專利名稱：具有內(nèi)外冷卻通道的粉狀炭質(zhì)燃料氣化用燒嘴的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有內(nèi)外冷卻通道的粉狀炭質(zhì)燃料氣化用燒嘴。
背景技術(shù)：
粉狀炭質(zhì)材料(如粉煤、粉狀石油焦、植物纖維等生物質(zhì)、污泥等)的部分燃燒或 不完全燃燒也稱為氣化。燃料的可燃成分主要是碳和氫，這些成分與供入的氧、水蒸汽反 應(yīng)，主要生成一氧化碳和氫氣，完成固體炭質(zhì)材料的氣化過程。氣化過程一般在氣化爐中進行。目前比較先進的氣化方式是加壓氣化。利用氮氣 或二氧化碳氣體將粉煤等粉狀炭質(zhì)材料通過燒嘴送入氣化爐，同時富氧氣體和水蒸汽也通 過燒嘴送入氣化爐。粉狀炭質(zhì)材料和氧氣、水蒸汽反應(yīng)燃燒，生成一氧化碳和氫氣。燃燒溫 度達1400°C以上。由于燃燒火焰溫度很高，燒嘴需要解決的難題是高熱通量和潛在的富氧 腐蝕性環(huán)境引起的損壞。中國專利CN1015822B提供了一種可用的結(jié)構(gòu)。其主要結(jié)構(gòu)是沿 燒嘴的縱軸設(shè)置一具有出口的中心通道，用于輸送粉狀燃料；與中心通道同軸地設(shè)置一環(huán) 狀的氧氣-水蒸汽通道，其傳送方向與縱軸成銳角，使得通入得氧氣_水蒸汽與從中心通道 送入得燃料交叉；在燒嘴出料端與氧氣-水蒸汽通道同軸地設(shè)置一空心壁件，用于流通流 體冷卻劑，如冷卻水，對燒嘴端部進行冷卻。該燒嘴的主要缺點是冷卻結(jié)構(gòu)簡單，冷卻效果 差。中國專利CN1011617B專利公開的結(jié)構(gòu)是端面的冷卻結(jié)構(gòu)可以使冷卻液沿特定方式流 動，保證燒嘴的前端面均勻冷卻，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。中國專利CN100470127C公開了一 種改進的燒嘴結(jié)構(gòu)，其主要特征是在燒嘴的前端設(shè)置有帶螺旋通道的冷卻腔，冷卻腔內(nèi)設(shè) 置一旋的螺旋狀筋翼結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)制作工藝簡單，傳熱效率較高。上述燒嘴結(jié)構(gòu)只在外部進行冷卻，重點放在改進燒嘴端部受熱面的冷卻效果上， 由于炭質(zhì)燃料的氣化溫度高，熱通量大，冷卻效果不充分、不穩(wěn)定、燒嘴的壽命比較短。粉狀 炭質(zhì)燃料燒嘴壽命短的問題一直未得到解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有粉狀炭質(zhì)燃料燒嘴易燒損、壽命短的問題，提供一種冷 卻充分、可靠、壽命長的粉狀炭質(zhì)燃料燒嘴，即一種具有內(nèi)外冷卻通道的粉狀炭質(zhì)燃料氣化 用燒嘴。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是采用設(shè)置內(nèi)外冷卻通道來實現(xiàn) 的，它是將粉煤、粉狀石油焦、植物纖維等生物質(zhì)、污泥等粉狀炭質(zhì)燃料與含氧氣體在燃燒 區(qū)進行部分燃燒氣化用的燃燒噴嘴，其特征在于包括一個具有出口的中心通道，在中心通 道的外面設(shè)置一個環(huán)繞中心通道的內(nèi)冷卻通道；在內(nèi)冷卻通道的外面設(shè)置一個具有供氣口 的環(huán)形通道，在供氣環(huán)形通道外面，設(shè)置一個外冷卻通道。內(nèi)冷卻通道和外冷卻通道分別為連通的間隙空間，無任何導(dǎo)流裝置。內(nèi)冷卻通道和外冷卻通道內(nèi)均設(shè)置有螺旋狀的導(dǎo)流裝置。內(nèi)冷卻通道內(nèi)設(shè)置有螺旋狀的導(dǎo)流裝置，而外冷卻通道內(nèi)沒有設(shè)置。
內(nèi)冷卻通道內(nèi)沒有設(shè)置任何導(dǎo)流裝置，而外冷卻通道內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)流裝置。本發(fā)明具體為這種粉狀炭質(zhì)燃料(如粉煤、粉狀石油焦、植物纖維等生物質(zhì)、污 泥等)與含氧氣體在燃燒區(qū)進行部分然燃燒(氣化)用的一種燃燒器，俗稱燃燒噴嘴，即燒 嘴，包括一個具有出口的中心通道，在中心通道的外面設(shè)置一個環(huán)繞中心通道的內(nèi)冷卻通 道；在內(nèi)冷卻通道的外面設(shè)置一個具有供氣口的環(huán)形通道，在供氣環(huán)形通道外面，設(shè)置一個 外冷卻通道。內(nèi)冷卻通道和外冷卻通道分別為連通的間隙空間，無任何導(dǎo)流裝置；或者，內(nèi) 冷卻通道和外冷卻通道內(nèi)均設(shè)置有螺旋狀的導(dǎo)流裝置；或者，內(nèi)冷卻通道內(nèi)設(shè)置有螺旋狀 的導(dǎo)流裝置，而外冷卻通道內(nèi)沒有設(shè)置；或者，冷卻通道內(nèi)沒有設(shè)置任何導(dǎo)流裝置，而外冷 卻通道內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)流裝置。本發(fā)明的燒嘴與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點在于提供了內(nèi)冷卻通道，強化了冷卻 效果，使得燒嘴的壽命得到了極大延長。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點。

圖1為所發(fā)明的粉狀炭質(zhì)燃料氣化用燒嘴的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中中心通道1、中心通道出口 2、內(nèi)冷卻流入通道3、內(nèi)冷卻流出通道4、氧 氣_水蒸氣通道出口 5、外冷卻流入通道6、外冷卻流出通道7、氧氣-水蒸氣通道8。
具體實施例方式內(nèi)冷卻通道3和4及外冷卻通道6和7的流入和流出可以交換。即通道3流入通 道4流出或者通道4流入通道3流出；通道6流入通道7流出或者通道7流入通道6流出。中心通道1和中心通道出口 2，用于向氣化爐輸送粉狀炭質(zhì)燃料，輸送燃料的運載氣體 可以是氮氣或二氧化碳氣體。該中心通道1也可以用來輸送氧氣和水蒸氣。環(huán)繞中心通道1設(shè) 置內(nèi)冷卻通道3和4，7令卻通道3或4與中心通道1同軸，也可以不同軸。當(dāng)中心通道1用于輸送 粉狀炭質(zhì)燃料時，通道3用作冷卻劑的流入，而通道4用于冷卻劑的流出。也可以通道4用于冷 卻劑的流入，而通道3用于冷卻劑的流出。冷卻劑一般采用高壓水，也可以采用其他液體介質(zhì)。環(huán)繞內(nèi)冷卻通道4設(shè)置一個與中心通道1同軸的環(huán)形通道8和供氣口 5，用于往 氣化爐內(nèi)輸送氧氣和水蒸氣。該通道8也可以用來輸送粉狀炭質(zhì)燃料。環(huán)形通道8在出口 (供氣口)5處與中心通道1成銳角；中心通道的出口 2略低于環(huán)形通道8的供氣口 5，其差 值與出口 2的直徑成正比。這種結(jié)構(gòu)使粉狀炭質(zhì)燃料離開出口 2后即受到氧氣-水蒸氣的 裹挾進入爐內(nèi)部分燃燒氣化。環(huán)繞通道8，設(shè)置外冷卻通道6和7，通道6用作冷卻劑的流 入，而通道7用于冷卻劑的流出。也可以通道7用于冷卻劑的流入，而通道6用于冷卻劑的 流出。冷卻劑一般采用高壓水，也可以采用其他液體介質(zhì)。在內(nèi)冷卻通道3和4，外冷卻通道6和7內(nèi)可以設(shè)置螺旋導(dǎo)流裝置，也可以不設(shè)置。為了進一步延長燒嘴的使用壽命，燒嘴的頭部用高溫合金制造。由于設(shè)置了內(nèi)外 冷卻通道，強化了冷卻效果，降低了金屬壁的溫度，極大地延長了燒嘴的使用壽命。以上的實施例說明僅為本發(fā)明的實施例說明，本領(lǐng)域人員可依據(jù)本發(fā)明的上述實 施例說明而做出種種等效的替換及修改。然而這些依據(jù)本發(fā)明實施例所作的種種等效替換 及修改，屬于本發(fā)明的精神及權(quán)利要求所界定的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種具有內(nèi)外冷卻通道的粉狀炭質(zhì)燃料氣化用燒嘴，它是將粉煤、粉狀石油焦、植物纖維生物質(zhì)、污泥粉狀炭質(zhì)燃料與含氧氣體在燃燒區(qū)進行部分燃燒氣化用的燃燒噴嘴，其特征在于包括一個具有出口的中心通道，在中心通道的外面設(shè)置一個環(huán)繞中心通道的內(nèi)冷卻通道；在內(nèi)冷卻通道的外面設(shè)置一個具有供氣口的環(huán)形通道，在供氣環(huán)形通道外面，設(shè)置一個外冷卻通道。
2.如權(quán)利要求1所述的具有內(nèi)外冷卻通道的粉狀炭質(zhì)燃料氣化用燒嘴，其特征在于 內(nèi)冷卻通道和外冷卻通道分別為連通的間隙空間，無任何導(dǎo)流裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的具有內(nèi)外冷卻通道的粉狀炭質(zhì)燃料氣化用燒嘴，其特征在于 內(nèi)冷卻通道和外冷卻通道內(nèi)均設(shè)置有螺旋狀的導(dǎo)流裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的具有內(nèi)外冷卻通道的粉狀炭質(zhì)燃料氣化用燒嘴，其特征在于 內(nèi)冷卻通道內(nèi)設(shè)置有螺旋狀的導(dǎo)流裝置，而外冷卻通道內(nèi)沒有設(shè)置。
5.如權(quán)利要求1所述的具有內(nèi)外冷卻通道的粉狀炭質(zhì)燃料氣化用燒嘴，其特征在于 內(nèi)冷卻通道內(nèi)沒有設(shè)置任何導(dǎo)流裝置，而外冷卻通道內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)流裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有內(nèi)外冷卻通道的粉狀炭質(zhì)燃料氣化用燒嘴，它是一種粉狀炭質(zhì)燃料與含氧氣體在燃燒區(qū)進行部分然燃燒(氣化)用的一種燃燒噴嘴，包括一個具有出口的中心通道，在中心通道的外面設(shè)置一個環(huán)繞中心通道的內(nèi)冷卻通道；在內(nèi)冷卻通道的外面設(shè)置一個具有供氣口的環(huán)形通道，在供氣環(huán)形通道外面，設(shè)置一個外冷卻通道。本發(fā)明的內(nèi)外兩個冷卻通道極大地提高了對燒嘴的冷卻效果，冷卻充分、可靠，保證了燒嘴的長使用壽命。
文檔編號F23D1/00GK101949538SQ20101027243
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月6日
發(fā)明者宋鵬云, 朱孝欽, 胡明輔 申請人:昆明理工大學(xué)