可同步提升煤漿壓差和中心氧流量的水煤漿噴嘴的制作方法

【】本發(fā)明涉及煤化工的，特別是水煤漿氣流床煤氣化的。

背景技術(shù)

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背景技術(shù)：

1、煤碳?xì)饣夹g(shù)即在一定溫度和壓力下利用氣化劑與煤碳反應(yīng)生成潔凈合成氣(co2、co和h2的混合物)的技術(shù)。煤碳?xì)饣夹g(shù)是實現(xiàn)煤碳潔凈利用的關(guān)鍵，為煤基化學(xué)品(如合成氨、甲醇和烯烴等)、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(igcc)、煤基多聯(lián)產(chǎn)以及直接還原煉鐵等系統(tǒng)的龍頭技術(shù)。

2、氣流床煤氣化技術(shù)是當(dāng)前世界上最先進(jìn)的清潔煤技術(shù)之一，被稱為綠色煤碳技術(shù)。工藝燒嘴是氣流床煤氣化技術(shù)的核心裝備，決定了氣流床氣化爐運行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。以所用原材料形態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)，氣流床煤氣化技術(shù)分為粉煤技術(shù)和水煤漿技術(shù)。水煤漿工藝燒嘴以煤漿和氧氣通道為標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分，當(dāng)前主流技術(shù)為三通道和四通道；以煤漿和氧氣混合方式為標(biāo)準(zhǔn)，分為預(yù)膜式和預(yù)混式。

3、與預(yù)混式工藝燒嘴相比，預(yù)膜式工藝燒嘴在運行時其內(nèi)部的水煤漿噴嘴往往存在煤漿壓差相對偏低以及中心氧流量相對設(shè)計流量偏小(一般處于設(shè)計流量的下限)的問題。雖然這樣的運行參數(shù)不是氣化運行的最佳狀態(tài)，但是行業(yè)內(nèi)一直沒有找到能夠同步提升煤漿壓差和中心氧流量的解決方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

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技術(shù)實現(xiàn)要素：

1、本發(fā)明的目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提出可同步提升煤漿壓差和中心氧流量的水煤漿噴嘴，能夠使煤漿壓差和中心氧流量同步得到提升。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了可同步提升煤漿壓差和中心氧流量的水煤漿噴嘴，包括從軸心側(cè)至軸外側(cè)逐層嵌套的中心氧噴嘴、水煤漿噴嘴和外環(huán)氧噴嘴，所述中心氧噴嘴之上設(shè)有貫通孔，所述貫通孔可將位于中心氧噴嘴內(nèi)部的中心氧噴道和位于中心氧噴嘴與水煤漿噴嘴之間的水煤漿環(huán)隙相連通。

3、作為優(yōu)選，所述中心氧噴嘴、水煤漿噴嘴和外環(huán)氧噴嘴的出口端分別設(shè)有向外逐漸收窄的中心氧嘴體錐段、水煤漿嘴體錐段和外環(huán)氧嘴體錐段，所述貫通孔設(shè)置在中心氧嘴體錐段處。

4、作為優(yōu)選，所述貫通孔位于中心氧噴嘴的管壁內(nèi)表面的孔體截面積小于位于中心氧噴嘴的管壁外表面的孔體截面積。

5、作為優(yōu)選，所述貫通孔的軸心線為直線、圓弧線或者螺旋線。其中，所述貫通孔的軸心線的最優(yōu)方案為螺旋線。

6、作為優(yōu)選，所述貫通孔的橫截面呈圓形且孔壁表面平滑。

7、作為優(yōu)選，所述貫通孔的設(shè)置數(shù)量不少于2個且沿圓周均勻分布。

8、更進(jìn)一步的，所述貫通孔的設(shè)置數(shù)量根據(jù)公式(a)、公式(b)和公式(c)計算而得；

9、

10、公式中，所述q1為開孔前噴嘴的中心氧流量，所述s1為開孔前噴嘴的中心氧流通截面積，所述q0為開孔前噴嘴的單位面積氧流量，所述q2為開孔后噴嘴增加的氧流量，所述s2為開孔后噴嘴增加的流通截面積，所述n為貫通孔的設(shè)置數(shù)量，所述s0為貫通孔的最小流通截面積。

11、作為優(yōu)選，所述貫通孔之中安裝有僅允許流體從中心氧噴道向水煤漿環(huán)隙流出的單向開關(guān)。

12、作為優(yōu)選，還包括可利用循環(huán)冷卻水以對水煤漿噴嘴進(jìn)行冷卻的循環(huán)冷卻結(jié)構(gòu)。

13、更進(jìn)一步的，所述循環(huán)冷卻結(jié)構(gòu)為繞設(shè)在外環(huán)氧噴嘴的外周的循環(huán)冷卻水盤管、設(shè)置在外環(huán)氧噴嘴的壁體之中的循環(huán)冷卻水夾套或者設(shè)置在外環(huán)氧噴嘴的壁體之中的循環(huán)冷卻水雙錐體半夾套，所述循環(huán)冷卻水夾套的循環(huán)冷卻水流道通體管徑均一，所述循環(huán)冷卻水雙錐體半夾套的循環(huán)冷卻水流道在進(jìn)水口和出水口處分別設(shè)有擴(kuò)口結(jié)構(gòu)且循環(huán)冷卻水流道呈螺旋狀。

14、本發(fā)明的有益效果：

15、1)通過采用從軸心側(cè)至軸外側(cè)逐層嵌套的中心氧噴嘴、水煤漿噴嘴和外環(huán)氧噴嘴共同構(gòu)成水煤漿噴嘴，又在中心氧噴嘴的中心氧嘴體錐段處增設(shè)若干個貫通孔，可利用各個貫通孔在水煤漿環(huán)隙(位于中心氧噴嘴與水煤漿噴嘴之間)與中心氧噴道(位于中心氧噴嘴內(nèi)部)之間形成額外的通道供氣流進(jìn)出，從而增加中心氧的流通截面積，提高中心氧流量；同時，由于高壓氧氣進(jìn)入煤漿通道后可對煤漿的流動形成阻力，從而可有效提高煤漿壓差；另一方面這還使水煤漿可提前與進(jìn)入的高壓氧氣進(jìn)行預(yù)混，更有利于水煤漿的霧化，從而使氣化運行能夠達(dá)到最佳狀態(tài)；

16、2)通過將貫通孔的軸心線設(shè)置為直線、圓弧線或者螺旋線，又令貫通孔位于中心氧噴嘴的管壁內(nèi)表面的孔體截面積小于位于中心氧噴嘴的管壁外表面的孔體截面積，可利用此種特殊的形狀和截面設(shè)計，使進(jìn)入煤漿通道的高壓氧氣分布和分散均勻，從而與水煤漿的混合地更均勻，有效提升水煤漿的霧化效果；

17、3)通過在貫通孔之中加裝單向開關(guān)，可利用單向開關(guān)僅允許流體從中心氧噴道向水煤漿環(huán)隙流出，有效避免出現(xiàn)流體反向于設(shè)計方向流動的現(xiàn)象發(fā)生。

18、本發(fā)明的特征及優(yōu)點將通過實施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。

技術(shù)特征：

1.可同步提升煤漿壓差和中心氧流量的水煤漿噴嘴，其特征在于：包括從軸心側(cè)至軸外側(cè)逐層嵌套的中心氧噴嘴(1)、水煤漿噴嘴(2)和外環(huán)氧噴嘴(3)，所述中心氧噴嘴(1)之上設(shè)有貫通孔(7)，所述貫通孔(7)可將位于中心氧噴嘴(1)內(nèi)部的中心氧噴道(4)和位于中心氧噴嘴(1)與水煤漿噴嘴(2)之間的水煤漿環(huán)隙(5)相連通。

2.如權(quán)利要求1所述的可同步提升煤漿壓差和中心氧流量的水煤漿噴嘴，其特征在于：所述中心氧噴嘴(1)、水煤漿噴嘴(2)和外環(huán)氧噴嘴(3)的出口端分別設(shè)有向外逐漸收窄的中心氧嘴體錐段、水煤漿嘴體錐段和外環(huán)氧嘴體錐段，所述貫通孔(7)設(shè)置在中心氧嘴體錐段處。

3.如權(quán)利要求1所述的可同步提升煤漿壓差和中心氧流量的水煤漿噴嘴，其特征在于：所述貫通孔(7)位于中心氧噴嘴(1)的管壁內(nèi)表面的孔體截面積小于位于中心氧噴嘴(1)的管壁外表面的孔體截面積。

4.如權(quán)利要求1所述的可同步提升煤漿壓差和中心氧流量的水煤漿噴嘴，其特征在于：所述貫通孔(7)的軸心線為直線、圓弧線或者螺旋線。

5.如權(quán)利要求1所述的可同步提升煤漿壓差和中心氧流量的水煤漿噴嘴，其特征在于：所述貫通孔(7)的橫截面呈圓形且孔壁表面平滑。

6.如權(quán)利要求1所述的可同步提升煤漿壓差和中心氧流量的水煤漿噴嘴，其特征在于：所述貫通孔(7)的設(shè)置數(shù)量不少于2個且沿圓周均勻分布。

7.如權(quán)利要求6所述的可同步提升煤漿壓差和中心氧流量的水煤漿噴嘴，其特征在于：所述貫通孔(7)的設(shè)置數(shù)量根據(jù)公式(a)、公式(b)和公式(c)計算而得；

8.如權(quán)利要求1所述的可同步提升煤漿壓差和中心氧流量的水煤漿噴嘴，其特征在于：所述貫通孔(7)之中安裝有僅允許流體從中心氧噴道(4)向水煤漿環(huán)隙(5)流出的單向開關(guān)。

9.如權(quán)利要求1至8中任一項所述的可同步提升煤漿壓差和中心氧流量的水煤漿噴嘴，其特征在于：還包括可利用循環(huán)冷卻水以對水煤漿噴嘴進(jìn)行冷卻的循環(huán)冷卻結(jié)構(gòu)(8)。

10.如權(quán)利要求9所述的可同步提升煤漿壓差和中心氧流量的水煤漿噴嘴，其特征在于：所述循環(huán)冷卻結(jié)構(gòu)(8)為繞設(shè)在外環(huán)氧噴嘴(13)的外周的循環(huán)冷卻水盤管、設(shè)置在外環(huán)氧噴嘴(13)的壁體之中的循環(huán)冷卻水夾套或者設(shè)置在外環(huán)氧噴嘴(13)的壁體之中的循環(huán)冷卻水雙錐體半夾套，所述循環(huán)冷卻水夾套的循環(huán)冷卻水流道通體管徑均一，所述循環(huán)冷卻水雙錐體半夾套的循環(huán)冷卻水流道在進(jìn)水口和出水口處分別設(shè)有擴(kuò)口結(jié)構(gòu)且循環(huán)冷卻水流道呈螺旋狀。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了可同步提升煤漿壓差和中心氧流量的水煤漿噴嘴，包括從軸心側(cè)至軸外側(cè)逐層嵌套的中心氧噴嘴、水煤漿噴嘴和外環(huán)氧噴嘴，所述中心氧噴嘴之上設(shè)有貫通孔，所述貫通孔可將位于中心氧噴嘴內(nèi)部的中心氧噴道和位于中心氧噴嘴與水煤漿噴嘴之間的水煤漿環(huán)隙相連通，能夠使煤漿壓差和中心氧流量同步得到提升。

技術(shù)研發(fā)人員：劉紅賓,張勇,劉思涵
受保護(hù)的技術(shù)使用者：利恩（海寧）科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30