[发明专利]分级供氧、可控火焰水煤浆气流床组合喷嘴

说明书

技术领域

本发明涉及一种喷嘴装置，尤其涉及一种能够实现高灰、高灰熔点煤种干排渣的分级供氧、可控火焰水煤浆气流床组合喷嘴，属于煤气煤炭技术领域。

背景技术

大规模加压气流床煤气化技术是未来洁净煤技术的核心，是发展煤基化工产品(合成氨、制甲醇、二甲醚等)、煤基多联产、IGCC发电、大规模制氢、燃料电池等工业的基础，是实现污染物近零排放的煤基高效能源系统的核心技术和龙头技术，代表了当今煤气化技术的发展方向。目前Texaco、E-gas、Shell、Prenflo和GSP等大型加压气流床煤气化工艺已实现了2000t/d规模的工业示范，并达到商业化水平。但上述加压气流床气化技术均采用液态排渣方式，对入炉煤的灰熔融温度有严格的要求，一般要求煤灰熔融温度FT低于1400℃以下，否则必须添加助熔剂或提高气化温度来满足液态排渣工艺的需要，而采用上述两种措施则相应增加了排渣量、排渣热损失、氧耗量，同时降低了气化炉的使用寿命。

我国动力用煤具有高灰(平均灰含量达25～27％)、高灰熔点(FT＞1400℃)的“双高”特点，高灰熔点煤占我国煤炭产量和保有储量的55％和57％左右。大量“双高”煤种无法满足现有的液态排渣型加压气流床气化技术的排渣工艺要求。针对现有液态排渣型加压气流床气化技术无法适用我国大量“双高”煤种的难题，开发适合我国“双高”煤种干排渣的新型分级供氧、可控火焰水煤浆气流床组合喷嘴，可弥补现有液态排渣型加压气流床气化装置不适用“双高”煤种的不足，扩大加压气流床气化技术对煤种的适应范围，对推广大规模加压气流床气化技术在我国的大面积应用，实现煤炭清洁、高效利用具有十分重要的现实意义和广阔的发展前景。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种分级供氧、可控火焰水煤浆气流床组合喷嘴，通过喷嘴的综合作用确保炉内燃烧区域温度低于煤灰熔融温度至少100℃，保证气化室出口的灰渣为非熔融的固态渣，从而达到可控火焰干排渣的目的。

为实现以上目的，本发明通过如下技术方案解决其技术问题：

一种分级供氧、可控火焰水煤浆气流床组合喷嘴，安装于气化炉上，其包括一主燃料喷嘴、两水蒸气喷嘴和两二段供氧喷嘴，所述主燃料喷嘴位于所述气化炉顶部，并开口通向该气化炉炉膛内，该主燃料喷嘴同时连接水煤浆源、氧气源和水蒸气源，所述两水蒸气喷嘴左右对称地设置在所述燃料喷嘴下方气化炉炉拱的两侧，并同时连接氧气源和水蒸气源且开口通向气化炉炉膛内，所述两二段供氧喷嘴前后各一地位于该水蒸气喷嘴下方，并且同轴水平地开口相对设置，该两二段供氧喷嘴同时连接氧气源和水蒸气源且开口通向气化炉炉膛内。

本发明所述的分级供氧、可控火焰水煤浆气流床组合喷嘴，其主燃料喷嘴的轴线与所述气化炉炉膛的轴线重合，所述两水蒸气喷嘴的轴线与所述气化炉炉膛的轴线所成夹角α为35°～65°，所述两二段供氧喷嘴的轴线与该两水蒸气喷嘴的轴线所成空间夹角为90°且垂直于所述气化炉炉膛的轴线；所述主燃料喷嘴由中心喷管、外一环喷管、外二环喷管以及外三环喷管组成同轴四通道的层层相套结构，该中心喷管内的空间形成通入氧气的中心通道，该中心喷管外壁与外一环喷管内壁之间的环隙空间形成通入水煤浆的外一环通道，该外一环喷管外壁与外二环喷管内壁之间的环隙空间形成通入水蒸气的外二环通道，该外二环喷管外壁与外三环喷管内壁之间的环隙空间形成通入氧气的外三环通道，所述中心喷管、外一环喷管、外二环喷管和外三环喷管的头部的管壁呈渐缩状且分别形成开口的中心喷头、外一环喷头、外二环喷头和外三环喷头；所述中心喷头内壁的内收缩角A为15°～60°，其外壁的外侧倾角B为30°～60°；所述外一环喷头内壁的内收缩角A1为30°～60°，其外壁的外侧倾角B1为20°～80°；所述外二环喷头内壁的内收缩角A2为30°～60°，其外壁的外侧倾角B2为20°～80°；所述外三环喷头内壁的内收缩角A3为30°～60°，其外壁的外侧倾角B3为20°～80°；所述两水蒸气喷嘴和两二段供氧喷嘴头部的管壁呈渐缩状；所述氧气与水蒸气在所述两水蒸气喷嘴及两二段供氧喷嘴内混合后喷入所述气化炉的炉膛；所述两二段供氧喷嘴的供氧量占全部供氧量的15％～25％。