專利名稱：一種用于水煤漿氣化的工藝燒嘴及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及煤氣化領域，具體而言涉及一種用于水煤漿氣化的工藝燒嘴及系 統(tǒng)。
背景技術：
煤炭是一種重要的能源，長期以來，煤炭在使用過程中伴隨著嚴重的環(huán)境污染。近 年來，以減少污染排放和提高利用效率為目的的潔凈煤技術日益為人們所重視；煤氣化技 術作為其中的一種煤炭加工和轉化技術，被認為是最為高效清潔的潔凈煤技術之一?，F(xiàn)代 煤氣化技術，尤其是高壓、大容量氣流床氣化技術在工業(yè)上獲得廣泛應用，德士古水煤漿加 壓氣化技術便是其中最為典型的代表。在我國已經(jīng)有多家廠家引進并利用德士古技術進行 水煤漿氣化，該技術具有環(huán)境污染小、自動化程度高等優(yōu)點，但該技術工藝帶有一些普遍存 在的問題，這些問題不同程度上影響著德士古裝置的正常運行；德士古(Texaco)工藝燒嘴 是德士古氣化裝置中最重要的部分，是氣化爐能否長期穩(wěn)定高效生產(chǎn)的關鍵，而如何改善 工藝燒嘴的霧化效果和使用壽命便是德士古水煤漿加壓氣化技術中最重要的課題之一。德士古(Texaco)氣化爐以水煤漿為原料，采用高純仏為氣化劑，屬于增壓噴流床 氣化。德士古氣化爐主要由燒嘴、燃燒室、激冷室或廢熱鍋爐組成；燒嘴是德士古氣化爐的 最關鍵部件，為三流道設計。水煤漿介于中心氧和外環(huán)氧之間走中間通道；氣化爐上部為 燃燒室，是氣化區(qū)，具有耐火磚襯里；氣化爐下部為激冷室，是煤氣冷卻區(qū)。將原料煤、水和 添加劑同時加入棒磨機中，研磨成可供泵輸送的水煤漿，其中水煤漿濃度質(zhì)量分數(shù)控制在 58-65%之間，優(yōu)選水煤漿濃度質(zhì)量分數(shù)控制在60 63%附近。水煤漿通過頂部燒嘴在高 速氧氣流的作用下破碎、霧化噴入氣化爐。霧化的水煤漿和氧氣在爐內(nèi)受到耐火襯里的高 溫輻射作用，迅速經(jīng)歷預熱、水分蒸發(fā)、煤的干餾、揮發(fā)物的裂解燃燒以及炭的氣化等一系 列復雜的物理化學過程，最后生成以壓+CO為主的合成氣。工藝燒嘴對德士古氣化爐的長周期高效運行有著重要的影響。目前工業(yè)大生產(chǎn)主 要應用的是外混式的三流道燒嘴，如圖1所示，工藝氧走最外通道和最內(nèi)通道，水煤漿走中 間通道、介于兩股氧射流之間；工藝氧高速噴出沖擊水煤漿，從而使得水煤漿破碎霧化，成 為適宜燃燒的煤漿小水滴。該結構的工藝燒嘴的霧化效果相對于兩流道的燒嘴有所改善， 但是由于是單燒嘴的射流以及氣化爐高徑比本身的限制，爐內(nèi)湍流混合比較弱，霧化角較 小，煤漿小顆粒霧化不充分且其分布不均勻，使得局部地方發(fā)生氧氣過剩，生成CO2,而且已 生成的有效氣(H2+CO)容易發(fā)生二次反應，導致有效氣產(chǎn)量下降，而氧氣過少的地方，形成 未燃燒區(qū)，就會有一些煤漿顆粒未能氣化就落到激冷室中。，而且射流方式造成煤漿顆粒停 留時間過短，甚至部分煤漿小顆粒噴射出燃燒室后還未來得及燃燒氣化，從而使得德士古 工藝的氣化效率和碳轉化率相對于Siell和四燒嘴對置式氣化爐低。火焰長度不容易把 握，過長時對耐火磚不利，使耐火磚局部受熱，且耐火磚會受到高速水煤漿的嚴重沖刷。同 時由于工藝燒嘴頭部處在高溫環(huán)境中，且受到煤漿顆粒的高速沖刷，因此燒嘴往往在較短 的時間內(nèi)變形和磨損，甚至被燒穿。[0005]美國專利U. S. Pat 3705108,3743606分別公開了一種水煤漿氣化燒嘴，該類燒嘴 具有結構簡單，維修方便的優(yōu)點，但是在工業(yè)生產(chǎn)的實際使用中發(fā)現(xiàn)，該類燒嘴存在下列缺占.
^ \\\ ·(1) “火焰”的噴射距離較長，造成氣化爐內(nèi)耐火磚嚴重燒蝕，縮短了造氣爐的使用 壽命；(2)氣化劑與燃料混合較差，氣化不完善，有效氣(CCHH2)成分的含量較低，而CO2 含量則偏高，碳的轉化率僅為96% ；(3)燒嘴磨蝕嚴重，壽命僅為2 3個月。中國專利文獻95111750. 5提出了一種帶有旋流器的三通道組合式水煤漿氣化燒 嘴，該燒嘴主要由中心氧噴管、內(nèi)環(huán)水煤漿噴管、外環(huán)氧噴管及冷卻水噴管組成，且分別在 中心噴頭內(nèi)、外環(huán)噴頭內(nèi)設置有旋流器。該燒嘴有效地縮短了燃燒火焰的長度，減少了火焰 對耐火磚的燒蝕，同時促進了水煤漿與氧氣的混合及霧化，氣化效率有所提高。但(1)煤漿 是射流方式，所以依然還會有一些煤漿顆粒未能氣化燃燒就噴射入激冷室中，所以氣化效 率還有提高的空間；( 同時燒嘴被熱壞燒蝕的情況依然改善有限；C3)冷卻水盤管也較容 易被燒穿，嚴重時甚至造成停車；(4)高速水煤漿對燒嘴的直接正面沖擊，長時間會造成燒 嘴受沖刷磨損。因此，為了克服上述缺陷，需要提供一種新型的適用于水煤漿氣化的水煤漿氣化 爐的工藝燒嘴及其包括該工藝燒嘴的氣化爐系統(tǒng)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是在現(xiàn)有技術的基礎上提供一種新型的用于水煤漿氣化的工 藝燒嘴以及包括該工藝燒嘴的氣化爐系統(tǒng)，以解決目前的用于水煤漿氣化的水煤漿氣化爐 的工藝燒嘴以及氣化爐系統(tǒng)所存在的技術問題。為此，本實用新型的一個方面提供了一種新型的用于水煤漿氣化的工藝燒嘴，包 括至少兩個氧氣通道，每一個所述至少兩個氧氣通道包括氧氣通道入口和氧氣通道 出口 ；至少兩個水煤漿通道，每一個所述水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道包 括水煤漿或水煤漿/二氧化碳混合霧化液通道入口和水煤漿或水煤漿/二氧化碳混合霧化 液通道出口 ；圓柱形外殼，具有冷卻水入口和冷卻水出口 ；其特征在于，所述至少兩個氧氣通道與所述至少兩個水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳 混合霧化液通道交錯排列并均勻分布于所述圓柱形外殼內(nèi)，其中所述圓柱形外殼內(nèi)為冷卻 水。優(yōu)選地，所述圓柱形外殼的冷卻水入口低于所述圓柱形外殼的冷卻水出口，并且 所述圓柱形外殼由耐高溫耐磨抗腐蝕材料制成。優(yōu)選地，所述圓柱形外殼的冷卻水入口設置于所述圓柱形外殼的一側，所述圓柱 形外殼的冷卻水出口設置于遠離所述冷卻水入口的另一側。優(yōu)選地，所述圓柱形外殼的底部出口處設置成帶有縮口的形式。[0020]優(yōu)選地，所述至少兩個氧氣通道具有至少四個氧氣通道，所述至少兩個水煤漿通 道具有至少五個水煤漿通道，或者所述至少兩個氧氣通道具有至少五個氧氣通道，所述至 少兩個水煤漿或水煤漿/二氧化碳混合霧化液通道具有至少四個水煤漿或水煤漿/二氧化 碳混合霧化液通道，并且所述至少兩個氧氣通道與所述至少兩個水煤漿或水煤漿/ 二氧化 碳混合霧化液通道呈陣列交叉分布。優(yōu)選地，所述圓柱形外殼的入口設置于所述圓柱形外殼下部靠近所述圓柱形外殼 的下部接近底部處，所述圓柱形外殼的出口設置于所述圓柱形外殼上部靠近所述圓柱形外 殼的頂部處。優(yōu)選地，所述至少兩個氧氣通道與所述至少兩個水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合 霧化液通道呈nXm的矩陣狀交錯均勻分布，其中η和m可以相同或不同，分別為大于等于 2的整數(shù)。優(yōu)選地，所述至少兩個氧氣通道與所述至少兩個水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合 霧化液通道呈ηΧη的矩陣狀交錯均勻分布，其中η為大于等于2的整數(shù)。更優(yōu)選地，所述至少兩個氧氣通道與所述至少兩個水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混 合霧化液通道呈 3Χ3、4Χ4、5Χ5、6Χ6、7Χ7、8Χ8、9Χ9、10Χ10、3Χ4、4Χ5、5Χ6、6Χ7、 7X8,8X9,9X10的矩陣狀交錯均勻分布，更優(yōu)選地，所述至少兩個水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道與所述至少 兩個氧氣通道呈 3Χ3、4Χ4、5Χ5、6Χ6、7Χ7、8Χ8、9Χ9、10Χ10、3Χ4、4Χ5、5Χ6、6Χ7、 7X8,8X9,9X10的矩陣狀交錯均勻分布。優(yōu)選地，所述至少兩個氧氣通道的每一個分別與氧氣進氣總管相連，而所述至少 兩個水煤漿或水煤漿/二氧化碳混合霧化液通道的每一個分別與水煤漿或水煤漿/二氧化 碳混合霧化液進氣總管相連。優(yōu)選地，所述至少兩個氧氣通道的每一個分別設置有氧氣旋流器，所述至少兩個 水煤漿或水煤漿/二氧化碳混合霧化液通道的每一個分別設置有水煤漿或水煤漿/二氧化 碳混合霧化液旋流器，并且所述氧氣旋流器分別設置于每一個所述至少兩個氧氣通道的出 口處內(nèi)部，所述水煤漿或水煤漿/二氧化碳混合霧化液旋流器分別設置于每一個所述至少 兩個水煤漿或水煤漿/二氧化碳混合霧化液通道的出口處內(nèi)部。優(yōu)選地，所述至少兩個氧氣通道的每一個分別設置有氧氣旋流器，并且所述氧氣 旋流器分別設置于每一個所述至少兩個氧氣通道的出口處內(nèi)部。優(yōu)選地，所述至少兩個水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道的每一個分別 設置有水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液旋流器，并且所述水煤漿或水煤漿/ 二氧化 碳混合霧化液旋流器分別設置于每一個所述至少兩個水煤漿或水煤漿/二氧化碳混合霧 化液通道的出口處內(nèi)部。優(yōu)選地，該工藝燒嘴的水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液旋流器的中心處為 旋流切片固定中心，水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液旋流器的外周與水煤漿或水煤 漿/二氧化碳混合霧化液噴管頭部的外壁相配合。優(yōu)選地，該工藝燒嘴的氧氣旋流器的中心處為旋流切片固定中心，氧氣旋流器的 外周與氧氣噴管頭部的外壁相配合。更優(yōu)選地，該工藝燒嘴的水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液旋流器的外周可以與水煤漿或水煤漿/二氧化碳混合霧化液噴管頭部的外壁以可拆卸方式連接，如螺旋連 接或通過固定銷卡接。更優(yōu)選地，該工藝燒嘴的氧氣旋流器的外周與氧氣噴管頭部的外壁以可拆卸方式 連接，如螺旋連接或通過固定銷卡接。優(yōu)選地，該工藝燒嘴的氧氣旋流器、和水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液旋 流器被構造成使得氧氣、和水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液分別在該氧氣旋流器、 和該水煤漿或水煤漿/二氧化碳混合霧化液旋流器的切線方向射出。優(yōu)選地，該工藝燒嘴的氧氣旋流器被構造成使得氧氣分別在該氧氣旋流器的切線 方向射出。優(yōu)選地，該工藝燒嘴的水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液旋流器被構造成使 得水煤漿或水煤漿/二氧化碳混合霧化液分別在該水煤漿或水煤漿/二氧化碳混合霧化液 旋流器的切線方向射出。本實用新型的另一方面提供了一種適用于水煤漿氣化的水煤漿氣化爐系統(tǒng)，其特 征在于包括本實用新型所述的水煤漿氣化的工藝燒嘴，以及氣化爐。本實用新型的水煤漿氣化的工藝燒嘴的優(yōu)點在于，該燒嘴的外殼是由耐高溫耐磨 抗腐蝕材料制成的，其內(nèi)部的氧氣通道和水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道呈陣 列(如蜂窩般)均勻排列，液體燃料(包括水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液)噴管 和氣化劑(包括氧氣)噴管均勻錯開排列，使得噴出的水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧 化液和氧氣在氣化爐內(nèi)分布更加均勻，能夠獲得更多的有效氣和更高的氣化效率，從而提 高了水煤漿氣化收率。本實用新型的水煤漿氣化的工藝燒嘴由此避免了煤漿小顆粒和氧氣在氣化爐內(nèi) 分布不均勻，使得局部區(qū)域發(fā)生氧氣過剩，生成co2，且易于使已生成的有效氣(h2+co)發(fā)生 二次反應，導致有效氣產(chǎn)量下降，而在氧氣過少的區(qū)域，形成未燃燒區(qū)，引起一些煤漿顆粒 未能氣化就落到激冷室中的問題。同時，冷卻水從由耐高溫耐磨抗腐蝕材料制成的外殼的一側穿過噴管間的間隙而 從與之遠離的另一側流出，這樣所有噴管(包括水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液噴 管和氣化劑(包括氧氣)噴管)和燒嘴的外殼各處均與冷卻水接觸，隨著冷卻水的流動，噴 管和燒嘴外殼獲得高效的冷卻，從而降低高溫熱蝕對燒嘴的損傷。該燒嘴的外殼是由耐高溫耐磨抗腐蝕材料制成的，由此延長了燒嘴的使用壽命。冷卻水入口設置于由耐高溫耐磨抗腐蝕材料制成的外殼的底部，而遠離冷卻水入 口的另一側設置的冷卻水出口設置于由耐高溫耐磨抗腐蝕材料制成的外殼的上部靠近頂 部處，使得在冷卻水溫度還很低的時候最易被高溫熱蝕損傷的燒嘴頭部最先獲得冷卻水冷 卻，使得燒嘴頭部獲得更有效的保護。

圖1是根據(jù)本實用新型的用于水煤漿氣化的新型工藝噴嘴的一個實施方式的橫 截面示圖；[0046]圖2是根據(jù)本實用新型的工藝噴嘴中下部的縱剖圖；圖3是根據(jù)本實用新型的工藝噴嘴中部的縱剖圖；圖4是根據(jù)本實用新型的設置有旋流器的工藝噴嘴中下部的縱剖圖；圖fe是旋流器的俯視圖，圖恥是旋流器斷面的主視圖；圖6是設置有本實用新型的工藝噴嘴的水煤漿氣化爐系統(tǒng)的示意圖。
具體實施方式
以下提供了本實用新型的具體實施方式
。本領域技術人員應該理解其中實施例僅 是為了說明的目的，不應被視為以任何方式限制由權利要求所限定的本實用新型的范圍。本實用新型的一個實施方式，提供了一種新型的用于水煤漿氣化的工藝燒嘴10， 包括至少兩個氧氣通道110，每一個該至少兩個氧氣通道包括氧氣通道入口 112和氧 氣通道出口 115 ；至少兩個水煤漿通道120，每一個該水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道 包括水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道入口 122、和水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混 合霧化液通道出口 125 ；圓柱形外殼150，具有冷卻水入口 162和冷卻水出口 165 ；其特征在于，該至少兩個氧氣通道110與該至少兩個水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳 混合霧化液通道120交錯排列并均勻分布于該圓柱形外殼150內(nèi)，其中該圓柱形外殼150 內(nèi)為冷卻水160。在一優(yōu)選實施例中，該工藝燒嘴10的圓柱形外殼150的冷卻水入口 162低于該圓 柱形外殼150的冷卻水出口 165，并且該圓柱形外殼150由耐高溫耐磨抗腐蝕材料制成。在一優(yōu)選實施例中，該工藝燒嘴10的圓柱形外殼150的冷卻水入口 162設置于該 圓柱形外殼的一側，該圓柱形外殼150的冷卻水出口 165設置于遠離該冷卻水入口 162的
另一側。在一優(yōu)選實施例中，該工藝燒嘴10的圓柱形外殼150的底部155出口處設置成帶 有縮口的形式。在一優(yōu)選實施例中，該工藝燒嘴10的至少兩個氧氣通道110具有至少四個氧氣通 道110，該至少兩個水煤漿通道120具有至少五個水煤漿通道120，并且該至少兩個氧氣通 道110與該至少兩個水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道120呈陣列交叉分布。在另一優(yōu)選實施例中，該工藝燒嘴10的至少兩個氧氣通道110具有至少五個氧氣 通道110，該至少兩個水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道120具有至少四個水煤漿 或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道120，并且該至少兩個氧氣通道110與該至少兩個水煤 漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道120呈陣列交叉分布。在一優(yōu)選實施例中，該工藝燒嘴10的圓柱形外殼150的入口 162設置于該圓柱形 外殼150下部靠近該圓柱形外殼150的下部接近底部155處，該圓柱形外殼150的出口 165 設置于該圓柱形外殼150上部靠近該圓柱形外殼150的頂部處。在一優(yōu)選實施例中，該工藝燒嘴10的至少兩個氧氣通道110與所述至少兩個水煤 漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道120呈nXm的矩陣狀交錯均勻分布，其中η和m可以相同或不同，分別為大于等于2的整數(shù)。在一優(yōu)選實施例中，該工藝燒嘴10的至少兩個氧氣通道110與該至少兩個水煤漿 或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道120呈nXn的矩陣狀交錯均勻分布，其中η為大于等 于2的整數(shù)。在一更優(yōu)選實施例中，該工藝燒嘴10的至少兩個氧氣通道110與該至少兩個水 煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道120呈3X3、4X4、5X5、6X6、7X7、8X8、9X9、 10Χ10、3Χ4、4Χ5、5Χ6、6Χ7、7Χ8、8Χ9、9Χ10 的矩陣狀交錯均勻分布。在另一更優(yōu)選實施例中，該工藝燒嘴10的至少兩個水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混 合霧化液通道120與該至少兩個氧氣通道110呈3Χ3、4Χ4、5Χ5、6Χ6、7Χ7、8Χ8、9Χ9、 10Χ10、3Χ4、4Χ5、5Χ6、6Χ7、7Χ8、8Χ9、9Χ10 的矩陣狀交錯均勻分布。在一優(yōu)選實施例中，該工藝燒嘴10的至少兩個氧氣通道110的每一個分別與氧氣 進氣總管相連，而該至少兩個水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道120的每一個分 別與水煤漿或水煤漿/二氧化碳混合霧化液進氣總管相連。在一優(yōu)選實施例中，該工藝燒嘴10的至少兩個氧氣通道110的每一個分別設置有 氧氣旋流器118，該至少兩個水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道120的每一個分別 設置有水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液旋流器128，并且該氧氣旋流器118分別設置 于每一個該至少兩個氧氣通道110的出口 115處內(nèi)部，該水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合 霧化液旋流器1 分別設置于每一個該至少兩個水煤漿或水煤漿/二氧化碳混合霧化液通 道120的出口 125處內(nèi)部。在另一優(yōu)選實施例中，該工藝燒嘴10的至少兩個氧氣通道110的每一個分別設置 有氧氣旋流器118，并且該氧氣旋流器118分別設置于每一個該至少兩個氧氣通道110的出 口 115處內(nèi)部。在又一優(yōu)選實施例中，該工藝燒嘴10的至少兩個水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合 霧化液通道120的每一個分別設置有水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液旋流器128，該 水煤漿或水煤漿/二氧化碳混合霧化液旋流器1 分別設置于每一個該至少兩個水煤漿或 水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道120的出口 125處內(nèi)部。在一優(yōu)選實施方式中，該工藝燒嘴10的水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液旋 流器1 的中心處為旋流切片固定中心128-8，水煤漿或水煤漿/二氧化碳混合霧化液旋流 器128的外周1觀-5與水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液噴管頭部的外壁相配合。在一優(yōu)選實施方式中，該工藝燒嘴10的氧氣旋流器118的中心處為旋流切片固定 中心118-8，氧氣旋流器118的外周118-5與氧氣噴管頭部的外壁相配合。在一優(yōu)選實施方式中，該工藝燒嘴10的水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液旋 流器1 的外周1觀_5可以與水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液噴管頭部的外壁以可 拆卸方式連接，如螺旋連接或通過固定銷卡接。在一優(yōu)選實施方式中，該工藝燒嘴10的氧氣旋流器118的外周118-5與氧氣噴管 頭部的外壁以可拆卸方式連接，如螺旋連接或通過固定銷卡接。在一優(yōu)選實施方式中，該工藝燒嘴10的氧氣旋流器118、和水煤漿或水煤漿/二氧 化碳混合霧化液旋流器1 被構造成使得氧氣、和水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液 分別在該氧氣旋流器118、和該水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液旋流器1 的切線方向射出。在另一優(yōu)選實施例中，該工藝燒嘴10的氧氣旋流器118被構造成使得氧氣分別在 該氧氣旋流器118的切線方向射出。在又一優(yōu)選實施例中，該工藝燒嘴10的水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液旋 流器1 被構造成使得水煤漿或水煤漿/二氧化碳混合霧化液分別在該水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液旋流器128的切線方向射出。本實用新型的另一實施方式，提供了一種適用于水煤漿氣化的水煤漿氣化爐系 統(tǒng)，其特征在于包括上述的水煤漿氣化的工藝燒嘴10，以及氣化爐1。
以下結合附圖和具體實施例，對本實用新型提供的新型的用于水煤漿氣化的工藝 燒嘴詳細描述如下，其僅是為了對本實用新型予以進一步的說明，應該理解其并不因此限 制本實用新型的權利范圍。實施例1圖1示出了本實施例的用于水煤漿氣化的新型工藝噴嘴的橫截面示圖，圖2是本 實施例的工藝噴嘴中下部的縱剖圖，圖3是根據(jù)本實用新型的工藝噴嘴中部的縱剖圖。如圖1 圖3所示出的，本實施例的用于水煤漿氣化的工藝燒嘴10，包括18個氧氣通道110，每一個氧氣通道包括氧氣通道入口 112和氧氣通道出口 115 ；18個水煤漿通道120，每一個該水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道包括 水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道入口 122和水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧 化液通道出口 125 ；圓柱形外殼150，具有冷卻水入口 162和冷卻水出口 165 ；18個氧氣通道110與18個水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道120交錯 排列并均勻分布于該圓柱形外殼150內(nèi)，具體而言，該圓柱形外殼150內(nèi)為冷卻水160，并 且氧氣通道110與水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道120呈6X6 (即η = 6，m = 6)的矩陣狀交錯均勻分布。其中，工藝燒嘴10的圓柱形外殼150的冷卻水入口 162設置于該圓柱形外殼的一 側，圓柱形外殼150的冷卻水出口 165設置于遠離冷卻水入口 162的另一側。在圖1 圖3中示例性示出了呈6X6的矩陣狀交錯均勻分布的氧氣通道110和 水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道120。本領域技術人員應該知曉，其中的氧氣通 道110和水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道120可以根據(jù)需要而加以調(diào)整，氧氣 通道110和水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道120也可以不完全呈nXm的矩陣 狀交錯均勻分布，在靠近圓柱形外殼150的圓周處可以增加適當數(shù)量的氧氣通道110和水 煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道120，并使增加的氧氣通道110和水煤漿或水煤漿 / 二氧化碳混合霧化液通道120也呈交錯分布(未示出)。本實施例的用于水煤漿氣化的工藝燒嘴的優(yōu)點在于，該燒嘴的外殼內(nèi)部的氧氣通 道和水煤漿或水煤漿/二氧化碳混合霧化液通道呈陣列(如蜂窩般)均勻交錯排列，因而 液體燃料(包括水煤漿或水煤漿/二氧化碳混合霧化液)噴管和氣化劑(包括氧氣)噴管 均勻錯開排列，使得噴出的水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液和氧氣在氣化爐內(nèi)分布更加均勻，能夠獲得更多的有效氣和更高的氣化效率，從而提高了水煤漿氣化收率。同時，由于冷卻水入口設置于外殼的一側，而冷卻水出口設置于遠離冷卻水入口 的另一側，使得冷卻水從由外殼的一側穿過噴管間的間隙而從與之遠離的另一側流出，這 樣所有噴管(包括水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液噴管和氣化劑(包括氧氣)噴管) 和燒嘴的外殼各處均與冷卻水接觸，隨著冷卻水的流動，噴管和燒嘴外殼獲得高效的冷卻， 從而降低高溫熱蝕對燒嘴的損傷由此，本實施例的水煤漿氣化的工藝燒嘴避免了煤漿小顆粒和氧氣在氣化爐內(nèi)分 布不均勻，使得局部區(qū)域發(fā)生氧氣過剩，生成co2，且易于使已生成的有效氣(h2+co)發(fā)生二 次反應，導致有效氣產(chǎn)量下降，而在氧氣過少的區(qū)域，形成未燃燒區(qū)，引起一些煤漿顆粒未 能氣化就落到激冷室中的問題。實施例2仍如圖1 圖3所示，該工藝燒嘴10的圓柱形外殼150的冷卻水入口 162低于該 圓柱形外殼150的冷卻水出口 165，并且該圓柱形外殼150由耐高溫耐磨抗腐蝕材料制成。 其采用耐高溫耐磨抗腐蝕材料，如耐磨陶瓷層，或采用Hastenoy C-22、UMCo-50等材料制 成，使本實用新型的工藝燒嘴更加經(jīng)久耐用。尤其是，冷卻水入口設置于由耐高溫耐磨抗腐蝕材料制成的外殼的底部，而遠離 冷卻水入口的另一側設置的冷卻水出口設置于由耐高溫耐磨抗腐蝕材料制成的外殼的上 部靠近頂部處(未示出)。如圖2和圖4所示，該工藝燒嘴10的圓柱形外殼150的底部155出口處可以設置 成帶有縮口的形式。由于該工藝燒嘴的外殼是由耐高溫耐磨抗腐蝕材料制成的，由此延長了燒嘴的使 用壽命。同時，由于冷卻水入口設置于由耐高溫耐磨抗腐蝕材料制成的外殼的底部，而遠 離冷卻水入口的另一側設置的冷卻水出口設置于由耐高溫耐磨抗腐蝕材料制成的外殼的 上部靠近頂部處，使得在冷卻水溫度還很低的時候最易被高溫熱蝕損傷的燒嘴頭部最先獲 得冷卻水冷卻，使得燒嘴頭部獲得更有效的保護。當然，冷卻水入口也可以設置于由耐高溫耐磨抗腐蝕材料制成的外殼的中下部， 而遠離冷卻水入口的另一側設置的冷卻水出口設置于由耐高溫耐磨抗腐蝕材料制成的外 殼的中上部。實施例3如圖4所示，實施例1的工藝噴嘴10，該工藝燒嘴10的每一個水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道120在其出口 125處分別設置有水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合 霧化液旋流器128，該工藝燒嘴10的每一個氧氣通道110在其出口 115處分別設置有氧氣 旋流器118。并且，該工藝燒嘴10的氧氣旋流器118、和水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液 旋流器1 被構造成使得氧氣、和水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液分別在該氧氣旋 流器118、和該水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液旋流器128的切線方向射出。當然，也可以僅在工藝燒嘴10的每一個氧氣通道110的出口 115處分別設置有氧 氣旋流器128?；蛘?，也可以僅在工藝燒嘴10的每一個水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道120的出口 125處分別設置有水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液旋流器128。圖如和恥示出了旋流器118，128的俯視圖，圖恥是旋流器118，128斷面的主視圖。該旋流器118，1 可以是軸向螺旋槽式(參見圖如和5b)，也可以是軸向旋片式。設置于氧氣通道110的出口 115處內(nèi)部的旋流器118，其上具有軸向螺旋槽 118-2，其外徑118-5與氧氣通道110的出口 115的內(nèi)徑相等，并配合安裝于氧氣通道110 的出口 115內(nèi)；旋流器的中心為旋流切片固定中心118-8。其中，該工藝燒嘴10的氧氣旋流器118的中心處為旋流切片固定中心118-8，氧 氣旋流器118的外周118-5與氧氣噴管頭部的外壁以螺旋連接的方式相配合，以便于拆卸。 當然，氧氣旋流器118的外周118-5與氧氣噴管頭部的外壁也可以以其他可拆卸方式相配 合，如通過固定銷卡接等方式以便于旋流器的更換。設置于水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道120的出口 125內(nèi)部的旋流器 128，其上具有軸向螺旋槽128-2，其外徑128-5與水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通 道120的出口 125的內(nèi)徑相等，并配合安裝于水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道 120的出口 125內(nèi)；旋流器的中心為旋流切片固定中心128-8。其中，該工藝燒嘴10的水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液旋流器128的中 心處為旋流切片固定中心128-8，水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液旋流器128的外 周128-5與水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液噴管頭部的外壁以螺旋連接的方式相配 合，以便于拆卸。當然，水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液旋流器128的外周1觀-5與 水煤漿或水煤漿/二氧化碳混合霧化液噴管頭部的外壁也可以以其他可拆卸方式相配合， 如通過固定銷卡接等方式以便于旋流器的更換。設置于氧氣通道110的出口 115處的旋流器118，和/或設置于水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道120的出口 125內(nèi)的旋流器128，進一步改善了氣化燒嘴10噴口 155處的氧氣、水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液的混合霧化效果，并進一步縮短燃燒 火焰的長度，進而進一步避免對于水煤漿氣化爐的過度燒蝕，延長了水煤漿氣化爐及其工 藝燒嘴的使用壽命。圖6是設置有本實用新型的工藝噴嘴10的水煤漿氣化爐系統(tǒng)的示意圖，其中示意 性示出了設置有蜂窩狀水煤漿工藝燒嘴10的水煤漿氣化爐1。實施例4利用本實用新型實施例1 3中的任意一種用于水煤漿氣化的工藝燒嘴10以及 利用本實用新型安裝在如圖6所示的水煤漿氣化爐1上構成的帶有本實用新型的用于水煤 漿氣化的蜂窩狀工藝燒嘴的水煤漿氣化爐系統(tǒng)，用于合成氣、還原氣或燃料氣的生產(chǎn)。利用本實用新型實施例1 3中安裝在如圖6所示的水煤漿氣化爐1上構成的帶 有本實用新型的用于水煤漿氣化的工藝燒嘴10的水煤漿氣化爐系統(tǒng)生產(chǎn)合成氣，其中所 使用的水煤漿的粒度分布等指標如下粒度分布(即標準篩通過率，質(zhì)量百分數(shù))8 目(2380 μ m) 100%，14 目(1410μπι)98 100%，40 目 02Ομπι)9Ο 95%，[0120]200 目(76 μ m) 60 70%，325 目(44 μ m) 25 35% ；濃度58 65wt%;粘度700 IOOOcP (根據(jù)水煤漿粘度測定儀測得)；pH:7 9;溫度彡60°C。二氧化碳與水煤漿的使用量即二氧化碳體積流量與水煤漿流量的比值在1/200 至10/50之間變化，可視具體情加以調(diào)整。對于氧氣與二氧化碳的使用量的比值并沒有特定要求，只要控制好二氧化碳體積 流量與水煤漿流量的比值即可，可視具體情加以調(diào)整。二氧化碳管線的壓力介于氧氣管線和水煤漿管線壓力之間變化，二氧化碳管線的 壓力略低于氧氣管線壓力為佳，因為不同氣化爐的壓力等級不同，其壓力可視具體情況加
以調(diào)整。利用本實用新型的用于水煤漿氣化的工藝燒嘴以及包括其的水煤漿氣化系統(tǒng)用 于合成氣、還原氣或燃料氣的生產(chǎn)具有如下所述的優(yōu)點(1)該燒嘴的外殼是由耐高溫耐磨抗腐蝕材料制成的，其內(nèi)部的氧氣通道和水煤 漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道呈陣列(如蜂窩般)均勻排列，液體燃料(包括水 煤漿或水煤漿/二氧化碳混合霧化液)噴管和氣化劑(包括氧氣)噴管均勻錯開排列，使 得噴出的水煤漿或水煤漿/二氧化碳混合霧化液和氧氣在氣化爐內(nèi)分布更加均勻，能夠獲 得更多的有效氣和更高的氣化效率，從而提高了水煤漿氣化收率；(2)本實用新型的水煤漿氣化的工藝燒嘴由此避免了煤漿小顆粒和氧氣在氣化爐 內(nèi)分布不均勻，使得局部區(qū)域發(fā)生氧氣過剩，生成CO2，且易于使已生成的有效氣(H2+CO)發(fā) 生二次反應，導致有效氣產(chǎn)量下降，而在氧氣過少的區(qū)域，形成未燃燒區(qū)，引起一些煤漿顆 粒未能氣化就落到激冷室中的問題；(3)同時，冷卻水從由耐高溫耐磨抗腐蝕材料制成的外殼的一側穿過噴管間的間 隙而從與之遠離的另一側流出，這樣所有噴管(包括水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化 液噴管和氣化劑(包括氧氣)噴管)和燒嘴的外殼各處均與冷卻水接觸，隨著冷卻水的流 動，噴管和燒嘴外殼獲得高效的冷卻，從而降低高溫熱蝕對燒嘴的損傷；(4)該燒嘴的外殼是由耐高溫耐磨抗腐蝕材料制成的，由此延長了燒嘴的使用壽 命。(5)冷卻水入口設置于由耐高溫耐磨抗腐蝕材料制成的外殼的底部，而遠離冷卻 水入口的另一側設置的冷卻水出口設置于由耐高溫耐磨抗腐蝕材料制成的外殼的上部靠 近頂部處，使得在冷卻水溫度還很低的時候最易被高溫熱蝕損傷的燒嘴頭部最先獲得冷卻 水冷卻，使得燒嘴頭部獲得更有效的保護。盡管本實用新型的各種實施方式已經(jīng)通過具體實施方式
在上下文中進行了描述， 但是本實用新型并不僅限于此。因此，以上的描述不應該當作是本實用新型范圍的限制，本 實用新型的范圍由所附的權利要求進行限定。本領域技術人員應當理解，在不背離本實用 新型的精神的情況下可以對本實用新型作出各種改變和變更，其都將落入在本實用新型的 保護范圍內(nèi)。
權利要求1.一種用于水煤漿氣化的工藝燒嘴(10)，包括至少兩個氧氣通道(110)，每一個所述至少兩個氧氣通道包括氧氣通道入口(112)和 氧氣通道出口(115)；至少兩個水煤漿通道(120)，每一個所述水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道 包括水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道入口(12 和水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳 混合霧化液通道出口(125)；圓柱形外殼(150)，具有冷卻水入口(162)和冷卻水出口(165)；其特征在于，所述至少兩個氧氣通道(110)與所述至少兩個水煤漿或水煤漿/ 二氧化 碳混合霧化液通道(120)交錯排列并均勻分布于所述圓柱形外殼(150)內(nèi)，其中所述圓柱 形外殼(150)內(nèi)為冷卻水(160)。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于水煤漿氣化的工藝燒嘴(10)，其特征在于所述圓柱形外 殼(150)的冷卻水入口(162)低于所述圓柱形外殼(150)的冷卻水出口(165)，并且所述圓 柱形外殼(150)由耐高溫耐磨抗腐蝕材料制成。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的用于水煤漿氣化的工藝燒嘴(10)，其特征在于所述至少 兩個氧氣通道(110)與所述至少兩個水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道(120)呈 nXm的矩陣狀交錯均勻分布，其中η和m相同或不同，且分別為大于等于2的整數(shù)。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的用于水煤漿氣化的工藝燒嘴(10)，其特征在于所述圓柱 形外殼(150)的冷卻水入口(16 設置于所述圓柱形外殼的一側，所述圓柱形外殼(150) 的冷卻水出口(165)設置于遠離所述冷卻水入口(162)的另一側。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的用于水煤漿氣化的工藝燒嘴(10)，其特征在于所述圓柱 形外殼(150)的底部(155)出口處設置成帶有縮口的形式。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的用于水煤漿氣化的工藝燒嘴(10)，其特征在于所述至 少兩個氧氣通道(110)具有至少四個氧氣通道(110)，所述至少兩個水煤漿通道(120)具 有至少五個水煤漿通道(120)，或者所述至少兩個氧氣通道(110)具有至少五個氧氣通道 (110)，所述至少兩個水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道(120)具有至少四個水煤 漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道(120)，并且所述至少兩個氧氣通道(110)與所述至 少兩個水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道(120)呈陣列交叉分布。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的用于水煤漿氣化的工藝燒嘴(10)，其特征在于所述圓柱 形外殼(150)的入口(16 設置于所述圓柱形外殼(150)下部靠近所述圓柱形外殼(150) 的下部接近底部(15 處，所述圓柱形外殼(150)的出口(165)設置于所述圓柱形外殼 (150)上部靠近所述圓柱形外殼(150)的頂部處。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的用于水煤漿氣化的工藝燒嘴(10)，其特征在于所述至少 兩個氧氣通道(110)與所述至少兩個水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道(120)呈 nXn的矩陣狀交錯均勻分布，其中η為大于等于2的整數(shù)。
9.根據(jù)權利要求1或2所述的用于水煤漿氣化的工藝燒嘴(10)，其特征在于所述至 少兩個氧氣通道(110)和/或所述至少兩個水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道 (120)的每一個分別設置有氧氣旋流器(118)和/或水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧 化液旋流器(1 )，并且所述氧氣旋流器(118)分別設置于每一個所述至少兩個氧氣通道 (110)的出口(11 處和/或所述水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液旋流器(1 )分別設置于每一個所述至少兩個水煤漿或水煤漿/ 二氧化碳混合霧化液通道(120)的出口 (125)處。
10. 一種適用于水煤漿氣化的水煤漿氣化爐系統(tǒng)，其特征在于包括 權利要求1 9任一項所述的水煤漿氣化的工藝燒嘴(10)，以及氣化爐(1)。
專利摘要本實用新型提供一種用于水煤漿氣化的工藝燒嘴及系統(tǒng)，該工藝燒嘴包括至少兩個氧氣通道，每一氧氣通道包括氧氣通道入口和氧氣通道出口；至少兩個水煤漿通道，每一水煤漿或水煤漿/二氧化碳混合霧化液通道包括水煤漿或水煤漿/二氧化碳混合霧化液通道入口和出口；圓柱形外殼，具有冷卻水入口和冷卻水出口；其特征在于，至少兩個氧氣通道與至少兩個水煤漿或水煤漿/二氧化碳混合霧化液通道交錯排列并均勻分布于圓柱形外殼內(nèi)，其中圓柱形外殼內(nèi)為冷卻水。本實用新型工藝燒嘴更有效地提高氧氣與水煤漿和二氧化碳的混合程度，使氣化效率提高，所有噴管和燒嘴的外殼各處均與冷卻水接觸，噴管和燒嘴外殼獲得高效冷卻，從而降低高溫熱蝕對燒嘴的損傷。
文檔編號C10J3/50GK201850256SQ20102056939
公開日2011年6月1日 申請日期2010年10月13日 優(yōu)先權日2010年10月13日
發(fā)明者付君, 蘭秀菊, 劉柱元, 唐煜, 張永勝, 徐祖斌, 暴秋霖, 朱平, 李海賓, 杜迎春, 湯中文, 王家信, 羅澤林, 胡先君, 薛振欣 申請人:中國神華煤制油化工有限公司, 中國神華煤制油化工有限公司包頭煤化工分公司, 神華集團有限責任公司