一种粉煤气化生产方法、粉煤气化工艺生产线及其烧嘴
技术领域
本发明涉及煤气化领域，尤其涉及一种粉煤气化工艺烧嘴。本发明还涉及一种粉煤气化工艺生产线，包括上述粉煤气化工艺烧嘴。还涉及一种粉煤气化工艺生产方法。
背景技术
煤气化工艺烧嘴据其原料状态不同分为水煤浆工艺烧嘴及粉煤工艺烧嘴，其中，粉煤工艺烧嘴以壳牌、GSP、航天炉粉煤喷嘴为代表。由于前述各类粉煤工艺烧嘴结构复杂，加工难度大，例如壳牌采用的冷却夹套内外温差大且频繁交替，增加了热应力疲劳，容易出现裂纹，而GSP和航天炉粉煤喷嘴结构复杂，加工难度大，难以保证和维护粉煤工艺烧嘴的使用效果。
综上所述，如何保证冷却效果并简化烧嘴结构，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种粉煤气化工艺烧嘴，其结构简单、方便加工和维护，具有良好的冷却效果和煤粉弥散效果。本发明的另一目的是提供一种包括上述粉煤气化工艺烧嘴的粉煤气化工艺生产线。本发明的另一目的是提供一种粉煤气化工艺生产方法。
为实现上述目的，本发明提供一种粉煤气化工艺烧嘴，包括具有入口端和喷出端的烧嘴本体；所述烧嘴本体的煤粉通道和氧通道在所述入口端和所述喷出端之间同向延伸且内外套设，所述氧通道的外周缠绕有冷却管；所述冷却管末端的多个喷射孔紧邻所述喷出端设置，全部所述喷射孔以所述煤粉通道的轴线为中心旋转分布且均朝向所述煤粉通道倾斜。
优选地，所述冷却管包括沿所述喷出端的平面环绕设置的喷气环管；所述喷气环管的末端设有多个所述喷射孔。
优选地，所述冷却管还包括螺旋盘绕于所述氧通道外周的水冷却管；所述喷气环管连接于所述水冷却管的末端。
优选地，所述喷气环管的截面设置为半圆形孔，且全部所述喷射孔均设置于所述喷气环管的平直底面。
优选地，全部所述喷射孔等间距设置。
优选地，任一所述喷射孔的轴线与所述煤粉通道的轴线之间的夹角不大于20°。
优选地，任一所述喷射孔的直径设置为2～5mm。
本发明还提供一种粉煤气化工艺生产线，包括气化炉和如上所述的粉煤气化工艺烧嘴；所述粉煤气化工艺烧嘴的喷出端设置于所述气化炉内。
优选地，所述冷却管在所述气化炉内的炉温低于预设温度时连接于用以提供蒸汽的蒸汽设备、在所述气化炉内的炉温高于或等于所述预设温度时连接于用以提供冷却水的冷却水设备。
本发明还提供一种粉煤气化生产方法，包括：
检测气化炉内的炉温；
根据所述炉温先后向连接于所述气化炉的粉煤气化工艺烧嘴的冷却管内通入蒸汽和冷却水。
相对于上述背景技术，本发明所提供的粉煤气化工艺烧嘴包括具有入口端和喷出端的烧嘴本体。烧嘴本体的喷出端用于设置于气化炉内，起到供给物料的作用。
烧嘴本体内设有煤粉通道和氧通道，煤粉通道和氧通道在入口端和喷出端之间同向延伸且内外套设，煤粉从入口端一侧的煤粉通道进入，从喷出端一侧的煤粉通道喷出；氧气从入口端一侧的氧通道进入，从喷出端一侧的氧通道喷出。
氧通道的外周缠绕有冷却管，用于冷却烧嘴本体的温度，避免因气化炉的炉温过热而影响烧嘴本体的正常工作状态。冷却管末端紧邻喷出端且设置有多个喷射孔，全部喷射孔以煤粉通道的轴线为中心旋转分布且均朝向煤粉通道倾斜，进入冷却管的介质沿冷却管流动时作为冷却工质，起到降低喷嘴本体的温度的作用，以水蒸气的形式从喷射孔喷出后，一方面作为工艺物料参与粉煤气化，另一方面环绕且朝向煤粉通道的轴线旋转，有利于提高煤粉的旋流弥散效果。
综上，上述粉煤气化工艺烧嘴以冷却管作为冷却介质和水蒸气的共同通道，简化了烧嘴结构，避免了现有技术中的夹套设置，也就避免了夹套的热应力疲劳；冷却管末端的全部喷射孔环绕且朝向煤粉通道的轴线旋转，提高了煤粉旋流弥散效果，进一步降低了烧嘴的结构，降低了加工难度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的粉煤气化工艺烧嘴的结构示意图；
图2为图1的仰视图；
图3为图1中A处的局部放大图；
图4为本发明实施例所提供的粉煤气化生产方法的流程示意图。
其中，1-煤粉通道、2-氧通道、3-冷却管、31-喷射孔、32-喷气环管、33-水冷却管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图4，图1为本发明实施例所提供的粉煤气化工艺烧嘴的结构示意图；图2为图1的仰视图；图3为图1中A处的局部放大图；图4为本发明实施例所提供的粉煤气化生产方法的流程示意图。
本发明提供一种粉煤气化工艺烧嘴，包括具有入口端和喷出端的烧嘴本体。烧嘴本体用于设置在气化炉内，烧嘴本体的入口端与煤粉、氧气等工艺物料供应设备连接，用于向工作中的气化炉提供煤粉、氧气、水蒸气。
煤粉通道1和氧通道2设置在入口端和喷出端之间，煤粉通道1和氧通道2同向延伸且内外套设，也就是说，氧通道2套设在煤粉通道1的外周。煤粉从煤粉通道1中流通，氧气从煤粉通道1外壁与氧通道2内壁之间的间隙内流通。工作状态下，气化炉内的粉煤气化工艺烧嘴受环境温度影响，其温度较高，影响粉煤气化工艺烧嘴的正常使用，为此，氧通道2的外周缠绕有冷却管3，冷却管3内的介质用于降低氧通道2和煤粉通道1的温度，起到冷却效果。
本发明在冷却管3末端设置有多个喷射孔31，全部喷射孔31紧邻喷出端设置，且全部喷射孔31以煤粉通道1的轴线为中心旋转分布，任一喷射孔31朝向煤粉通道1倾斜。其中，全部喷射孔31沿煤粉通道1轴向旋转可参考图2理解，全部喷射孔31以顺时针旋转的叶片形式分布。
冷却管3内的介质沿冷却管3流动时作为冷却介质，用于降低氧通道2和煤粉通道1的温度；以水蒸气形式从喷射孔31喷出后，沿煤粉通道1的轴线轴向旋转喷射，带动煤粉旋流弥散，简单来说，水蒸气既作为工艺物料参与粉煤气化工艺，也能够提高煤粉的旋流弥散效果。
下面结合附图和实施方式，对本发明所提供的粉煤气化工艺烧嘴做更进一步的说明。
由于本发明所提供的粉煤气化工艺烧嘴将冷却介质气化后用作工艺物料，且通过前述工艺物料的运动提高煤粉的旋流弥散效果，因此，在上述实施例的基础上，冷却管3包括沿喷出端的平面环绕设置的喷气环管32；喷气环管32的末端设有多个喷射孔31，全部喷射孔31从同一平面向喷嘴本体外喷射水蒸气，由全部喷射孔31形成的多股水蒸气环绕煤粉通道1向外旋转延伸，以图1为例，煤粉沿煤粉通道1自上而下流动，全部喷射孔31围绕煤粉通道1的轴向旋转且螺旋向下流动。由于任一喷射孔31朝向煤粉通道1的轴线倾斜，因此多股水蒸气螺旋向下流动，最终逐渐交汇于煤粉通道1的轴线上的一点。
进一步地，冷却管3还包括螺旋盘绕于氧通道2外周的水冷却管33；喷气环管32连接于水冷却管33的末端。
在上述实施例中，为了提高冷却管3与氧通道2的接触面，冷却管3还包括水冷却管33，水冷却管33螺旋缠绕于氧通道2的外周。
进一步地，相邻两圈之间的水冷却管33贴合，使水冷却管33紧密包裹于氧通道2的外周、以提高冷却效果。
在本发明所提供的实施例中，喷气环管32的截面设置为半圆形孔，如图1所示，喷气环管32的平直底面以背离入口端的方向设置在喷嘴本体的下方，喷气环管32的曲面以朝向入口端的方向设置在平直底面的上方。
为了简化喷射孔31的设置和喷射方向的控制，全部喷射孔31均设置于喷气环管32的平直底面。
作为优选，全部喷射孔31等间距设置，多股从喷射孔31中喷出的水蒸气均匀环绕并交汇于煤粉通道1内喷出的煤粉气流。
为了防止自喷射孔31喷出的水蒸气造成气化炉点火困难，本发明所采用的粉煤气化工艺烧嘴令任一喷射孔31的轴线与煤粉通道1的轴线之间的夹角不大于20°。以图3为例，喷射孔31的轴线也即喷射孔31的中心轴，煤粉通道1的轴线也即图3的竖直方向。
本发明所采用的粉煤气化工艺烧嘴的任一喷射孔31的直径可设置为2～5mm之中的任一数值，全部喷射孔31的直径可设置为相同直径。
本发明还提供一种粉煤气化工艺生产线，包括气化炉和上述粉煤气化工艺烧嘴。
粉煤气化工艺烧嘴的喷出端设置于气化炉内，由煤粉通道1通入的煤粉、由氧通道2通入的氧气、由冷却管3通入的冷却介质气化后形成的水蒸气均进入气化炉，作为粉煤气化工艺的工艺物料参与生产。
其中，由冷却管3通入的冷却介质沿冷却管3流通时可用于冷却氧通道2和煤粉通道1，从而延长喷嘴本体的工作寿命。
进一步地，考虑到气化炉地炉温较低时，气化炉以及位于气化炉内的喷嘴本体不足以使冷却管3内的冷却介质气化，反过来说，喷嘴本体的温度尚未达到需要冷却的温度，此时，向冷却管3直接通入水蒸气，从而保障粉煤气化工艺的正常进行，一旦炉温及位于气化炉内的喷嘴本体的温度上升到预设温度，一般为500～800℃时，将冷却管3内的水蒸气更换为冷却水，简单来说，在气化炉内的炉温低于预设温度时，冷却管3与用以提供蒸汽的蒸汽设备连接；在气化炉内的炉温高于或等于预设温度时，冷却管3与用以提供冷却水的冷却水设备连接。这一操作可通过PLC及阀门实现。
本发明还提供一种粉煤气化生产方法，包括：
S1：检测气化炉内的炉温；
S2：根据炉温先后向连接于气化炉的粉煤气化工艺烧嘴的冷却管3内通入蒸汽和冷却水。
该粉煤气化生产方法可应用于上述粉煤气化工艺生产线，根据气化炉的炉温改变冷却管3内的介质的状态，令冷却水和蒸汽共用同一管腔，从而简化设备结构。
针对步骤二，具体可设置为：在炉温不超过800℃时，向冷却管3通入蒸汽；在炉温上升到800℃以上时，向冷却管3通入冷却水。针对后者，由于炉温较高，冷却水在到达喷射孔31之前得以气化。其中，蒸汽可设置为3.8MPa；800℃仅为本发明给出的一种具体数据，在实际生产中，根据气化炉的尺寸、具体工艺等因素，还可设置为500℃～800℃之间的其他数值。
以上对本发明所提供的粉煤气化生产方法、粉煤气化工艺生产线及其烧嘴进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
