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一种气化剂喷嘴

阅读：513发布：2021-02-22

IPRDB可以提供一种气化剂喷嘴专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种气化剂喷嘴，其特征在于：它包括中心管、进水盘管、出水盘管、冷却水套和气化剂喷头；其中，中心管由粗管、变径接头和细管组成，粗管的一侧端部具有一体设置的气化剂进口，粗管的另一端通过变径接头与细管连接，细管的另一端与气化剂喷头的内管连接；冷却水套套设在中心管的细管外部，其一端与气化剂喷头的外管连接，另一端通过定位支架支撑并焊接；进水盘管安装在中心管的粗管外部，其一端连接冷却水进口，另一端伸入冷却水套的内部深处；出水盘管亦安装在中心管的粗管外部，其一端连接冷却水出口，另一端伸入冷却水套的内部浅处。本发明提供的气化剂喷嘴采用了仅输送气化剂的单通道结构，因此化学反应只会在炉体内发生，有效防止了喷头过热的问题，提高了气化剂喷嘴的使用寿命。，下面是一种气化剂喷嘴专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种气化剂喷嘴，其特征在于：它包括中心管、进水盘管、出水盘管、冷却水套和气化剂喷头；其中，所述中心管由粗管、变径接头和细管组成，所述粗管的一侧端部具有一体设置且垂直于粗管的气化剂进口，所述粗管的另一端通过所述变径接头与所述细管连接，所述细管的另一端与所述气化剂喷头的内管连接；所述冷却水套套设在所述中心管的所述细管外部，其一端与所述气化剂喷头的外管连接，另一端通过定位支架支撑，并与所述进水盘管、所述细管及所述出水盘管焊接为一体；所述进水盘管安装在所述中心管的所述粗管外部，其一端通过冷却水弯管连接一冷却水进口，另一端贯穿所述定位支架后伸入所述冷却水套的内部深处；所述出水盘管亦安装在所述中心管的所述粗管外部，其一端通过另一所述冷却水弯管连接一冷却水出口，另一端贯穿所述定位支架后伸入所述冷却水套的内部浅处。

2.如权利要求1所述的一种气化剂喷嘴，其特征在于：在所述气化剂喷头的外管与所述冷却水套外围设置有一保护套，所述保护套的外围安装有压紧带，所述保护套外侧端部具有一环形卡槽，该环形卡槽上安装有一压紧帽。

3.如权利要求1所述的一种气化剂喷嘴，其特征在于：所述中心管靠近所述气化剂进口的一端通过法兰连接一球阀，所述球阀的另一端通过另一法兰连接一视镜，所述另一法兰上设置有一氮气接口。

4.如权利要求2所述的一种气化剂喷嘴，其特征在于：所述气化剂喷头的内管为具有内收缩半角α的锥管，内收缩半角α为0°-90°；所述气化剂喷头的外管为具有外扩张半角β的锥管，外扩张半角β为0°-90°；所述气化剂喷头的喷口口径d与内管内径h的比例d:h满足1:1.5-1:50。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种气化剂喷嘴，其特征在于：所述气化剂进口中注入的气化剂为空气、氧气、二氧化碳、水蒸汽或其混合气体。

6.如权利要求1或2或3或4所述的一种气化剂喷嘴，其特征在于：所述气化剂进口中注入的气化剂的温度为150-500℃，气化剂的压力为0-7.6MPa。

7.如权利要求5所述的一种气化剂喷嘴，其特征在于：所述气化剂进口中注入的气化剂的温度为150-500℃，气化剂的压力为0-7.6MPa。

8.如权利要求1或2或3或4所述的一种气化剂喷嘴，其特征在于：所述冷却水进口注入的冷却水为软化水，软化水水质符合软化水水质标准：悬浮物≤5mg/L、总硬度≤0.03mmol/L、pH(25℃)≥7、溶解氧≤0.1mg/L、含油量≤2mg/L。

9.如权利要求5所述的一种气化剂喷嘴，其特征在于：所述冷却水进口注入的冷却水为软化水，软化水水质符合软化水水质标准：悬浮物≤5mg/L、总硬度≤0.03mmol/L、pH(25℃)≥7、溶解氧≤0.1mg/L、含油量≤2mg/L。

10.如权利要求6所述的一种气化剂喷嘴，其特征在于：所述冷却水进口注入的冷却水为软化水，软化水水质符合软化水水质标准：悬浮物≤5mg/L、总硬度≤0.03mmol/L、pH(25℃)≥7、溶解氧≤0.1mg/L、含油量≤2mg/L。

说明书全文

一种气化剂喷嘴

技术领域

[0001] 本发明涉及一种气化剂喷嘴，特别是关于一种用于熔渣气化炉且仅输送气化剂的单通道气化剂喷嘴。

背景技术

[0002] 气化剂喷嘴是气化炉的关键部件之一，在气化炉使用过程中需要定期对喷嘴进行维护或更换，然而喷嘴的价格比较昂贵，经常更换喷嘴对气化炉的使用成本影响较大，因此提高喷嘴的使用寿命，既可以实现气化炉的稳定、长周期和满负荷运行，也不需要再另外设置备用炉，大大降低企业的投资成本，提高运营效益。

[0003] 目前，现有的气化炉用气化剂喷嘴分为两种，一种是同时输送含碳燃料和气化剂的喷嘴，另一种是单纯输送气化剂的喷嘴。同时输送含碳燃料和气化剂的喷嘴多用于气流床气化炉，其结构十分复杂，不便于加工和维护，而且由于含碳燃料和气化剂的输送是同时由同一个喷嘴喷入高温气化炉的，含碳燃料和气化剂在离开喷嘴相遇的瞬间即发生燃烧、气化等多种化学反应，放出大量的热量，造成喷嘴的喷头过热，严重影响喷嘴的寿命。此外，由于这些喷嘴将含碳燃料及气化剂同时输送，含碳燃料势必会对喷嘴产生一定的磨蚀作用，尤其是对喷嘴的喷头部位磨蚀严重，造成喷嘴寿命缩短。

[0004] 单纯输送气化剂的喷嘴有等离子体喷枪等，而等离子体喷枪一般在流化床气化炉的鼓泡气化段炉墙上呈多层布局，每层环状设置多只等离子体喷枪，各等离子体喷枪的喷口指向炉内轴心，同时在等离子体喷枪的间隔中还设置有水蒸汽喷枪，水蒸汽喷枪至少为一只。气化炉在工作时把水蒸汽在等离子体喷枪内加热到4000℃以上，分解生成H*、O*、H2*、HO*、O2*活性化学物后，直接喷射在炉内焦炭上，与焦炭进行化学反应，炉内操作压力和操作温度通过调节合成气的输出流量以及等离子体喷枪的电功率和水蒸汽的输入量来控制。虽然等离子体喷枪只输送了水蒸气，但由于需要将水蒸汽用电加热到4000℃，电能消耗巨大，不节能，而且如此高温下水蒸气的分解物直接喷射到炉内，容易造成炉内局部温度过高，对气化炉的寿命有不利影响。此外，由于等离子体喷枪呈多层布局，且每层环状设置多只等离子体喷枪，在等离子体喷枪的间隔之间还设置有水蒸汽喷枪，可见在该设备的局部区域即喷嘴数目非常多，严重降低了该设备的强度，不利于该设备在高温高压下稳定运行。

发明内容

[0005] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于熔渣气化炉且仅输送气化剂的单通道气化剂喷嘴。

[0006] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种气化剂喷嘴，其特征在于：它包括中心管、进水盘管、出水盘管、冷却水套和气化剂喷头；其中，所述中心管由粗管、变径接头和细管组成，所述粗管的一侧端部具有一体设置且垂直于粗管的气化剂进口，所述粗管的另一端通过所述变径接头与所述细管连接，所述细管的另一端与所述气化剂喷头的内管连接；所述冷却水套套设在所述中心管的所述细管外部，其一端与所述气化剂喷头的外管连接，另一端通过定位支架支撑，并与所述进水盘管、所述细管及所述出水盘管焊接为一体；所述进水盘管安装在所述中心管的所述粗管外部，其一端通过冷却水弯管连接一冷却水进口，另一端贯穿所述定位支架后伸入所述冷却水套的内部深处；所述出水盘管亦安装在所述中心管的所述粗管外部，其一端通过另一所述冷却水弯管连接一冷却水出口，另一端贯穿所述定位支架后伸入所述冷却水套的内部浅处。

[0007] 在所述气化剂喷头的外管与所述冷却水套外围设置有一保护套，所述保护套的外围安装有压紧带，所述保护套外侧端部具有一环形卡槽，该环形卡槽上安装有一压紧帽。

[0008] 所述中心管靠近所述气化剂进口的一端通过法兰连接一球阀，所述球阀的另一端通过另一法兰连接一视镜，所述另一法兰上设置有一氮气接口。

[0009] 所述气化剂喷头的内管为具有内收缩半角α的锥管，内收缩半角α为0°-90°；所述气化剂喷头的外管为具有外扩张半角β的锥管，外扩张半角β为0°-90°；所述气化剂喷头的喷口口径d与内管内径h的比例d:h满足1:1.5-1:50。

[0010] 所述气化剂进口中注入的气化剂为空气、氧气、二氧化碳、水蒸汽或其混合气体。

[0011] 所述气化剂进口中注入的气化剂的温度为150-500℃，气化剂的压力为0-7.6MPa。

[0012] 所述冷却水进口注入的冷却水为软化水，软化水水质符合软化水水质标准：悬浮物≤5mg/L、总硬度≤0.03mmol/L、pH(25℃)≥7、溶解氧≤0.1mg/L、含油量≤2mg/L。

[0013] 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明提供的气化剂喷嘴由于采用了仅输送气化剂的单通道结构，因此当气化剂喷嘴喷出的气化剂与炉体内的含碳燃料接触后才会发生化学反应，有效防止了化学反应过程中放出的大量热量造成喷头过热的问题，提高了气化剂喷嘴的使用寿命。同时由于本发明的气化剂喷嘴不进行含碳燃料的输送，因此在使用过程中不会对喷嘴的喷头部位造成磨蚀，进一步提高了气化剂喷嘴的使用寿命。2、本发明提供的气化剂喷嘴由于配有视镜，因此可以随时观察气化炉内火焰燃烧情况，以便掌握炉内工作状况是否正常。3、本发明提供的气化剂喷嘴采用冷却水盘管及冷却水套相结合的方式进行循环冷却，显著提高了气化剂喷嘴的冷却效果以及承受高温高压环境的能力。4、本发明提供的气化剂喷嘴结构简单，制造与维护方便。5、本发明提供的气化剂喷嘴可用于固态含碳原料的气化工艺中，如煤、生物质、石油焦、固态废弃物等，尤其适用于上述原料的液态排渣气化工艺中。

附图说明

[0014] 图1为本发明的结构示意图；

[0015] 图2为本发明的气化剂喷头的局部放大示意图；

[0016] 图3为本发明安装在炉体上的剖面示意图。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

[0018] 如图1、图2所示，本发明提供的气化剂喷嘴包括中心管8、进水盘管9、出水盘管16、冷却水套11和气化剂喷头13。其中，中心管8由粗管81、变径接头82和细管83组成，粗管81的一侧端部具有一体设置且垂直于粗管81的气化剂进口14，粗管81的另一端通过变径接头82与细管83连接，细管83的另一端与气化剂喷头13的内管连接。冷却水套11套设在中心管8的细管83外部，其一端与气化剂喷头13的外管连接，另一端通过定位支架
10支撑，并与进水盘管9、细管83及出水盘管16焊接为一体，进行密封固定，以使冷却水套
11和气化剂喷头13及细管83之间形成一密封的环空。进水盘管9安装在中心管8的粗管
81外部，其一端通过冷却水弯管6连接一冷却水进口5，另一端穿过定位支架10后伸入冷却水套11的内部深处。出水盘管16亦安装在中心管8的粗管81外部，其一端通过冷却水弯管6连接一冷却水出口15，另一端贯穿定位支架10后伸入冷却水套11的内部浅处。

[0019] 在上述实施例中，如图3所示，气化剂喷嘴通过安装在熔渣气化炉炉体中下部的定位法兰7对气化剂喷嘴进行定位，并沿其圆周方向设置至少一层喷嘴，每层气化剂喷嘴可由2-10个喷嘴组成，优选4-8个气化剂喷嘴组成，且每层气化剂喷嘴沿其所在周向均匀布置。气化剂喷嘴延长线的交点至排渣器上端排渣口的垂直距离为炉体内径的10-100％，优选为炉体内径的20-80％，气化剂喷嘴的径向偏角为0°-45°，气化剂喷嘴的线速度v满足以下要求：0≤v≤250m/s，通常能达到130m/s以上。

[0020] 在上述实施例中，中心管8靠近气化剂进口14的一端通过法兰4连接一球阀3，球阀3的另一端通过法兰2连接一视镜1，法兰2上设置有一氮气接口19，通过氮气接口19通入吹扫氮气，可对视镜1进行吹扫，并防止高温气体对视镜1的损害，吹扫后吹扫氮气通过中心管8和气化剂喷头13进入气化炉内。通过氮气接口19通入吹扫氮气并打开球阀3，视镜1连通炉内，可观察炉内火焰燃烧情况，关闭球阀3能有效切断吹扫氮气，同时起到保压作用。

[0021] 在上述实施例中，为防止气化炉内高温高压环境对气化剂喷嘴的损害，在气化剂喷头13的外管与冷却水套11外围还设置有一保护套12，保护套12的外围安装有压紧带18，用于将保护套12固定在冷却水套11上，保护套12的外侧端部具有一环形卡槽，该环形卡槽上安装有一压紧帽17，用于压紧保护套12，使其紧贴在气化剂喷头13上，以防止气化炉内高温高压环境对气化剂喷头13的损害。

[0022] 在上述实施例中，气化剂喷头13的内管为具有内收缩半角α的锥管，内收缩半角α为0°-90°，优选为30°-60°；气化剂喷头13的外管为具有外扩张半角β的锥管，外扩张半角β为0°-90°，优选为0°-60°；气化剂喷头13的喷口口径d与内管内径h的比例d:h满足1:1.5-1:50，优选为1:2-1:30。

[0023] 在上述实施例中，气化剂进口14中注入的气化剂可以是空气、富氧空气、氧气、二氧化碳、水蒸汽或其混合气体。

[0024] 在上述实施例中，气化剂温度为150-500℃，优选200-400℃；气化剂压力为0-7.6MPa，优选为2.6-4.6MPa。

[0025] 在上述实施例中，冷却水进口5注入的冷却水为软化水，软化水水质符合软化水水质标准：悬浮物≤5mg/L、总硬度≤0.03mmol/L、pH(25℃)≥7、溶解氧≤0.1mg/L、含油量≤2mg/L。

[0026] 实施例1：

[0027] 气化剂为氧气和水蒸气的混合气体，气化剂喷头13内收缩半角α为45°、外扩张半角β为30°，气化剂喷头13的喷口口径d与气化剂喷头13的内管内径h的比例即d:h3
为1:6。气化剂温度为320℃、压力为4.6MPa，其中氧气流量为50Nm/h，蒸汽流量为50kg/h，气化剂以110m/s的速度由气化剂喷头13喷入气化炉内，所述气化炉内温度为1400～
3
1700℃，压力为4.0MPa。气化剂喷嘴外，冷却水盘管中冷却水流量为3.4m/h，冷却水流速为15m/s，冷却水流经冷却水盘管及冷却水套11后温差约为5℃。

[0028] 实施例2：

[0029] 气化剂为氧气和水蒸气的混合气体，气化剂喷头13内收缩半角α为60°、外扩张半角β为45°，气化剂喷头13的喷口口径d与气化剂喷头13的内管内径h的比例即d:h为1:10。气化剂以200m/s的速度由气化剂喷头13喷入气化炉内，其余同实施例1。

[0030] 本发明在工作时，气化剂从气化剂进口14进入，流经粗管81、变径接头82、细管83后从气化剂喷头13快速喷出，并进入到气化炉炉体内与含碳燃料发生气化反应。在此过程中，气化炉内发生的气化反应产生的高温会对气化剂喷嘴造成一定损害，因此中心管8外侧的冷却水盘管内要一直输送循环冷却水，循环冷却水经冷却水进水盘管9流入到冷却水套11与气化剂喷头13及细管83组成的密封环空后，再经冷却水出水盘管16流出，通过此过程来降低气化剂喷嘴的温度，同时为了了解工作中炉内火焰燃烧情况，还可通过视镜1进行观察，当需要观察炉体内情况时，通过氮气接口19通入吹扫氮气并将球阀3打开，视镜
1与炉内连通，可观察炉体内火焰燃烧情况，当关闭球阀3时可以有效切断吹扫氮气，同时还能对气化剂喷嘴起到保压作用。其中，吹扫氮气可对视镜1进行吹扫，并防止高温气体对视镜1的损害，吹扫后吹扫氮气通过中心管8和气化剂喷头13进入气化炉内。

[0031] 上述各实施例仅用于对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

标题	发布/更新时间	阅读量
煤炭共气化方法-专利编号CN103897739A	2020-05-13	786
一种气化炉-专利编号CN104560211B	2020-05-11	736
煤炭共气化方法-专利编号CN103897739B	2020-05-13	72
地下气化炉-专利编号CN104564010A	2020-05-11	654
煤炭共气化方法-专利编号CN103897740A	2020-05-13	683
煤炭共气化方法-专利编号CN103897740B	2020-05-12	858
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