煤气化烧嘴及其气化炉.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111676064A(43)申请公布日2020.09.18(21)申请号202010493189.8(22)申请日2020.06.03(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园申请人清华大学山西清洁能源研究院(72)发明人毕大鹏胡振中刘淑媛袁苹(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人肖阳(51)Int.Cl.C10J3/48(2006.01)C10J3/50(2006.01)C10J3/72(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称煤气化烧嘴及其气化炉(57)摘要本发明公开了煤气化烧嘴及其气化炉，其中，煤气化烧嘴包括：内层氧管道、第一管道、第二管道、第三管道和冷却管道。第一管道套设于内层氧管道且与内层氧管道的外壁形成内层水煤浆通道。第二管道套设于第一管道且与第一管道的外壁形成外层氧气通道。第三管道套设于第二管道且与第二管道的外壁形成外层水煤浆通道。冷却管道设于第三管道外壁。外层水煤浆维持外层氧气的剪切方向角，增强对内层水煤浆的雾化能力。避免氧气与还原性气体进一步燃烧释放大量热导致烧嘴龟裂；降低了还原气气体对烧嘴端部的腐蚀，提高烧嘴使用寿命。一部分水煤浆分配到外层水煤浆通道中，降低内层水煤浆管道的流速，从而降低了水煤浆对内层水煤浆通道的磨损。CN111676064ACN111676064A权利要求书1/1页1.一种煤气化烧嘴，其特征在于，包括：内层氧管道；第一管道，所述第一管道套设于所述内层氧管道且与所述内层氧管道的外壁形成内层水煤浆通道；第二管道，所述第二管道套设于所述第一管道且与所述第一管道的外壁形成外层氧气通道；第三管道，所述第三管道套设于所述第二管道且与所述第二管道的外壁形成外层水煤浆通道；冷却管道，所述冷却管道设于所述第三管道外壁。2.根据权利要求1所述的煤气化烧嘴，其特征在于，所述内层氧管道的横截面与所述外层氧通道的横截面积比值范围是1:4至1:2；所述内层水煤浆通道的横截面与所述外层水煤浆通道的横截面积比值范围是5:1至7:1。3.根据权利要求1或2所述的煤气化烧嘴，其特征在于，所述内层氧管道的下游端部与所述第一管道下游端部之间形成预混空间。4.根据权利要求1或2所述的煤气化烧嘴，其特征在于，所述内层氧管道的横截面、所述内层水煤浆通道的横截面、所述外层氧管道的横截面与所述外层水煤浆通道的横截面积比值是(6～9):(5～7):(18～24):1。5.根据权利要求1或2所述的煤气化烧嘴，其特征在于，所述冷却管道包括：第一子冷却管道和第二子冷却管道，所述第一子冷却管道下游端部与所述第二子冷却管道连通。6.根据权利要求5所述的煤气化烧嘴，其特征在于，所述第一子冷却管道套设于所述第三管道且与所述第三管道的外壁形成第一冷却水通道；所述第二子冷却管道套设于所述第一子冷却管道且与所述第一子冷却管道的外壁形成第二冷却水通道。7.根据权利要求1或2所述煤气化烧嘴，其特征在于，所述内层氧管道下游的端部、所述第一管道下游的端部、所述第二管道下游的端部和所述第三管道下游的端部中的至少之一涂布有耐还原涂层。8.根据权利要求7所述的煤气化烧嘴，其特征在于，所述耐还原涂层包括碳化钨和陶瓷中的至少之一。9.根据权利要求7所述的煤气化烧嘴，其特征在于，所述耐还原涂层厚度是3-5毫米。10.一种气化炉，其特征在于，所述气化炉上设有权利要求1-9任一项所述的煤气化烧嘴。2CN111676064A说明书1/6页煤气化烧嘴及其气化炉技术领域[0001]本发明涉及煤化工技术领域，具体涉及一种煤气化烧嘴及其气化炉。背景技术[0002]目前，煤气化技术是煤清洁与高效利用的主要途径之一，而水煤浆气化技术以其单位体积处理量大、碳转化率高、气化强度高、节能环保等优点而得到广泛推广应用。水煤浆气化技术的核心设备是烧嘴，烧嘴的性能和寿命，直接影响着气化炉内正常反应的有效进行、气化工艺产品品质及其长周期稳定运行。然而目前煤气化烧嘴仍存在氧气与水煤浆混合效果差和易损坏等问题，导致煤气化效率低。[0003]因此，现有的煤气化烧嘴有待改进。发明内容[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种煤气化烧嘴及其气化炉，采用该煤气化烧嘴不仅可以提高氧气和水煤浆的混合效果，从而提高水煤浆气化效率，而且可以提高其使用寿命，降低煤气化成本。[0005]本申请的技术方案是发明人基于下列发现完成的：研究发现烧嘴容易损坏的主要原因如下：首先，炉膛内含有大量CO和H2等可燃性气体，在高温情况下，这些可燃性气体与氧气进一步燃烧，在烧嘴头部形成一个高温区，烧嘴长时间在高温下工作会发生龟裂损坏。另一方面