[发明专利]一种全预混喷嘴装置、气化炉、气化方法及喷嘴加工方法

说明书

本发明提供了一种全预混喷嘴装置、气化炉、气化方法及喷嘴加工方法，包括第一气体管、燃料管、第二气体管、冷却水管、第一气体喷头、燃料喷头、第二气体喷头、外喷头、预混腔以及耐火材料；预混腔设置在第一气体喷头、燃料喷头及第二气体喷头出口下端、外喷头内部，实施燃料管引入的燃料介质与第一气体管和/或第二气体管引入的预混气体介质的混合。本发明将水煤浆等燃料介质和氧气等预混气体介质的混合过程提前至烧嘴内部，避免燃料介质还未充分参与燃烧气化反应就被带出炉膛导致的碳转化率及气化效率低、以及目前预混型烧嘴存在的结构复杂、燃料介质易堵塞、易热损伤等问题。

技术领域

本发明属于能源化工技术领域，特别涉及一种全预混喷嘴装置、具有喷嘴装置的气化炉、气化方法及喷嘴加工方法。

背景技术

工艺烧嘴(喷嘴)是水煤(焦)浆/多元料浆加压气化工艺的核心设备，其性能直接影响气化工艺的运行效果。目前普遍使用的德士古(GE)气化工艺烧嘴为三流式部分预混合雾化形式，其工作原理为5％～20％的中心氧首先与水煤浆发生预混，高黏度水煤浆被初步雾化，已经初步雾化的水煤浆从烧嘴喷出时，又受到高速外环氧的冲击、剪切和摩擦等作用，实现进一步雾化。

水煤浆气化炉内温度为1300～1450℃左右，在此高温下气化反应是受扩散控制的，因此混合过程是影响气化效果的关键。现有的工艺烧嘴水煤浆的雾化及煤粉颗粒与氧气的混合大部分均在烧嘴外的气化炉内进行，由于外环氧气流与水煤浆气流相互独立，雾化过程不充分且不均匀，混合过程持续时间较长；并且氧气需由外向内逐渐渗透，所以实际过程往往是燃烧反应由外向内进行，而在射流中心形成一个黑区，即火焰黑芯现象。而射流中心区通常是射流速度最快的区域，该区域煤粉颗粒在炉膛内停留时间最短，就会造成部分粉煤颗粒还未充分参与燃烧气化反应就被带出炉膛，最终导致碳转化率及气化效率较低。

申请号为200510061444.7的发明专利公开了一种中心圆台撞击式多喷孔水煤浆气化喷嘴，该型喷嘴虽然可以有较好的雾化效果，但结构比较复杂，不仅增加了流动的阻力，还容易出现水煤浆的堵塞及磨损，并且在高温等恶劣环境下雾化头容易产生热损伤及龟裂。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种全预混喷嘴装置、具有喷嘴装置的气化炉、气化方法及喷嘴加工方法，将水煤浆等燃料介质和氧气等预混气体介质的混合过程提前至烧嘴内部，避免燃料介质还未充分参与燃烧气化反应就被带出炉膛导致的碳转化率及气化效率低、以及目前预混型烧嘴存在的结构复杂、燃料介质易堵塞、易热损伤等问题，从而完成本发明。

本发明提供的技术方案如下：

第一方面，一种全预混喷嘴装置，包括第一气体管、燃料管、第二气体管、冷却水管、第一气体喷头、燃料喷头、第二气体喷头、外喷头、预混腔以及耐火材料；

所述第一气体管的下端与第一气体喷头相连，侧壁设有第一气体入口，顶端设有第一气体端部法兰，将第一气体管顶端封闭；

所述燃料管下端与燃料喷头相连，侧壁设有燃料入口，顶端设有燃料端部法兰，将燃料管顶端封闭；燃料管装设在第一气体管外，互相通过燃料端部法兰连接；

所述第二气体管下端与第二气体喷头相连，侧壁设有第二气体入口，顶端设有第二气体端部法兰，将第二气体管顶端封闭；第二气体管装设在燃料管外，互相通过第二气体端部法兰连接；

冷却水管下端通过外喷头与第二气体喷头相连，侧壁设有冷却水入口及冷却水出口，顶端设有冷却水端部法兰，将冷却水管顶端封闭；外喷头将冷却水管下端封闭；冷却水管装设在第二气体管外，互相通过冷却水端部法兰连接；

预混腔设置在第一气体喷头、燃料喷头及第二气体喷头出口下端、外喷头内部，实施燃料管引入的燃料介质与第一气体管和/或第二气体管引入的预混气体介质的混合；耐火材料设置在预混腔下端、外喷头内部，沿流动方向呈中空扩张结构。