[发明专利]一种固态粉体燃料气化用复合式热氧点火工艺烧嘴

说明书

技术领域

本发明涉及一种固态粉体燃料气化用复合式热氧点火工艺烧嘴，属于工艺烧嘴技术领域。

背景技术

早期的热氧燃烧技术应用于钢铁行业和少量煤粉炉发电机组，如美国专利US3661561应用热氧技术进行鼓风炉炼铝，将氧气提升到1000℃以上。美国专利US4928605将热氧喷枪燃烧器内置于燃料烧嘴内组成了一种内混式燃料烧嘴，可被用作煤粉炉的烧器，其利用热氧技术来形成稳定的煤粉燃烧火焰。中国专利CN200980125201.1提出了一种热氧发生装置，采用中心通道设置阻燃喷管对环隙氧气进行加热，提供1000℃以上高温氧，可用于工艺喷嘴的点火与稳燃。

现有固体燃料气流床气化炉启动点火过程复杂，采用点火烧嘴、开工烧嘴和工艺烧嘴三种烧嘴组合依次启动点火的过程，其先采用点火烧嘴点燃，然后用开工烧嘴将气化炉加热到高温、高压状态，再启动工艺烧嘴，为了使工艺烧嘴达到稳燃状态，开工烧嘴将进入适时伴烧阶段。现有装置的运行情况表明，该启动过程复杂，开工烧嘴在伴烧过程中烧嘴头部非常容易烧坏。

现有技术的固态粉体气化工艺烧嘴多为双通道结构，分燃料通道和气化剂通道，如美国专利US4858538公开了一种干煤粉加压气化工艺烧嘴，采用低温水夹套式冷却工艺；中国专利CN200510025050.6提供了一种固态含碳物质气化烧嘴，采用低温水盘管式冷却工艺。粉体燃料通常通过中心通道送入气化炉，富氧气体(气化剂)通过环形通道送入气化炉，由于燃烧产生的温度较高，火焰温度最高超过2000℃，烧嘴经受高温、高压的双重考验，烧嘴前端头部经受了高热通量和富氧腐蚀性环境的恶劣工况，不管是盘管式冷却还是夹套式冷却工艺，烧嘴头部均采用了夹套式冷却工艺，头部的高热通量使烧嘴前端壁面的热应力较大，烧嘴前端头部存在较大的应力损坏风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种开工烧嘴和工艺烧嘴一体化的固态粉体燃料气化用复合式热氧点火工艺烧嘴。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种固态粉体燃料气化用复合式热氧点火工艺烧嘴，其特征在于：包括中心通道，烧嘴喷口通过中心喷头设于中心通道下端；热氧喷枪燃料通道成环形均匀设于中心通道外部，热氧喷枪燃料通道的外壁上设有侧面气化剂入口，热氧喷枪燃料通道内部设有热氧喷枪燃烧器，热氧喷枪燃烧器的头部设有边缘板，边缘板上设有气化剂喷口；

热氧喷枪燃料通道外部设有与中心通道同轴的热氧通道外金属壁，冷却夹套金属内壁同轴设于热氧通道外金属壁的外部，热氧通道外金属壁和冷却夹套金属内壁下方设有外环喷头，冷却夹套外壁通过冷却夹套中间管壁同轴设于冷却夹套金属内壁外部。

优选地，所述中心通道为内径不变的直管，所述中心通道外壁设有耐火涂层，耐火涂层厚度为1～20mm，耐火涂层材料为碳化硅、氧化铝。

优选地，所述热氧通道外金属壁内部设有耐火涂层；所述热氧通道外金属壁由上部直管段和下部喷头段组成。

优选地，所述冷却夹套金属内壁由内壁上部直管段和内壁下部喷头段组成，内壁下部喷头段为渐缩结构。

优选地，所述冷却夹套中间管壁由中间管壁上部直管段和中间管壁下部喷头段组成，中间管壁下部喷头段为渐缩结构。

优选地，所述冷却夹套外壁由外壁上部直管段和外壁下部喷头段组成，外壁下部喷头段为渐缩结构。

优选地，所述热氧喷枪燃烧器为2～16个。

优选地，所述冷却夹套金属内壁与所述热氧通道外金属壁之间设有热胀性隔热材料，热胀性隔热材料厚度为1～25mm。

优选地，所述侧面气化剂入口为2～10个。

优选地，所述气化剂喷口为2～12个，所述气化剂喷口形状为圆形、环形或椭圆形。

本发明提供的一种固态粉体燃料气化用复合式热氧点火工艺烧嘴采用双通道结构设计，中心通道可进行开工燃料和气化燃料的切换，环形气化剂通道设有热氧喷枪燃烧器，用于提供开工燃料燃烧和作为工艺烧嘴时中心通道喷出的燃料气化用高温气化剂，可使燃料在不借助明火点燃的情况下着火，从而实现开工烧嘴和工艺烧嘴的点火过程；另外为了防止烧嘴前端头部的热应力损坏，采用夹套式中温冷却剂冷却，一方面中温冷却剂降低了烧嘴前端面的热应力，另一方面避免了烧嘴直段由于冷却剂带走大量热量而使环隙热氧效果降低。

本发明提供的一种固态粉体燃料气化用复合式热氧点火工艺烧嘴具有如下有益效果：