喷嘴
阅读：832发布：2020-05-11
专利汇可以提供喷嘴专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 喷嘴 ，其包括喷嘴主体，所述喷嘴主体内设置有 水 夹套以及分别与所述水夹套相连通的进水管和出水管， 冷却水 经过所述进水管进入所述水夹套以对所述喷嘴主体进行冷却，所述水夹套中的 冷却水流 入所述出水管。水源和水 泵 向进水管中源源不断的输送冷却水，冷却水经由水夹套后流向出水管，水夹套中的冷却水对喷嘴主体进行降温，避免了喷嘴 过热 甚至被烧毁而给 气化 炉的稳定和连续生产带来的影响。，下面是喷嘴专利的具体信息内容。
1.一种喷嘴，其包括喷嘴主体(1)，其特征在于，所述喷嘴主体(1)内设置有水夹套(4)以及分别与所述水夹套(4)相连通的进水管(3)和出水管(5c)，冷却水经过所述进水管(3)进入所述水夹套(4)以对所述喷嘴主体(1)进行冷却，所述水夹套(4)中的冷却水流入所述出水管(5c)。
2.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于：所述出水管(5)上设置若干出水孔(51)。
3.如权利要求2所述的喷嘴，其特征在于：所述出水管(5)的后端与所述水夹套(4)相连通，所述出水管(5)的前端封闭，所述出水孔(51)设置于所述出水管(5)的长度沿线和/或前端部。
4.如权利要求2所述的喷嘴，其特征在于：所述出水管(5a)的后端与所述水夹套(4)相连通，所述出水管(5a)的前端通过水管将冷却水引至喷嘴外排放，所述出水孔(51a)设置于所述出水管(5a)的长度沿线。
5.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于：所述出水管(5b)的后端与所述水夹套(4)相连通，所述出水管(5b)的前端通过水管将冷却水引至喷嘴外排放。
6.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于：所述进水管(3)的后端伸入至所述水夹套(4)内部，所述出水管(5)的后端伸入至所述水夹套(4)内部。
7.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于：所述进水管(3)和出水管(5)直接焊接或者通过支撑件焊接在所述喷嘴主体(1)内壁上。
8.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于：所述喷嘴主体(1)的外侧设有若干对地下燃空区温度进行监测的测温装置(6)。
9.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于：所述喷嘴包括一出口(21)，所述出口(21)的内侧设置有内衬(8)。
10.如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于：所述喷嘴主体(1)的外周壁涂有涂层(9)。
喷嘴
技术领域
背景技术
[0002] 煤炭地下气化技术集建井、采煤及地面气化三大工艺为一体，其直接将处于地下的煤进行有控制的燃烧，从而获得可燃气体。煤炭地下气化技术将传统采煤转变为化学采煤，省去了庞大的煤炭开采、运输、洗选、气化等工艺过程及设备，具有安全性好、投资少、效益高、污染少等优点。
[0003] 煤炭地下气化在地下气化炉中进行。且在煤炭地下气化技术的实际应用中，作为地下气化炉氧气、空气等气化剂注入设备的喷嘴，具有广泛的使用范围和重要的作用。比如，煤炭地下气化过程中的富氧气化工艺中，就需使用喷嘴输配氧气等气化剂至目标煤层气化工作面处，以增强地下气化反应强度，提高煤层燃烧效果和改善煤气品质。
发明内容
[0005] 本发明目的在于提供一种喷嘴，可避免燃烧高温导致喷嘴损坏。
[0006] 为达上述优点，本发明提供一种喷嘴，其包括喷嘴主体，所述喷嘴主体内设置有水夹套以及分别与所述水夹套相连通的进水管和出水管，冷却水经过所述进水管进入所述水夹套以对所述喷嘴主体进行冷却，所述水夹套中的冷却水流入所述出水管。
[0007] 在本发明的一个实施例中，所述水夹套包括与所述喷嘴主体间隔的大致呈环状的隔板，所述隔板与所述喷嘴主体之间的间隙用于容纳冷却水，以对所述喷嘴主体进行冷却降温。
[0008] 在本发明的一个实施例中，所述出水管上设置若干出水孔。
[0009] 在本发明的一个实施例中，所述出水管的后端与所述水夹套相连通，所述出水管的前端封闭，所述出水孔设置于所述出水管的长度沿线和/或前端部。
[0010] 在本发明的一个实施例中，所述出水管的后端与所述水夹套相连通，所述出水管的前端通过水管将冷却水引至喷嘴外排放，所述出水孔设置于所述出水管的长度沿线。
[0011] 在本发明的一个实施例中，所述出水管的后端与所述水夹套相连通，所述出水管的前端通过水管将冷却水引至喷嘴外排放。
[0012] 在本发明的一个实施例中，所述进水管的后端伸入至所述水夹套内部，所述出水管的后端伸入至所述水夹套内部。
[0014] 在本发明的一个实施例中，所述喷嘴主体的外侧设有若干对地下燃空区温度进行监测的测温装置。
[0015] 在本发明的一个实施例中，所述喷嘴包括一出口，所述出口的内侧设置有内衬。
[0016] 在本发明的一个实施例中，所述喷嘴主体的外周壁涂有涂层。
[0017] 在本发明的喷嘴中，水源和水泵向进水管中源源不断的输送冷却水，冷却水经由水夹套后流向出水管。水夹套中的冷却水对喷嘴主体进行降温，避免了喷嘴过热甚至被烧毁而给气化炉的稳定和连续生产带来的影响。
[0018] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
[0019] 图1a所示为本发明喷嘴的第一较佳实施例的轴向剖面示意图。
[0020] 图1b所示为本发明喷嘴的第二较佳实施例的轴向剖面示意图。
[0021] 图2所示为图1b中喷嘴的右侧示意图。
[0022] 图3所示为图1b中沿A-A方向的剖视示意图。
[0023] 图4所示为图1b中沿B-B方向的剖视示意图。
[0024] 图5所示为本发明喷嘴的第三较佳实施例的轴向剖面示意图。
[0025] 图6所示为本发明喷嘴的第四较佳实施例的轴向剖面示意图。
具体实施方式
[0026] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
[0027] 第一实施例
[0028] 请参阅图1a，本发明喷嘴的第一实施例包括喷嘴主体1、进水管3、水夹套4以及出水管5c。水夹套4设置于喷嘴主体1的后端(朝向煤层燃烧区)内侧，进水管3及出水管5c位于喷嘴主体1内侧并分别与水夹套4相连通，喷嘴在使用过程中，冷却水经过进水管3进入水夹套4以对喷嘴主体1进行冷却，水夹套4中的冷却水流入出水管5c。
[0029] 第二实施例
[0030] 请参阅图1b，本发明喷嘴的第二实施例包括喷嘴主体1、喷嘴内腔2、进水管3、水夹套4、出水管5以及测温装置6。喷嘴主体1大致呈管状并围成喷嘴内腔2。喷嘴内腔2为气化剂的输送通道。水夹套4设置于喷嘴主体1的后端(朝向煤层燃烧区)内侧，进水管3及出水管5位于喷嘴主体1内壁的相对的两侧并分别与水夹套4相连通，喷嘴在使用过程中，冷却水经过进水管3进入水夹套4以对喷嘴主体1进行冷却。
[0031] 喷嘴主体1的长度及外径尺寸根据地下气化炉钻井内径和工艺需求确定，本实施例中，喷嘴主体1长度不小于1000mm，外径不小于50mm。喷嘴主体1的壁厚一般为3-5mm，其可耐受气压一般不低于2.0MPa。喷嘴主体1的后端(朝向煤层燃烧区)向喷嘴主体1的中心轴收缩形成一个圆台状的缩口端11，缩口端11的末端向中心轴延伸形成一圆环状的端头12。端头12的中央形成喷嘴内腔2的出口21，如此可以缩小喷嘴内腔2的出口内径进而提高气化剂输送时的流速。本实施例中，出口21的内径一般不大于25mm。
[0032] 喷嘴内腔2作为输气通道向气化工作面提供气化剂，以增强地下气化反应强度，提高煤层燃烧效果和改善煤气品质。根据工艺需要，气化剂可以选择为氧气。在本实施例3
中，喷嘴内腔2通过气化剂流量不低于1500Nm/h及可耐受气体压力不低于2.0MPa，且为保证气化剂的流速处于标准要求范围内，喷嘴内腔2的内径一般不小于35mm。
中，喷嘴内腔2通过气化剂流量不低于1500Nm/h及可耐受气体压力不低于2.0MPa，且为保证气化剂的流速处于标准要求范围内，喷嘴内腔2的内径一般不小于35mm。
[0033] 请一并参阅图2至图4，其中图2所示为图1b中喷嘴的右侧示意图；图3所示为图1b中沿A-A方向的剖视示意图；图4所示为图1b中沿B-B方向的剖视示意图。进水管3大致呈管状，固定于喷嘴主体1的内壁。进水管3与喷嘴主体1内壁之间可以采用直接焊接或者采用支撑件焊接在进水管3与喷嘴主体1之间的方式进行固定，以保障进水管3在输送冷却水的过程中不发生移动。进水管3的后端与水夹套4相连通以将冷却水输入水夹套4。进水管3的前端通过水管连接地面冷却水源和和水泵。本实施例中，进水管3可耐受水压一般不低于2.0MPa，壁厚一般为2-3mm，内径一般不小于10mm。冷却水采用离心泵输送
3
至进水管3，水泵扬程一般不低于500米，水泵流量一般不低于5m/h。图1b所示结构为进水管3与水夹套4连接的一种实施例，在其它的实施例中，进水管3的后端可以伸入至水夹套4内部，以达到冷却水更好的循环的效果。
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至进水管3，水泵扬程一般不低于500米，水泵流量一般不低于5m/h。图1b所示结构为进水管3与水夹套4连接的一种实施例，在其它的实施例中，进水管3的后端可以伸入至水夹套4内部，以达到冷却水更好的循环的效果。
[0034] 水夹套4设置于喷嘴主体1的后端(靠近缩口端11)内侧，其包括与喷嘴主体1平行间隔的大致呈环状的隔板41及连接隔板41的前端(远离缩口端11)与喷嘴主体1的内壁的连接板42。隔板41与喷嘴主体1之间的间隙用于容纳冷却水，以对喷嘴主体1进行冷却降温。进水管3与出水管5分别贯通连接板42连通于水夹套4的内侧。水夹套4的长度一般不小于500mm，水夹套4与喷嘴主体1之间的间隙尺寸一般不小于10mm。水夹套3
4的冷却水量根据喷嘴温度冷却降温需求确定，一般不低于2m/h。水夹套4的隔板41及连接板42的壁厚根据输水压力进行设计，设计压力一般不低于2.0MPa，壁厚一般为2-3mm。
在喷嘴使用过程中，应根据喷嘴主体1的温度的变化情况，及时调节水夹套4中的冷却水量及冷却水循环速度，使喷嘴主体1的温度保持在300℃以下。
4的冷却水量根据喷嘴温度冷却降温需求确定，一般不低于2m/h。水夹套4的隔板41及连接板42的壁厚根据输水压力进行设计，设计压力一般不低于2.0MPa，壁厚一般为2-3mm。
在喷嘴使用过程中，应根据喷嘴主体1的温度的变化情况，及时调节水夹套4中的冷却水量及冷却水循环速度，使喷嘴主体1的温度保持在300℃以下。
[0035] 出水管5固定于喷嘴主体1的内壁并与进水管3相对设置。出水管5与喷嘴主体1内壁之间可以采用直接焊接或者采用支撑件焊接在出水管5与喷嘴主体1之间的方式进行固定，以保障出水管5在使用过程中不发生移动。出水管5的后端(靠近缩口端11)与水夹套4相连通。出水管5为水夹套4内部冷却水输出通道，内径一般不小于5mm。壁厚根据输水压力进行设计，设计压力一般不低于2.0MPa，壁厚一般为2-3mm。出水管5的长度一般为500～1000mm。图1b所示结构为出水管5与水夹套4连接的一种实施例，在其它的实施例中，出水管5的后端可以伸入至水夹套4内部，以达到冷却水更好的循环的效果。在本实施例中，出水管5大致呈管状，在其它实施例中，出水管5亦可以呈扇形等其它形状。
[0036] 出水管5上设置若干出水孔51，以实现冷却水的流出或喷射。出水孔51的数量可以根据出水量和对出水的雾化要求确定，出水孔51的数量一般不少于4个。当出水需要雾化时，出水孔51的直径一般为2～5mm，并根据工艺需要，可以在出水孔51处安装出水雾化喷嘴，以实现冷却水的雾化喷射。当出水不需要雾化时，出水孔51的直径无特殊要求，满足出水需求即可。由出水孔51喷出的冷却水与喷嘴内腔2中的气化剂实现内部混合后由喷嘴喷出，达到气化反应工作面，起到改善煤层燃烧状况和煤气品质的作用。本实施例中，出水管5的前端封闭，出水孔51设置于出水管5的长度沿线及前端(远离缩口端11)部。在其它的实施例中，出水孔5可以仅设置在出水管5的长度沿线上或者仅设置在出水管5的前端部。
[0037] 测温装置6设置于喷嘴主体1的外侧，具体的，测温装置6设置于喷嘴主体1的外壁及端头12处，用于对地下燃空区温度和喷嘴回火情况进行监测。测温装置6为热电偶测温头，测温装置6的数量一般不少于3个，测温装置6的位置布置以工艺需求为准，一般地可设置3个测温装置6，其中喷嘴的端头12处1个，喷嘴主体1的外壁与端头12间隔0.5m处1个，喷嘴主体1的外壁与端头12间隔1.5m处1个，三个测温装置6布设在一条直线上，此种布置方式可以满足工艺需要，可以实现对地下燃空区温度和喷嘴回火情况的有效监测。在其它的实施例中，设置7个测温装置6，其中喷嘴的端头12处1个，喷嘴主体1的外壁与端头12间隔0.5m处3个，喷嘴主体1的外壁与端头12间隔1.5m处3个。与端头12间隔0.5m及1.5m处的三点布置方式为喷嘴主体1的上部、喷嘴主体1的左侧和喷嘴主体1的右侧，并沿圆周均匀分布。此种布置方式的优点是可以对地下燃空区温度和喷嘴回火情况进行有效监测，并可根据温度监测结果推断喷嘴处温度场分布情况。
[0038] 本实施例中，热电偶选择铠装热电偶，可以选择单只多点或单只单点，热电偶可测温度范围一般不低于1300℃。热电偶补偿导线(图未示)通过水夹套4、喷嘴内腔2及喷嘴连接管(图未示)连接至地面，并通过与地面热电偶控制柜连接，实现所测温度的实时显示。
[0039] 请继续参阅图1b，喷嘴内腔2的出口21内侧设置有向前端(远离煤层燃烧区)延伸的内衬8，用以提高喷嘴的耐磨性能，内衬8为陶瓷材质，如碳化硅等。具体地，内衬8设置于隔板41的朝向喷嘴内腔2的一侧并邻近出口21处。
[0040] 在本实施例中，喷嘴主体1的外周壁涂有涂层9，涂层9为耐高温抗氧化涂料层，以提高喷嘴的耐高温、耐磨和耐腐蚀性能，耐高温抗氧化涂料层的厚度不小于2mm。具体地，耐高温抗氧化涂料层为够耐受温度不低于1500℃的无机硅耐高温涂料层，且在使用过程中，涂料不发生脱落、起泡、开裂、粉化等现象。在其它实施例中，涂层9为在喷嘴主体1的外表面上采用等离子喷涂技术喷涂合金材料形成的合金涂层，如镍基合金。
[0041] 第三实施例
[0042] 请参阅图5，本发明喷嘴的第三实施例与第二实施例的区别在于，该喷嘴包括一出水管5a，出水管5a的后端(靠近缩口端11)与水夹套4相连通，出水管5a的前端(远离缩口端11)通过水管将冷却水引至喷嘴外排放，比如引至地面排放或引至喷嘴外的通道内排放。出水管5a沿长度沿线开设若干出水孔51a，由出水孔51a喷出的冷却水与喷嘴内腔2中的气化剂实现内部混合后由喷嘴喷出，达到气化反应工作面，起到改善煤层燃烧状况和煤气品质的作用。进一步地，出水管5a的前端可设置调压阀(图未示)，通过调整调压阀进而调整出水孔51a的出水量。
[0043] 第四实施例
[0044] 请参阅图6，本发明喷嘴的第四实施例包括一出水管5b，出水管5b的后端(靠近缩口端11)与水夹套4相连通，出水管5b的前端(远离缩口端11)通过水管将冷却水引至喷嘴外排放，比如引至地面排放或引至喷嘴外的通道内排放。该第四实施例的喷嘴与第二实施例的区别在于，该喷嘴的出水管5b并未开设出水孔，由水夹套4流出的冷却水直接引至喷嘴外排放。
[0045] 本发明喷嘴在使用时伸入至地下气化炉，其中，喷嘴主体1的缩口端11位于地下气化炉的气化反应工作面处。喷嘴内腔2连接进气管(图未示)以向气化反应工作面输入气化剂。进水管3连接于地面供给水源和水泵，将冷却水输入至水夹套4中，通过水的冷却作用达到给喷嘴主体1降温冷却的目的。在第一实施例中，出水管5将水夹套4流出的冷却水喷入喷嘴内腔2中，与气化剂实现在喷嘴内腔2中混合后在出口21喷出，起到改善煤层燃烧状况和煤气品质的作用。在第二实施例中，出水管5a将水夹套4流出的冷却水排出至地面或者喷嘴外实现冷却水的排放，亦可将部分冷却水喷入喷嘴内腔2中，与气化剂实现在喷嘴内腔2中混合后在出口21喷出，起到改善煤层燃烧状况和煤气品质的作用。在第三实施例中，出水管5b直接将水夹套4流出的冷却水排出至地面或者喷嘴外，实现冷却水的排放。
[0046] 燃烧区的温度通过喷嘴主体1外侧设置的热电偶测温装置6测得，并通过补偿导线输送至地面的热电偶控制柜，从而获得地下气化炉燃烧区的燃烧温度。通过燃烧温度的分析，可以得到地下气化炉的燃烧状态，从而控制和调整地下气化炉的工艺参数，保证了地下气化技术的安全，同时也提高煤气品质。
[0047] 综上所述，本发明的喷嘴至少具有以下的优点:
[0048] 1.在本发明的喷嘴中，水源和水泵向进水管3中源源不断的输送冷却水，冷却水经由水夹套4后流向出水管5。水夹套4中的冷却水对喷嘴主体1进行降温，避免了喷嘴过热甚至被烧毁而给气化炉的稳定和连续生产带来的影响。
[0049] 2.在本发明的喷嘴的第一和第二实施例中，出水管5设有朝向喷嘴内腔2的出水孔，可将自水夹套4中流出的全部或者部分冷却水喷入喷嘴内腔2中，与气化剂实现在喷嘴内腔2中混合后在出口21喷出，起到改善煤层燃烧状况和煤气品质的作用。
[0050] 3.在本发明的喷嘴中，喷嘴主体1外侧设置有热电偶测温装置6，并且设计了测温装置6的不同的排布方式，可以对地下燃空区温度和喷嘴回火情况进行有效监测，并可根据温度监测结果推断喷嘴处温度场分布情况，通过燃烧温度的分析，可以得到地下气化炉的燃烧状态，从而控制和调整地下气化炉的工艺参数，保证了地下气化技术的安全，同时也提高煤气品质。
[0051] 4.在本发明的喷嘴中，出口21的内侧设置有陶瓷材质等制成的内衬8，用以提高喷嘴的耐磨性能。
[0052] 5.在本发明的喷嘴中，喷嘴主体1的外周壁涂有涂层9，涂层9为耐高温抗氧化涂料层以提高喷嘴的耐高温、耐磨和耐腐蚀性能。
[0053] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
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