五通道负荷可控式水煤浆气化喷嘴
专利汇可以提供五通道负荷可控式水煤浆气化喷嘴专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型设计了一种五通道负荷可控的 水 煤 浆 气化 喷嘴 ,主要由两组 燃料 通道和三组气化剂通道以及冷却系统组合而成。各喷口均处于同一水平 位置 ,使水煤浆在喷管内形成的一定厚度的液膜,喷出后立即受到两侧高速运动的气化剂的双面震荡,具有雾化效果好、负荷可控等优点,特别适用于 电网 调峰时负荷大范围变化的 整体 煤气化 联合循环 发电装置。，下面是五通道负荷可控式水煤浆气化喷嘴专利的具体信息内容。
1．一种五通道负荷可控式水煤浆气化喷嘴，主要由气化剂喷管、燃料喷管 和冷却系统组合而成，各个喷管采用发兰(9)相连接，并采用凸缘(20)使其保持同 心，其特征在于：
(1)所说的气化剂喷管共有3组，分别为中心喷管、外环喷管二和外环 环喷管四，中心喷管由中心喷头(23)和中心导管(10)通过机械配合固 接而成，外环喷管二由外环喷头二(25)和外环导管二(12)通过机械 配合固接而成，外环喷管四由外环喷头四(27)和外环导管四(14)通 过机械配合固接而成；所说的燃料喷管共有2组，分别为外环喷管 三和外环喷管一，外环喷管一由外环喷头一(24)和外环导管一(11) 通过机械配合固接而成，外环喷管三由外环喷头三(26)和外环导管 三(13)通过机械配合固接而成；中心喷头(23)的内收缩半角(A)为15 °～60°，外侧倾角(B)为30°～60°；外环喷头一(24)的内收缩半角 (A1)与中心喷头(23)的外侧倾角(B)保持一致，外侧倾角(B1)为20°～ 80°；外环喷头二(25)的内收缩半角(A2)与外环喷头一(24)的外侧倾 角(B1)保持一致，外侧倾角(B2)为20°～80°；外环喷头三(26)的内 收缩半角(A3)与外环喷头二(25)的外侧倾角(B2)保持一致，外侧倾角 (B3)为20°～80°；外环喷头四(27)的内收缩半角(A4)与外环喷头三 (24)的外侧倾角(B3)保持一致，外侧倾角(B4)为20°～80°；
(2)五个喷管的喷口均处于同一水平位置。
2．据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于各喷管截面积之比为：
(中心喷管)∶(外环喷管一)∶(外环喷管二)∶(外环喷管三)∶(外环 喷管四)=(1～2)∶(0．01～0．1)∶(1．5～3)∶(0．02～0．12)∶(2～4)。
本实用新型涉及燃料雾化装置，一种水煤浆气化喷嘴。
煤的清洁高效利用是当今煤转化技术研究中最活跃的课题，煤汽化生产合 成气、燃料气和还原气是煤的清洁高效利用的最重要的途径。在众多的气化方 法中，人们普遍看好以水煤浆为原料、以含氧气体为气化剂的射流携带床(或称 气流床)技术。70年代末，美国Texaco开发公司与德国鲁尔公司完成了水煤浆 射流携带床气化技术，80年代初应用于世界上第一套商业化联合循环发电 (IGCC)示范装置(美国Cool-Water电站)以及美国伊斯曼(Eastman)醋酸装置， 相继建设的还有日本叶县年产三十万吨合成氨装置，该技术的核心是水煤浆气 化喷嘴。
美国专利：U．S．Patant3705108、3743606分别公开了一种水煤浆气化喷嘴， 该类喷嘴具有结构简单、维修方便等优点，但是在工业生产的实际使用中发现， 该类喷嘴存在下列缺点：
(1)不适当的火焰形状，造成气化炉内耐火砖严重烧蚀，缩短了气化炉的使 用寿命；
(2)气化剂与燃料混合不理想，气化不完全，有效气(CO+H2)成分的含量较 低，碳的转化率仅为96％；
(3)负荷调节范围不大。
中国专利：申请号95111750．5公开了一种雾化效果较为优异的水煤浆气化 喷嘴，该喷嘴使用寿命长，碳的转化率可达98％，但依然存在着负荷调节范围 小的缺点，其负荷可调范围一般为20％左右，当该喷嘴在大负荷下操作时，喷 嘴出口容易形成＂煤柱＂，影响其雾化效果，因此，该喷嘴不适宜于负荷变化 大于20％的气化炉。为此，产业部门迫切希望科技人员对现有的气化喷嘴作出 改进，提供一种性能更为优异的气化喷嘴，以推动煤气化工业的技术进步。
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，设计一种五通道负荷可控的 水煤浆气化喷嘴，所说的喷嘴具有使用寿命长、火焰形状可控、雾化效果好和 负荷调节范围大等优点，特别适用于电网调峰时负荷大范围变化的整体煤气化 联合循环(IGCC)发电装置。
本发明的构思是这样的：(1)设置多个燃料与气化剂通道，从而可以大大提高 喷嘴的处理能力，而且可以通过关闭或开启某一燃料通道及其对应的气化剂通 道，达到大幅度调节负荷的目的。(2)使燃料和气化剂在喷嘴的同一水平位置喷 出，使燃料在喷出喷嘴时形成的一定厚度的液膜，立即受到其两侧高速运动的 气化剂的作用，在水煤浆膜两侧形成双面震荡，从而可以有效地改善喷嘴的雾 化性能，提高碳的利用率和有效气(H2+CO)的产率。
按照上述构思，本实用新型通过大量试验，设计了一种五通道的水煤浆气 化喷嘴，所说的喷嘴主要由中心喷管、外环喷管一、外环喷管二、外环喷管三、 外环喷管四组成同心的五通道气化喷嘴，五个通道的喷嘴出口均处于同一水平 位置，气化剂分别由中心通道、外环通道二和外环通道四进入喷嘴，水煤浆由 外环通道一和外环通道三进入喷嘴，调节气化剂与水煤浆的混合比例及射流速 度，可以改变火焰的形状，关闭或开启气化剂通道和相应的燃料通道，可以大 幅度调节负荷，喷嘴外面设有冷却系统，以避免高温烧坏喷嘴。
下面结合附图来进一步阐明本实用新型的结构特征：
图一 五通道气化喷嘴的外形正视图
图二 喷管局部示图
图三 图二中H-H向示图
图四 喷嘴局部示图
其中：
1-冷却蛇管 2-冷却液出口
3-冷却液入口 4-气化剂入口管一
5-燃料入口管一 6-气化剂入口管二
7-燃料入口管二 8-气化剂入口管三
9-连接发兰 10-中心导管
11-外环导管一 12-外环导管二
13-外环导管三 14-外环导管四
15-中心通道 16-外环通道一
17-外环通道二 18-外环通道三
19-外环通道四 20-凸缘
21-冷却室 22-端面，位于喷嘴的端部
23-中心喷头 24-外环喷头一
25-外环喷头二 26-外环喷头三
27-外环喷头四 A-中心喷头内收缩角
B-中心喷头外侧倾角 A1-外环喷头一内收缩半角
B1-外环喷头一外侧倾角 A2-外环喷头二内收缩半角
B2-外环喷头二外侧倾角 A3-外环喷头三内收缩半角
B3-外环喷头三外侧倾角 A4-外环喷头四内收缩半角
B4-外环喷头四外侧倾角
所说的中心喷管，由中心导管10和中心喷头23机械配合固接而成，中心导 管10的上部与气化剂入口管三8相连接，气化剂入口管三8的下部设有连接发 兰9，借助它与外环导管一11的顶端发兰9相连接；
所说的外环喷管一，由外环导管一11和外环喷头一24机械配合固接而成， 外环导管一11的顶端设有连接发兰9，借助它与中心导管10上的发兰9相连接， 外环导管一11的上部设有燃料入口管二7，燃料入口管二7的下方设有连接发 兰9，借助它与外环导管二12的顶端发兰9相连接；
所说的外环喷管二，由外环导管二12和外环喷头二25机械配合固接而成， 外环导管二12的顶端设有连接发兰9，借助它与外环导管一11上的发兰9相连 接，外环导管二12的上部设有气化剂入口管二6，气化剂入口管二6的下方设 有连接发兰9，借助它与外环导管三13的顶端发兰9相连接；
所说的外环喷管三，由外环导管三13和三外环喷头26机械配合固接而成， 外环导管三13的顶端设有连接发兰9，借助它与外环导管二12上的发兰9相连 接，外环导管三13的上部设有燃料入口管一5，燃料入口管一5的下方设有连 接发兰9，借助它与外环导管四14上的顶端发兰相连接；
所说的外环喷管四，由外环导管四14和外环喷头四27机械配合固接而成， 由外环导管四14的顶端设有连接发兰9，借助它与外环导管三13上的发兰9相 连接，外环导管四14的上部设有气化剂入口管一4，气化剂入口管一4的下方 设有连接发兰9，借助它整个喷嘴可与气化炉相连接；
所说的中心通道15为中心喷管内的空间，外环通道一16为中心喷管外壁 与外环喷管一内壁所构成的环隙空间，外环通道二17为外环喷管一外壁与外环 喷管二内壁构成的环隙空间，外环通道三18为外环喷管二外壁与外环喷管三内 壁构成的环隙空间，外环通道四19为外环喷管三外壁与外环喷管四内壁构成的 环隙空间。在四个外环通道内设有凸缘20，以确保各个通道和喷嘴的同心度。
为了保护喷嘴，在喷嘴的端部外侧设置了冷却室21，冷却液由入口管3进 入冷却室21，经蛇管1后由出口管2排出。
中心喷头23的内收缩半角A为15°～60°，外侧倾角B为30°～60°；外 环喷头一24的内收缩半角A1与中心喷头23的外侧倾角B保持一致，外侧倾角 B1为20°～80°；外环喷头二25的内收缩半角A2与外环喷头一24的外侧倾 角B1保持一致，外侧倾角B2为20°～80°；外环喷头三26的内收缩半角A3 与外环喷头二25的外侧倾角B2保持一致，外侧倾角B3为20°～80°；外环喷 头四27的内收缩半角A4与外环喷头三24的外侧倾角B3保持一致，外侧倾角 B4为20°～80°。
各个喷管的截面积之比为：
(中心喷管)∶(外环喷管一)∶(外环喷管二)∶(外环喷管三)∶(外环喷管四) =(1～2)∶(0．01～0．1)∶(1．5～3)∶(0．02～0．12)∶(2～4)。
所说的中心导管和各个外环导管、冷却系统均可采用不锈钢或Incoloy 600 耐高温材料制备，而各个喷头必须采用耐磨、耐蚀、耐高温的金属或陶瓷材料。
所说的燃料除了水煤浆外，本实用新型也可以用于石脑油、柴油、重油、 常减渣油、沥青、岩页油和其他工业废料以及生活垃圾制成的料浆的气化。当 以水煤浆为燃料时，其浓度可为58～75％(wt％)，所说的气化剂可以是空气、 富氧或纯氧中的一种；气化剂在喷嘴出口处的速度为30～340m／s，燃料在喷嘴 出口处的速度为0．1～10m／s，氧气与燃料中的碳量之比为0．6～1．6Nm3／kg， 所说的喷嘴操作压力为常压～12Mpa。
燃料由燃料入口管一5和燃料入口管二7进入外环通道一16和外环通道三 18；气化剂由气化剂入口管一4、气化剂入口管二6和气化剂入口管三8进入 中心通道15、外环通道二17和外环通道四19，燃料和气化剂在喷嘴的喷口处 高速喷出，强烈雾化混合，同时在高温下部分燃烧和气化。
按照本实用新型所公开的技术方案制成的五通道气化喷嘴，以含固量为 58～75％(wt％)的水煤浆为燃料、以99．8％的富氧为气化剂时，试用后具有如下 的优点：(1)负荷调节范围可达50％，(2)有效气(H2+CO)含量比现有技术提高 1％，(3)有效气产率为1．73Nm3／kg干煤，比现有技术提高2～4％，(4)比氧耗 (1000Nm3有效气的氧气耗量)为382．0Nm3／Nm3，比现有技术降低了2～4％，(5) 碳的转化率97．5％，比现有技术提高了3％。
总之，本实用新型具有雾化性能优良，负荷调节范围大，碳的转化率高， 气化剂消耗低，喷嘴使用寿命长等优点，从而具有十分广阔的应用情景，将推 动煤气化工业的技术进步。
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