳之间设置有膨胀补偿结构，能够对外壳与冷却通道的膨胀差进行补偿，能够延长烧嘴无故障运行周期。
26.6.本实用新型提供的粉煤、氧化剂组合式烧嘴，膨胀补偿结构设置有盘绕弯管，通过盘绕弯管的可拉伸压缩性进行膨胀补偿。
27.7.本实用新型提供的粉煤、氧化剂组合式烧嘴，第一安装法兰上还设置有外保护气通道，通过朝向保护壳方向的出口对伸入反应器内部的烧嘴表面进行吹扫，能够预防表面附着粉煤或其燃烧产物，且能够通过气流对烧嘴表面进行降温，从而形成对伸入反应器
内部的烧嘴表面进行保护，延长烧嘴无故障运行周期。
28.8.本实用新型提供的粉煤、氧化剂组合式烧嘴，氧化剂流道和粉煤流道内具有渐缩段，实现氧化剂和粉煤气流加速，氧化剂出口管和粉煤出口管的出口的扩口结构实现气流组织分散射出，有利于氧化剂和粉煤的混合；渐缩段与扩口结构配合，使氧化剂和粉煤的出射速度控制在所需范围内，在使烧嘴出口端的气流回旋区远离烧嘴前端的同时，又不会太远而导致烧壁。
29.9.本实用新型提供的粉煤、氧化剂组合式烧嘴，本体的末端连接有氧化剂入口管，氧化剂入口管用于连接氧化剂输入设备，内壳的末端设置有与氧化剂入口管相配合的热补偿装置，能够对内壳与外壳的膨胀差进行补偿，能够延长烧嘴无故障运行周期。
30.10.本实用新型提供的粉煤、氧化剂组合式烧嘴，本体的末端外壁上设置有第二安装法兰，氧化剂入口管通过第三安装法兰与第二安装法兰配合安装在本体上，方便拆装、检修维护，通过第二安装法兰与第三安装法兰之间设置的密封件，对第二安装法兰与第三安装法兰之间的缝隙进行密封，避免氧化剂泄露。
附图说明
31.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本实用新型实施例中提供的粉煤、氧化剂组合式烧嘴的一种实施方式的示意图；
33.图2为图1的侧视示意图。
34.附图标记说明：
35.1、本体；2、氧化剂流道；3、粉煤流道；4、氧化剂出口管；5、粉煤出口管；6、保护壳；7、内壳；8、外壳；9、冷却通道；10、进入流道；11、盘绕流道；12、第一安装法兰；13、冷却管道；14、盘绕弯管；15、外保护气通道；16、氧化剂入口管；17、热补偿装置；18、粉煤入口管；19、第二安装法兰；20、第三安装法兰；21、密封件；22、保护层；23、连接器。
具体实施方式
36.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
37.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
38.在本实用新型的描述中，需要说明的是，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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
39.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
40.本实施例提供一种能够延长烧嘴无故障运行周期的粉煤、氧化剂组合式烧嘴，用于固定床煤气化技术中向反应器内输送粉煤和氧化剂。
41.如图1所示，为本实施例提供的一种粉煤、氧化剂组合式烧嘴的具体实施方式，包括：本体1和保护壳6；所述本体1内部设置有内壳7，所述内壳内设置氧化剂流道2，所述内壳7外部同心套设有外壳8，所述外壳8中设置粉煤流道3，所述本体1的头部具有向外延伸的氧化剂出口管4和粉煤出口管5，所述氧化剂出口管4与所述氧化剂流道2连通，所述粉煤出口管5与所述粉煤流道3连通；所述保护壳6套设在所述本体1的头部，所述氧化剂出口管4和所述粉煤出口管5分别伸入所述保护壳6，并具有至少部分从所述保护壳6的头部伸出。
42.在使用时，所述本体1的所述内壳7内部的空腔形成所述氧化剂流道2，所述外壳8与所述内壳7之间的空腔形成所述粉煤流道3，通过所述氧化剂流道2输送氧化剂，通过所述粉煤流道3输送粉煤，将所述保护壳6套设在所述本体1的头部，使所述本体1头部设置的所述氧化剂出口管4和粉煤出口管5分别从所述保护壳6的头部伸出。本实用新型提供的粉煤、氧化剂组合式烧嘴，由于氧化剂和粉煤在所述保护壳6的外部进行混合，可有效预防近烧嘴的回流氧化反应，延长烧嘴无故障运行周期。
43.具体的，所述本体1优选耐磨、耐蚀、耐温合金材质，其中所述氧化剂出口管4和所述粉煤出口管5优选镍铬铁合金材质并进行硬化处理，以保证固定床工况介质条件下的强度、耐磨性和综合耐受性。所述保护壳6采用热导率高的铜或铜合金铸造制成，能够防护所述本体1的头部免受反应器内部高温、氧化、磨蚀工况介质损害。所述保护壳6前端与反应器内部高温介质接触部位，优选熔焊复合耐温耐蚀镍合金保护层22，对所述保护壳6进行高温、磨蚀、氧化等危害的表面防护，相互配合保证工况下所述保护壳6的耐受能力。所述保护壳6和所述粉煤出口管5之间铸造密合，以保证所述保护壳6和所述粉煤出口管5之间的热传导，改善所述粉煤出口管5的工况条件。
44.如图1所示，本实用新型提供的粉煤、氧化剂组合式烧嘴中，所述粉煤出口管5围绕所述氧化剂出口管4的周向设置。在使用时，所述粉煤出口管5围绕所述氧化剂出口管4的周向设置，使喷出的粉煤与氧化剂接触混合。
45.如图2所示，本实用新型提供的粉煤、氧化剂组合式烧嘴中，所述氧化剂出口管4位于所述本体1的中心处，所述粉煤出口管5具有至少三个，多个所述粉煤出口管5围绕所述氧化剂出口管4均匀设置。在使用时，多个所述粉煤出口管5围绕氧化剂出口管4均匀设置，使粉煤与氧化剂按同轴平行喷射，有效控制煤粉与氧化剂的混合燃烧区域，保证充分混合进行氧化反应的同时防止与炉墙近距离氧化反应而“沿壁”、“烧壁”；当高流速的粉煤对所述粉煤出口管5造成严重磨损时，可以只对所述粉煤出口管5进行更换，降低成本。具体的，在所述粉煤出口管5的内侧壁上设置防磨层，所述防磨层优选金属陶瓷材质，以有效承受粉煤高速流动造成的磨损并具有较好的自润性减少摩擦阻力。另外，作为一种可替换实施方式，
所述粉煤出口管5也可以是和所述氧化剂出口管4同心圆设置环形结构。
46.如图1所示，本实用新型提供的粉煤、氧化剂组合式烧嘴中，所述保护壳6的内部设置有冷却通道9，所述冷却通道9包括：进入流道10，所述进入流道10从所述保护壳6的尾部延伸至所述保护壳6的头部；盘绕流道11，与所述进入流道10连通，所述盘绕流道11从所述保护壳6的头部朝向所述保护壳6的尾部盘绕延伸，冷却介质熊所述进入流道10进入所述保护壳6的头部，然后沿着所述盘绕流道11从所述保护壳6的头部朝向尾部进行螺旋流动。在使用时，所述冷却介质通过所述进入流道10从所述保护壳6的尾部优先输送至所述保护壳6的头部，再经过所述盘绕流道11从所述保护壳6的头部朝鲜向尾部螺旋流道，以使工况最恶劣部位的温升优先得到限制，延长烧嘴无故障运行周期。另外，作为一种可替换实施方式，所述盘绕流道11可省略，在所述保护壳6内部设置与所述本体1同心的环形空腔，通过所述进入流道10将冷却介质输送至所述保护壳6的头部，从所述保护壳6的头部输送进所述环形空腔，再从所述保护壳6的尾部输出。
47.如图1所示，本实用新型提供的粉煤、氧化剂组合式烧嘴中，还包括：第一安装法兰12，连接在所述本体1上，所述第一安装法兰12与所述保护壳6之间具有间隔；冷却管道13，连接在所述第一安装法兰12上，所述冷却管道13有所述保护壳6的冷却通道9连通，所述冷却管道13在所述第一安装法兰12与所述保护壳6之间的间隔处设置有膨胀补偿结构。在使用时，通过所述第一安装法兰12将所述本体1安装在反应器上，所述第一安装法兰12与所述保护壳6之间间隔设置，预防受热后所述本体1与所述保护壳6的膨胀差造成设备损伤，能够延长烧嘴无故障运行周期。所述保护壳6内的冷却通道9与所述冷却管道13连通，所述冷却管道13连接在所述第一安装法兰12上，通过所述冷却管道13从反应器外部输入冷却介质，所述第一安装法兰12与所述保护壳6之间设置的膨胀补偿结构能够对所述外壳8与所述冷却通道9的膨胀差进行补偿，能够延长烧嘴无故障运行周期。具体的，所述冷却管道13与所述冷却通道9通过连接器23连接。
48.如图1所示，本实用新型提供的粉煤、氧化剂组合式烧嘴中，所述膨胀补偿结构包括：盘绕弯管14。在使用时，通过所述盘绕弯管14的可拉伸压缩性进行膨胀补偿。另外，作为一种可替换实施方式，所述盘绕弯管14可以省略，可以通过在所述冷却管道13上设置波纹管等其他方式进行膨胀补偿。
49.如图1所示，本实用新型提供的粉煤、氧化剂组合式烧嘴中，还包括：外保护气通道15，设置在所述第一安装法兰12上，所述外保护气通道15具有朝向所述保护壳6方向的出口。在使用时，所述外保护气通道15通过朝向所述保护壳6方向的出口对伸入反应器内部的烧嘴表面进行吹扫，能够预防烧嘴表面附着粉煤或其燃烧产物，且能够通过气流对表面进行降温，从而形成对伸入反应器内部的烧嘴表面进行保护，延长烧嘴无故障运行周期。具体的，外保护气优选氮气、二氧化碳等惰性保护气体。
50.如图1所示，本实用新型提供的粉煤、氧化剂组合式烧嘴中，所述氧化剂流道2和所述粉煤流道3内具有渐缩段；所述氧化剂出口管4和所述粉煤出口管5的出口为扩口结构。在使用时，所述氧化剂流道2和所述粉煤流道3内具有的渐缩段，实现氧化剂和粉煤气流加速，所述氧化剂出口管4和所述粉煤出口管5的出口的扩口结构，实现气流组织分散射出，有利于氧化剂和粉煤的混合；所述渐缩段与所述扩口结构配合，使氧化剂和粉煤的出射速度控制在所需范围内，在使烧嘴出口端的气流回旋区远离烧嘴前端的同时，又不会太远而导致
烧壁。
51.如图1所示，本实用新型提供的粉煤、氧化剂组合式烧嘴中，所述本体1的末端连接有氧化剂入口管16，所述内壳7的末端设置有与所述氧化剂入口管16相配合的热补偿装置17。在使用时，所述本体1的末端连接有氧化剂入口管16，所述氧化剂入口管16用于连接氧化剂输入设备，所述内壳7的末端设置有与所述氧化剂入口管16相配合的热补偿装置17，能够对所述内壳7与所述外壳8之间的膨胀差进行补偿，避免因补偿差而造成所述内壳7与所述外壳8的损伤，能够延长烧嘴无故障运行周期。具体的，通过所述热补偿装置17对所述内壳7的预压力，使所述氧化剂出口管4与所述保护壳6进行金属硬密封。所述热补偿装置17可以是波纹管或其他能够对所述内壳7与所述外壳8之间的膨胀差进行补偿的装置。
52.如图1所示，本实用新型提供的粉煤、氧化剂组合式烧嘴中，所述外壳8上设置有粉煤入口管18，所述粉煤入口管18用于连接粉煤输送装置。具体的，所述粉煤优选氮气、二氧化碳等惰性保护气体进行输送，利用高流速惰性保护气体保护烧嘴前端免受高温、氧化物的损害。
53.如图1所示，本实用新型提供的粉煤、氧化剂组合式烧嘴中，所述本体1的末端外壁上设置有第二安装法兰19，所述氧化剂入口管16上设有与所述第二安装法兰19配合安装的第三安装法兰20，所述第二安装法兰19与所述第三安装法兰20之间设置有密封件21。在使用时，通过所述第三安装法兰20与所述第二安装法兰19配合将所述氧化剂入口管16安装在所述本体1上，方便拆装、检修维护，通过所述密封件21对所述第二安装法兰19与所述第三安装法兰20之间的缝隙进行密封，避免氧化剂泄露。具体的，所述第二安装法兰19与所述第三安装法兰20通过紧固件实现法兰连接。
54.使用方法
55.如图1所示，本实施例提供的粉煤、氧化剂组合式烧嘴，在使用时，通过第一安装法兰12将烧嘴安装在反应器上，通过所述内壳7内部的所述氧化剂流道2输送氧化剂，通过所述外壳8中的所述粉煤流道3输送粉煤，经所述氧化剂出口管4和所述粉煤出口管5的入口渐缩、中间小圆管、出口渐扩的结构，使喷出的氧化剂和粉煤达到要求流速，从伸出所述保护壳6的所述氧化剂出口管4和所述粉煤出口管5喷出，氧化剂和粉煤在所述保护壳6的外部进行混合，使气流回旋区远离烧嘴，可有效预防近烧嘴的回流氧化反应，延长烧嘴无故障运行周期。本实用新型提供的粉煤、氧化剂组合式烧嘴，能够克服现有技术中烧嘴的喷射口易形成回流氧化反应而造成烧嘴易烧损破坏的问题。
56.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。