一種氣化爐燒嘴及含其的氣化爐的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種氣化爐燒嘴及含其的氣化爐。
【背景技術】
[0002] 氣化是指有機物在特定的設備（氣化爐）內，在一定溫度及壓力下使有機質與氣 化劑（如蒸汽、空氣或氧氣等）發生一系列化學反應，將有機質轉化為合成氣（主要含有CO 和4等可燃氣體）的過程。合成氣主要用于合成氨、合成甲醇、合成天然氣、煉廠制氫、高 爐還原煉鐵化工冶金行業、聯合循環發電裝置以及工業和民用燃氣領域中。
[0003] 氣流床氣化技術是利用流體力學中射流卷吸的原理，將液體或顆粒與氣化介質通 過噴嘴高速噴入氣化爐內。射流引起卷吸和高度的湍流強化了氣化爐內的混合，有利于氣 化反應的充分進行。氣流床氣化技術的處理速度更快，溫度更高，有機物分解更完全，更加 潔凈環保。氣流床氣化技術高溫、高壓、混合好等特點代表了氣化技術發展的主流方向。現 有的已經工程實施的濕法進料氣化技術主要有Texaco(GE)氣化爐、多噴嘴對置式氣化爐、 清華爐等。
[0004]燒嘴對液態燃料與氣化劑的混合效果影響巨大，是關鍵設備之一。由于氣流床氣 化爐內溫度超過1000°C，火焰溫度超過1600°C，壓力高（l_8MPa)，所以對燒嘴的要求非常 高。目前燒嘴存在火焰區距離燒嘴端部過近的問題，易發生燒嘴端部燒蝕，導致燒嘴壽命變 短（實際應用中液態燃料氣化燒嘴一般使用3個月左右就需要停車檢修，甚至出現運行不 足1個月就燒蝕燒嘴的情況），引發泄露等嚴重后果。而且，一些現有技術中燒嘴的最外層 通道走高速氧氣，會與氣化爐內的合成氣（C0+H2)發生反應，釋放大量熱量使得燒嘴端面溫 度過高，產生燒蝕現象，也會縮短燒嘴的壽命。
[0005] 因此，實踐中迫切需要霧化性能優良、長壽命的液態燃料氣化燒嘴來滿足系統長 周期穩定安全運行。 【實用新型內容】
[0006]本實用新型所要解決的技術問題是為了克服現有技術中的用于氣化爐中的燒嘴 在高溫下壽命短、可能會引發泄露等問題的缺陷，提供一種完全新的氣化爐燒嘴及含其的 氣化爐。本實用新型提供的氣化爐燒嘴壽命長，大大提高了氣化爐的安全性。
[0007]本實用新型提供一種氣化爐燒嘴，包括同軸設置的一中心噴頭、一內環噴頭、一中 環噴頭、一外環噴頭和設在燒嘴噴口最外側的一冷卻部件；所述中心噴頭、內環噴頭、中環 噴頭和外環噴頭由內向外的依次設置，形成一中心通道、一內環通道、一中環通道和一外環 通道；所述中心通道的噴口端為直線段通道；所述內環噴頭的外收縮角a，所述中環噴頭 的外收縮角0，所述外環噴頭的外收縮角y滿足a> 0 >y，所述內環噴頭的外收縮角 a為 60-80。。
[0008] 較佳地，所述內環噴頭的外收縮角a滿足65° <a< 75°，所述中環噴頭的外 收縮角0為50-70°，所述外環噴頭的外收縮角Y為40-60°。
[0009] 更佳地，所述中環噴頭的外收縮角e滿足55° <e< 65°，所述外環噴頭的外 收縮角丫滿足45° <y彡55°。
[0010] 較佳地，所述中心噴頭的底端面、所述內環噴頭的底端面、所述中環噴頭的底端面 相對于所述外環噴頭的底端面呈漸進式縮進排布，即，所述中心噴頭的底端面相對于所述 外環噴頭的底端面的縮進量X、所述內環噴頭的底端面相對于所述外環噴頭的底端面的縮 進量y和所述中環噴頭的底端面相對于所述外環噴頭的底端面的縮進量z滿足如下條件： x>y>z，更佳地為x< 40mm,y< 10mm，z< 5mm。
[0011] 本實用新型還提供了一種包含上述氣化爐燒嘴的氣化爐。
[0012] 本實用新型的積極進步效果在于：本實用新型提供的氣化爐燒嘴壽命長，通過該 燒嘴的使用可以使液態燃料和氣化劑得到良好的混合效果，可整體上提高氣化爐的安全 性。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本實用新型的實施例1的氣化爐燒嘴的結構示意圖。
[0014] 圖2為本實用新型的實施例1的氣化爐燒嘴的口部結構放大示意圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面舉幾個較佳實施例，并結合附圖來更清楚完整地說明本實用新型。
[0016] 實施例1
[0017] 如圖1所示，本實施例中，所述的氣化爐燒嘴包括同軸設置的一中心噴頭5、一內 環噴頭6、一中環噴頭7、一外環噴頭8和設在燒嘴噴口最外側的一冷卻部件9;所述中心噴 頭5、內環噴頭6、中環噴頭7和外環噴頭8由內向外的依次設置，形成一中心通道1、一內環 通道2、一中環通道3和一外環通道4;所述中心通道1的噴口端為直線段通道；所述內環噴 頭6的外收縮角a為70°，所述中環噴頭7的外收縮角0為60°，所述外環噴頭8的外 收縮角Y為50°。
[0018] 如圖2所示，所述中心噴頭5的底端面、所述內環噴頭6的底端面、所述中環噴頭 7的底端面相對于所述外環噴頭8的底端面呈漸進式縮進排布，S卩，所述中心噴頭5的底端 面相對于所述外環噴頭8的底端面的縮進量X、所述內環噴頭6的底端面相對于所述外環噴 頭8的底端面的縮進量y和所述中環噴頭7的底端面相對于所述外環噴頭8的底端面的縮 進量z為：x= 40mm,y= 10mm,z= 5mm〇
[0019] 使用本實施例提供的氣化爐燒嘴時，氣化劑通入所述中心通道1和中環通道3,液 態燃料通入所述內環通道2和外環通道4。本實施例中，所述氣化劑為體積濃度為98 %的 純氧，所述液態燃料為6lwt%的水煤漿。
[0020] 與氣化爐燒嘴相關的參數如下：水煤漿（50°C)，內環通道2的水煤漿流量 45. 87m3/h，外環通道4的水煤漿流量11. 47m3/h(總量的20% );純氧（25°C)，中心通道1 的氧氣流量4873Nm3/h(總量的18% )，中環通道3的氧氣流量22199Nm3/h;氣化爐操作壓 力為 6.5MPa(G)。
[0021] 中心通道1的氧氣速度：126. 74m/s;內環通道2的水煤漿速度：8. 38m/s;中環通 道3的氧氣速度：122. 14m/s;外環通道4的水煤漿速度：2. 36m/s。
[0022] 將本實施例所述的氣化爐燒嘴安裝于專利98110616. 1公開的氣化爐后，當燃料 是濃度為61wt%的水煤漿時，以98% (v/v)的純氧為氣化劑，氣化結果為合成氣中有效氣 組分達到84% (v/v)，灰渣殘炭為3wt%，燒嘴連續使用壽命可達1年，完全滿足水煤漿氣化 長周期穩定安全運行的要求。
[0023] 實施例2~5
[0024] 實施例2~5除了氣化爐燒嘴的結構參數與實施例1不同之外（具體見表1)，其 余的設備參數與反應條件均與實施例1相同，最終試驗效果也與實施例1類似，氣化爐燒嘴 使用壽命長，大大提高了氣化爐的安全性。
[0025] 表1實施例2~5的氣化爐燒嘴的結構參數
【主權項】
1. 一種氣化爐燒嘴，其特征在于，其包括同軸設置的一中心噴頭、一內環噴頭、一中環 噴頭、一外環噴頭和設在燒嘴噴口最外側的一冷卻部件；所述中心噴頭、內環噴頭、中環噴 頭和外環噴頭由內向外的依次設置，形成一中心通道、一內環通道、一中環通道和一外環通 道；所述中心通道的噴口端為直線段通道；所述內環噴頭的外收縮角a，所述中環噴頭的 外收縮角e，所述外環噴頭的外收縮角y滿足a> 0 >y，所述內環噴頭的外收縮角a 為 60-80。 。
2. 如權利要求1所述的氣化爐燒嘴，其特征在于，所述內環噴頭的外收縮角a滿足 65° <a<75°，所述中環噴頭的外收縮角0為50-70°，所述外環噴頭的外收縮角Y 為 40-60。。
3. 如權利要求2所述的氣化爐燒嘴，其特征在于，所述中環噴頭的外收縮角0滿足 55° < 0 <65°，所述外環噴頭的外收縮角y滿足45° <y<55°。
4. 如權利要求1所述的氣化爐燒嘴，其特征在于，所述中心噴頭的底端面、所述內環噴 頭的底端面、所述中環噴頭的底端面相對于所述外環噴頭的底端面呈漸進式縮進排布，所 述中心噴頭的底端面相對于所述外環噴頭的底端面的縮進量X、所述內環噴頭的底端面相 對于所述外環噴頭的底端面的縮進量y和所述中環噴頭的底端面相對于所述外環噴頭的 底端面的縮進量z滿足如下條件：x>y>z。
5. 如權利要求4所述的氣化爐燒嘴，其特征在于，所述中心噴頭的底端面相對于所述 外環噴頭的底端面的縮進量x、所述內環噴頭的底端面相對于所述外環噴頭的底端面的縮 進量y和所述中環噴頭的底端面相對于所述外環噴頭的底端面的縮進量z滿足：x < 40_， y10mm,z< 5mm〇
6. -種氣化爐，其特征在于：該氣化爐包含如權利要求1~5中任一項所述的氣化爐 燒嘴。
【專利摘要】本實用新型公開了一種氣化爐燒嘴及含其的氣化爐。該氣化爐燒嘴包括同軸設置的一中心噴頭、一內環噴頭、一中環噴頭、一外環噴頭和設在燒嘴噴口最外側的一冷卻部件；所述中心噴頭、內環噴頭、中環噴頭和外環噴頭由內向外的依次設置，形成一中心通道、一內環通道、一中環通道和一外環通道；所述中心通道的噴口端為直線段通道；所述內環噴頭的外收縮角α，所述中環噴頭的外收縮角β，所述外環噴頭的外收縮角γ滿足α＞β＞γ，所述內環噴頭的外收縮角α為60-800。本實用新型提供的氣化爐燒嘴壽命長，大大提高了氣化爐的安全性。
【IPC分類】C10J3-50, C10J3-48
【公開號】CN204490822
【申請號】CN201420820591
【發明人】劉海峰, 于廣鎖, 龔欣, 王輔臣, 王亦飛, 代正華, 趙輝, 李偉鋒, 許建良, 梁欽鋒, 周志杰, 陳雪莉, 郭慶華, 郭曉鐳, 王興軍, 劉霞, 陸海峰, 李超, 龔巖, 王立
【申請人】華東理工大學, 上海熠能燃氣科技有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2014年12月18日