一種煤粉氣化爐燒嘴的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燒嘴，具體涉及一種煤粉氣化爐燒嘴。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭是一種重要的能源，但是長(zhǎng)期以來(lái)，煤炭在使用過(guò)程中伴隨著嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。近年來(lái)，以減少污染排放和提高利用效率為目的的潔凈煤技術(shù)日益為人們所重視；而煤氣化技術(shù)是高效清潔的潔凈煤技術(shù)。燒嘴是煤氣化裝置的關(guān)鍵部件。燒嘴長(zhǎng)期處于高溫環(huán)境中，極易燒損，燒嘴一旦燒損，氣化裝置必須停車，給企業(yè)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。
[0003]中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開號(hào)CN1710333A公開了一種旋流燃燒器，它徑向由內(nèi)往外依次同軸線布置了三級(jí)水冷夾套。第一級(jí)水冷夾套中心為點(diǎn)火燃料管道和高能點(diǎn)火槍；第一、第二級(jí)水冷夾套之間為氣化劑管道，氣化劑管道中設(shè)有旋流葉片；2_5根煤粉管沿圓周均布在第二、第三級(jí)水冷夾套中間，旋轉(zhuǎn)纏繞在第二級(jí)水冷夾套的外壁上。這種旋流燃燒器氣化劑與煤粉均采用旋流的方式噴入有利于兩者的混合；燃燒器中裝有三級(jí)水冷夾套，能有效保護(hù)燒嘴，提高燒嘴使用壽命。然而它具有以下缺點(diǎn):I三級(jí)水冷夾套使燃燒器制造工藝復(fù)雜，加工制造成本大幅提高；2拆裝維護(hù)不方便；3燃燒器使用壽命依然有限，一般為一年左右。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決采用現(xiàn)有技術(shù)中旋流燃燒器在使用時(shí)制造工藝復(fù)雜，加工制造成本高，拆裝維護(hù)不方便，以及使用壽命短的問(wèn)題，進(jìn)而提供一種煤粉氣化爐燒嘴。
[0005]本發(fā)明為解決上述問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是:
[0006]它包括至少一層保護(hù)氣管道、氣化劑管道、煤粉管道、第一旋流葉片、第二旋流葉片和法蘭；氣化劑管道套設(shè)在至少一層保護(hù)氣管道的外部，煤粉管道套設(shè)在氣化劑管道外部，法蘭套裝在煤粉管道的外側(cè)壁上，第一旋流葉片設(shè)置在至少一層保護(hù)氣管道的外側(cè)壁和氣化劑管道內(nèi)側(cè)壁之間，第二旋流葉片設(shè)置在氣化劑管道的外側(cè)壁和煤粉管道的內(nèi)側(cè)壁之間，且第一旋流葉片和第二旋流葉片靠近氣化劑管道的底端設(shè)置，煤粉管道的頂端和氣化劑管道的外側(cè)壁密封設(shè)置，且煤粉管道的頂端設(shè)有煤粉氣流進(jìn)口，氣化劑管道的頂端和至少一層保護(hù)氣管道的外側(cè)壁密封設(shè)置，且靠近氣化劑管道的頂端設(shè)有氣化劑進(jìn)口，至少一層保護(hù)氣管道的頂端設(shè)有保護(hù)氣進(jìn)口。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:
[0008]—、氣流床氣化爐內(nèi)氣化反應(yīng)溫度高達(dá)1250°C以上，高溫氣化帶來(lái)了氣化爐燒嘴更易過(guò)燒的問(wèn)題?，F(xiàn)有技術(shù)中采用水冷夾套保護(hù)燒嘴，燒嘴與水接觸的部分溫度低，但燒嘴裸露在煙氣中的另一側(cè)，由于與其接觸的煙氣溫度較高，以及燒嘴持續(xù)向爐內(nèi)通入氧氣，周圍氧氣含量高，容易發(fā)生高溫氧化。冷卻水量根據(jù)回水溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)供水系統(tǒng)、水溫測(cè)量系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，易導(dǎo)致冷卻水量不足。一旦冷卻水量達(dá)不到要求，燒嘴頭部就會(huì)過(guò)熱而導(dǎo)致燒損。本發(fā)明的燒嘴中心有兩個(gè)保護(hù)氣通道，源源不斷的氮?dú)饣蚨趸加蛇@兩個(gè)保護(hù)氣通道噴入爐膛。持續(xù)噴入的氮?dú)饣蚨趸紝⒃摕彀鼑饋?lái)，使其處于惰性氣體環(huán)境，避免了高溫氧化問(wèn)題。另外噴入的氮?dú)饣蚨趸紲囟容^低，且為惰性氣體，能有效降低該燒嘴附近溫度，避免燒嘴因過(guò)熱而燒損。
[0009]二、本發(fā)明減小了燒嘴與煙氣的接觸面積，有利于保護(hù)燒嘴。現(xiàn)有技術(shù)中常采用多級(jí)水冷夾套保護(hù)燒嘴，每級(jí)水冷夾套均由外壁、進(jìn)水通道、中間夾層、出水通道、外壁組成，因此水冷夾套較厚，每級(jí)水冷夾套厚度約為75mm，每級(jí)水冷夾套頭部與煙氣接觸的面積即為環(huán)厚約為75_的環(huán)形面積。目前常用的燒嘴由內(nèi)而外同軸線布置有點(diǎn)火燃料通道、第一級(jí)水冷夾套、氣化劑通道、第二級(jí)水冷夾套、煤粉通道、第三級(jí)水冷夾套?？梢娫撊紵黝^部與煙氣接觸的總面積為3個(gè)環(huán)厚均約為75_的環(huán)形的面積之和。燃燒器頭部裸露于煙氣中的面積大，容易發(fā)生高溫氧化與燒損。本發(fā)明中各個(gè)通道之間只有一層約為15_的管壁，燒嘴頭部與煙氣接觸的總面積為3個(gè)內(nèi)徑不同，壁厚均約為15_的鋼管的管壁橫截面積。當(dāng)本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的氣化劑通道、煤粉通道寬度及氣化劑通道內(nèi)徑相同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)的燒嘴頭部與煙氣接觸的面積是本發(fā)明的5倍以上。因此，本發(fā)明燒嘴頭部與煙氣接觸的面積小，有利于保護(hù)燒嘴。
[0010]三、本發(fā)明的燒嘴能避免被高溫回流煙氣燒損。旋流燃燒器形成的旋轉(zhuǎn)氣流噴入爐膛后，受到離心力的作用，會(huì)靠近爐壁區(qū)做旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，導(dǎo)致氣化爐中心壓力較低，高溫?zé)煔獗痪砦綒饣癄t中心然后向上回流到燒嘴頭部附近，形成中心回流區(qū)。中心回流區(qū)內(nèi)向上流動(dòng)的高溫?zé)煔膺M(jìn)一步增加了燒嘴頭部溫度，使得燒嘴更易燒損?，F(xiàn)有技術(shù)中燒嘴頭部水冷夾套通道截面小且有彎頭存在，冷卻不充分，因此燒嘴頭部易燒損。本發(fā)明中保護(hù)氣通道高速噴入的氮?dú)饣蚨趸紩?huì)將中心回流區(qū)內(nèi)向上流動(dòng)的高溫?zé)煔獯惦x燒嘴，從而降低燒嘴附近溫度，保護(hù)燒嘴不被高溫回流煙氣燒損。綜上所述，本發(fā)明能有效保護(hù)燒嘴不被燒毀，延長(zhǎng)燒嘴使用壽命。
[0011]四、本發(fā)明有利于煤粉與氣化劑的混合，有利于氣化?，F(xiàn)有技術(shù)中采用三級(jí)水冷夾套保護(hù)燒嘴，煤粉通道與氣化劑通道之間有水冷夾套，水冷夾套由外壁、進(jìn)水通道、中間夾層、出水通道、外壁組成，因此水冷夾套較厚，厚度約為75mm。煤粉環(huán)腔通道與氣化劑環(huán)腔通道間隙小，約為10mm。燒嘴出口處煤粉氣流與氣化劑氣流之間的距離是煤粉氣流厚度的
7.5倍，不利于煤粉與氣化劑的迅速混合，不利于氣化反應(yīng)。本發(fā)明中氣體保護(hù)通道位于燒嘴中心，煤粉通道區(qū)域與氣化劑通道區(qū)域之間只有一層約為15mm的管壁，燒嘴出口處煤粉氣流與氣化劑氣流之間的距離是現(xiàn)有技術(shù)的五分之一，有利于煤粉與氣化劑混合，促進(jìn)氣化反應(yīng)進(jìn)行。
[0012]五、本發(fā)明保護(hù)氣不影響氣化反應(yīng)的正常進(jìn)行。本發(fā)明中保護(hù)氣通道持續(xù)通入的氮?dú)饣蚨趸?。氮?dú)鉃槎栊詺怏w，不參與氣化反應(yīng)，二氧化碳是氣化產(chǎn)物之一。兩者均不影響爐內(nèi)氣化反應(yīng)的正常進(jìn)行。
[0013]六、本發(fā)明節(jié)省了設(shè)備制造費(fèi)用和運(yùn)行成本。首先，本發(fā)明降低了燒嘴制造費(fèi)用。為了防止氣化爐燒嘴因高溫?zé)龤ВF(xiàn)有技術(shù)中普遍采用水冷夾套來(lái)冷卻燒嘴，將其溫度控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。為防止瞬時(shí)斷水或切換水源時(shí)將水冷套燒壞，多數(shù)水冷夾套采用耐熱合金鋼制作。同時(shí)冷卻水套內(nèi)外溫差大，熱應(yīng)力較大，特別是熱應(yīng)力易集中的角部焊縫，更易泄露，一般采用與燒嘴相同的材料制作水冷套，并注意焊接和熱處理規(guī)范、熱膨脹差的補(bǔ)償問(wèn)題。為了保證燒嘴得到均勻、良好的冷卻，避免出現(xiàn)冷卻盲區(qū)，冷卻水套管路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，同時(shí)采用稍大的流通截面，盡量減少?gòu)濐^，來(lái)減少流動(dòng)阻力?？傊?，帶有水冷夾套的燒嘴制造工藝非常復(fù)雜，加工要求很高，而且所用原材料價(jià)格昂貴，例如耐高溫、耐沖刷的HAYNES 188合金，這都導(dǎo)致燒嘴制造費(fèi)用大幅增加。本發(fā)明中采用保護(hù)氣保護(hù)燒嘴，沒(méi)有水冷夾套，燒嘴結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，節(jié)省了水冷夾套的制造費(fèi)用。其次，本發(fā)明節(jié)省了燒嘴水循環(huán)系統(tǒng)的制造費(fèi)用及驅(qū)動(dòng)循環(huán)的運(yùn)行成本。現(xiàn)有技術(shù)的燒嘴采用水冷夾套保護(hù)，為避免管路腐蝕及結(jié)垢，水冷套采用除氧水冷卻，所以冷卻水系統(tǒng)必然要有水箱、給水栗、送水管路、除氧器、水位控制系統(tǒng)、回水回路以及監(jiān)測(cè)儀表等，整套系統(tǒng)成本較高。同時(shí)，每年水循環(huán)回路的運(yùn)行成本(如水費(fèi)、電費(fèi)、維護(hù)費(fèi))比較大?？梢姮F(xiàn)有技術(shù)制造費(fèi)用貴，運(yùn)營(yíng)成本高。本發(fā)明中沒(méi)有水冷夾套，自然沒(méi)有水循環(huán)系統(tǒng)，本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)節(jié)省了水循環(huán)系統(tǒng)的制造費(fèi)用和運(yùn)營(yíng)成本。本發(fā)明保護(hù)氣采用氮?dú)饣蚨趸?，正是化工廠的副產(chǎn)品，取材方便，節(jié)約成