[实用新型]用于水煤浆气化的等离子体喷嘴及气化炉

摘要

本实用新型公开一种用于水煤浆气化的等离子体喷嘴及气化炉。该喷嘴包括喷嘴主体和冷却系统；喷嘴主体包括从内向外依次同轴套设的阴极喷管、阳极喷管、中环喷管和外环喷管，两两之间依次形成第一气化剂通道、水煤浆通道和第二气化剂通道；第一气化剂通道的末端通过第一绝缘连接件实现密封；阴极喷管和阳极喷管的内部均设有冷却介质通道，其内壁面均设有导热绝缘涂层；阳极喷管的外壁面设有与之贴合的绝缘套筒；阳极喷头和阴极头的前端形成放电空间；冷却系统用于降低外环喷头的温度。该喷嘴无需预热即可实现水煤浆的直接点火启动，节省烘炉时间，减少能耗，提高反应速率、碳转化率和气化效率。 1

主权项

1.一种用于水煤浆气化的等离子体喷嘴，其特征在于，其包括喷嘴主体；所述喷嘴主体包括阴极喷管、阳极喷管、中环喷管和外环喷管；所述阴极喷管、所述阳极喷管、所述中环喷管和所述外环喷管的轴线处于同一直线上；

所述阴极喷管具有第一前端和第一末端，所述第一前端为阴极头，所述阴极头具有沿所述第一末端至所述第一前端方向直径渐缩的圆台结构；所述阴极喷管的内部设有第一冷却介质通道，且所述第一冷却介质通道的内壁面设有第一导热绝缘涂层；

所述阳极喷管套设在所述阴极喷管外，所述阳极喷管与所述阴极喷管之间形成第一气化剂通道，所述第一气化剂通道的末端通过第一绝缘连接件实现密封；所述阳极喷管的前端为阳极喷头，所述阳极喷头沿所述第一末端至所述第一前端方向直径渐缩；所述阳极喷头的前端面开设第一喷口，所述第一喷口与所述第一气化剂通道相连通，用于将气化剂喷入炉内；所述阳极喷管的外壁面设有与之贴合的绝缘套筒；所述阳极喷管的内部设有第二冷却介质通道，且所述第二冷却介质通道的内壁面设有第二导热绝缘涂层；

所述中环喷管套设在所述阳极喷管外，所述中环喷管与所述阳极喷管之间形成水煤浆通道；所述中环喷管的前端为中环喷头，所述中环喷头沿所述第一末端至所述第一前端方向直径渐缩；所述中环喷头的前端面开设第二喷口，所述第二喷口与所述水煤浆通道相连通，用于将水煤浆喷向炉内；

所述外环喷管套设在所述中环喷管外，所述外环喷管与所述中环喷管之间形成第二气化剂通道；所述外环喷管的前端为外环喷头，所述外环喷头沿所述第一末端至所述第一前端方向直径渐缩；所述外环喷头的前端面开设第三喷口，所述第三喷口与所述第二气化剂通道相连通，用于将气化剂喷入炉内；

所述第一喷口具有电弧着床侧壁，所述电弧着床侧壁的高度为50‑100mm；所述阳极喷头的前端面与所述中环喷头的前端面之间的距离为10‑40mm。

2.如权利要求1所述的等离子体喷嘴，其特征在于，所述阴极喷管的材质为锆或铜；

和/或，所述阳极喷头、所述中环喷头及所述外环喷头的材质为UMCo‑50合金材料。

3.如权利要求1所述的等离子体喷嘴，其特征在于，所述等离子体喷嘴还设有旋流器和第二绝缘连接件，所述旋流器用于将气化剂沿切向通入所述第一气化剂通道内，所述第二绝缘连接件用于实现所旋流器与所述阳极喷管之间的绝缘；所述旋流器的个数为4个，且均布设于所述第一气化剂通道的末端侧壁；所述旋流器的内径与所述第一气化剂通道的外径相等。

4.如权利要求1所述的等离子体喷嘴，其特征在于，所述水煤浆通道的末端与所述阳极喷管通过法兰连接，所述法兰之间设有绝缘密封垫片。

5.如权利要求1所述的等离子体喷嘴，其特征在于，所述第一导热绝缘涂层和所述第二导热绝缘涂层的厚度为1‑10mm；和/或，所述绝缘套筒的材质为陶瓷。

6.如权利要求1所述的等离子体喷嘴，其特征在于，所述第一喷口呈圆柱状，所述阴极头的外侧壁与所述阳极喷头的内侧壁相平行；所述阳极喷头的外侧壁与所述中环喷头的内侧壁相平行；所述中环喷头的外侧壁与所述外环喷头的内侧壁相平行；所述阴极头的前端面与所述第一喷口的顶部之间的距离等于在所述阴极头的外侧壁与所述阳极喷头的内侧壁之间的所述第一气化剂通道的宽度。

7.如权利要求6所述的等离子体喷嘴，其特征在于，所述阴极头的外收缩角和所述阳极喷头的内收缩角相等，且为50‑80°；所述阳极喷头的外收缩角与所述中环喷头的内收缩角相等，且为45‑80°；所述中环喷头的外收缩角与所述外环喷头的内收缩角相等，且为45‑80°。

8.如权利要求1‑7任一项所述的等离子体喷嘴，其特征在于，所述中环喷头的前端面与所述外环喷头的前端面相齐平。

9.如权利要求1所述的等离子体喷嘴，其特征在于，所述等离子体喷嘴还包括冷却系统，所述冷却系统用于降低所述外环喷头的温度；所述冷却系统包括冷却室和冷却盘管，所述冷却室同轴设置于所述外环喷头的外侧，所述冷却室设有第三冷却介质入口和第三冷却介质出口，所述第三冷却介质出口与冷却盘管相连通，所述冷却盘管螺旋式盘绕在所述外环喷管的外壁上。

10.一种气化炉，其特征在于，所述气化炉包括如权利要求1‑9任一项所述的等离子体喷嘴，且所述气化炉为气流床气化炉。