一種分體式燒嘴的布置方式和安裝裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種分體式燒嘴的布置方式和安裝裝置，所述燒嘴安裝裝置(4)設(shè)置在氣流床氣化反應(yīng)器（5）上，其中燒嘴（1，2，3）被固定在所述燒嘴安裝裝置（4）上，并且所述燒嘴（1，2，3）穿過(guò)燒嘴安裝裝置(4)延伸到該氣流床氣化反應(yīng)器（5）中。燒嘴安裝裝置能夠滿(mǎn)足三個(gè)獨(dú)立的燒嘴的安裝，其中燒嘴（3）布置于氣化反應(yīng)器中心軸上，其它燒嘴（1，2）的中心軸與燒嘴（3）中心軸平行或成一定的夾角周向布置于燒嘴（3）側(cè)面。此外在法蘭（11）下方，燒嘴（1，2，3）穿過(guò)燒嘴安裝裝置（4）的部分，由內(nèi)至外依次由以下層包圍：隔熱層（6）；水冷壁（7）；隔熱層（8）。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種分體式燒嘴的布置方式和安裝裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種分體式燒嘴的布置方式和安裝裝置，能夠用于多個(gè)燒嘴安裝，特別適用于氣流床氣化反應(yīng)器中具備分級(jí)點(diǎn)火功能的燒嘴安裝。
【背景技術(shù)】
[0002]常見(jiàn)的氣流床氣化反應(yīng)器中的燒嘴安裝裝置，通常僅能同時(shí)滿(mǎn)足一個(gè)燒嘴的安裝。以德士古氣化爐為例，需要在同一個(gè)燒嘴安裝孔人工更換燒嘴，逐級(jí)點(diǎn)火，最終點(diǎn)燃工藝燒嘴。這種點(diǎn)火方式的缺點(diǎn)是勞動(dòng)強(qiáng)度大，更換燒嘴有較大的安全隱患，不能連續(xù)進(jìn)行點(diǎn)火。另外，工程應(yīng)用中為了使分級(jí)點(diǎn)火時(shí)二級(jí)燒嘴火焰穩(wěn)定燃燒，不產(chǎn)生脫火，常用的做法是用一級(jí)燒嘴火焰進(jìn)行一段時(shí)間的伴燒，然后再退出。由于常用的燒嘴安裝裝置不能滿(mǎn)足多個(gè)燒嘴的安裝，所以一級(jí)燒嘴無(wú)法進(jìn)行伴燒。
[0003]在CN102015971 A中描述的一種具有冷卻系統(tǒng)的、用于氣流床氣化器中燃燒器裝置的燃燒器安裝裝置，它的特點(diǎn)是啟動(dòng)燒嘴布置于中心，主燒嘴圍繞啟動(dòng)燒嘴周向布置，布置方式與本專(zhuān)利所屬有明顯不同。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供能同時(shí)滿(mǎn)足至少兩個(gè)燒嘴的安裝并能實(shí)現(xiàn)分級(jí)點(diǎn)火的燒嘴
安裝裝置。
[0005]本發(fā)明的一方面涉及一種燒嘴安裝裝置，該燒嘴安裝裝置設(shè)置在氣流床氣化反應(yīng)器上，通過(guò)法蘭與反應(yīng)器密封連接，能夠至少滿(mǎn)足兩個(gè)燒嘴的安裝，且主燒嘴布置于中心，啟動(dòng)燒嘴周向布置于主燒嘴側(cè)`面；它們與燒嘴安裝裝置固定后，將燒嘴噴口伸入到氣流床氣化器中，且各燒嘴中心軸之間形成并行或相交線，使得各級(jí)燒嘴的介質(zhì)從噴口噴出后有一定的重合區(qū)，從而實(shí)現(xiàn)分級(jí)點(diǎn)火。
[0006]本發(fā)明涉及一種復(fù)合水冷壁結(jié)構(gòu)，其中水冷壁由金屬管連接而成，通過(guò)環(huán)形金屬板與燒嘴安裝裝置上的法蘭焊接后內(nèi)側(cè)形成的“凹”形空間用于填充內(nèi)層耐火澆注層。水冷壁外側(cè)表面用于涂敷外層耐火材料。由此內(nèi)層耐火料、中層水冷壁和外層耐火料組成復(fù)合水冷壁結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠較好的保護(hù)燒嘴安裝裝置本身和滿(mǎn)足燒嘴本身之間的相互隔熱要求，以保證整個(gè)燒嘴安裝裝置能夠在氣流床氣化反應(yīng)器的熱環(huán)境中可靠的工作。其中，內(nèi)、外層的耐火澆注料耐火溫度能達(dá)到1350°C。
[0007]本發(fā)明涉及的一種結(jié)構(gòu)，在燒嘴安裝裝置和反應(yīng)器冷卻壁凸緣之間留有5-50 mm的環(huán)形間隙，并使惰性氣體以l_5m/s的流速，從環(huán)腔流入反應(yīng)空間內(nèi)，此優(yōu)點(diǎn)在于能夠防止燒嘴意外回火導(dǎo)致的火焰從環(huán)形間隙竄出，同時(shí)亦對(duì)燒嘴安裝裝置向火面進(jìn)行一定的氣體保護(hù)，能夠降低向火面的溫度。
[0008]一種燒嘴安裝裝置，所述燒嘴安裝裝置安裝于氣流床氣化反應(yīng)器頂部，燒嘴安裝裝置具有環(huán)形的橫截面，燒嘴安裝裝置能夠至少滿(mǎn)足兩個(gè)獨(dú)立的燒嘴的固定，燒嘴安裝在所述燒嘴安裝裝置上，所述燒嘴穿過(guò)安裝裝置，并以一定角度將介質(zhì)噴入到反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，燒嘴穿過(guò)安裝裝置的部分，由內(nèi)至外依次由以下層包圍:一個(gè)隔離的、耐火溫度能達(dá)到1350°C的澆注材料制成的內(nèi)襯耐火隔熱層，所述澆注材料導(dǎo)熱系數(shù)范圍為5-15W/m.k ;一個(gè)獨(dú)立冷卻的金屬水管構(gòu)成的水冷壁；一個(gè)隔離的、耐火溫度能達(dá)到1350°C的澆注材料制成的外層耐火隔熱層，所述澆注材料導(dǎo)熱系數(shù)范圍l_5W/m.k。
[0009]按照本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施方案，其中，所述燒嘴的數(shù)量為2或3個(gè)，燒嘴的中心軸平行或者構(gòu)成異面直線或相交線，并且所構(gòu)成的異面直線或相交線的夾角范圍為0-20°，優(yōu)選在8-12°的范圍內(nèi)的夾角，燒嘴噴口中心距離范圍為50-450mm。
[0010]按照本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施方案，其中，第三燒嘴為主燒嘴，并頂置于氣流床氣化反應(yīng)器上，其布置方式為第三燒嘴中心軸與氣流床氣化反應(yīng)器中心軸重合。
[0011]按照本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施方案，其中，水冷壁是由金屬管盤(pán)繞或列排方式制成，所述水冷壁具有I個(gè)或多個(gè)相互獨(dú)立的水冷通道。
[0012]按照本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施方案，其中，耐火澆注料層為一種含有碳化硅的材料構(gòu)成，其碳化硅的含量至少為75% ;且耐火澆注層被焊接于水冷壁外表面上的金屬釘固定，焊接金屬釘?shù)母叨确秶鸀?-30mm，直徑范圍為Φ8-16πιπι。
[0013]按照本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施方案，其中，第一燒嘴為一級(jí)啟動(dòng)燒嘴，其燃燒介質(zhì)為可燃?xì)怏w或液體燃料；第二燒嘴為二級(jí)啟動(dòng)燒嘴，其燃燒介質(zhì)為可燃?xì)怏w或液體燃料；第三燒嘴為主燒嘴，其燃燒介質(zhì)為粉煤和水煤漿；通過(guò)一級(jí)啟動(dòng)燒嘴的火焰點(diǎn)燃二級(jí)啟動(dòng)燒嘴的火焰，通過(guò)二級(jí)啟動(dòng)燒嘴的火焰點(diǎn)燃第三燒嘴的火焰，3個(gè)燒嘴能夠依次不間斷點(diǎn)燃。
[0014]按照本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施方案，其中，啟動(dòng)燒嘴是能夠產(chǎn)生高能火花或高能等尚子體的設(shè)備。`
[0015]按照本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施方案，其中，燒嘴被耐火澆注層和水冷壁所互相隔離。
[0016]按照本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施方案，其中，水冷壁構(gòu)成用于填充和涂敷耐火澆注層的結(jié)構(gòu)，并且所述水冷壁通過(guò)焊接方式固定在法蘭上。
[0017]按照本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施方案，其中，冷卻壁的凸緣與耐火澆注層之間存在環(huán)形間隙，且環(huán)形間隙內(nèi)無(wú)任何填充物，環(huán)形間隙的寬度范圍為5到50mm，優(yōu)選20到40mm。
[0018]按照本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施方案，其中，環(huán)形間隙中惰性氣體介質(zhì)以一定的流速?gòu)沫h(huán)腔流進(jìn)反應(yīng)空間，且惰性氣體的流速范圍為f5m/s。
[0019]在僅安裝兩個(gè)燒嘴的情況下，其典型的布置方式為主燒嘴布置于中心，啟動(dòng)燒嘴周向布置于主燒嘴的側(cè)面。
[0020]設(shè)置相互獨(dú)立的燒嘴安裝孔來(lái)滿(mǎn)足啟動(dòng)燒嘴和主燒嘴的安裝。
[0021]以上和其他優(yōu)點(diǎn)通過(guò)參照附圖及以下的說(shuō)明來(lái)加以解釋。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]參考說(shuō)明書(shū)中的附圖更助于說(shuō)明本發(fā)明的特點(diǎn)。
[0023]圖1 A-A面剖視圖，包括I 一級(jí)啟動(dòng)燒嘴2 二級(jí)啟動(dòng)燒嘴3主燒嘴4燒嘴安裝裝置5反應(yīng)器9反應(yīng)器冷卻壁10環(huán)腔12反應(yīng)器冷卻壁凸緣13環(huán)形間隙14反應(yīng)空間[0024]圖2 B-B面剖視圖，包括15冷卻介質(zhì)輸入管16冷卻介質(zhì)輸出管
[0025]圖3燒嘴安裝裝置總圖，包括6內(nèi)層耐火隔熱層7水冷壁8外層耐火隔熱層11法蘭17 —級(jí)啟動(dòng)燒嘴安裝孔18 二級(jí)啟動(dòng)燒嘴安裝孔19主燒嘴安裝孔
[0026]圖4燒嘴安裝裝置及與反應(yīng)器連接的俯視圖
[0027]I 一級(jí)啟動(dòng)燒嘴2 二級(jí)啟動(dòng)燒嘴3主燒嘴4燒嘴安裝裝置
[0028]5反應(yīng)器6內(nèi)層火澆注層7水冷壁8外層耐火澆注層
[0029]9反應(yīng)器冷卻壁10環(huán)腔11法蘭12反應(yīng)器冷卻壁凸緣
[0030]13環(huán)形間隙14反應(yīng)空間15冷卻介質(zhì)輸入管16冷卻介質(zhì)輸出管
[0031]17 一級(jí)啟動(dòng)燒嘴安裝孔18 二級(jí)啟動(dòng)燒嘴安裝孔19主燒嘴安裝孔
【具體實(shí)施方式】
[0032]本發(fā)明為一種應(yīng)用于氣流床反應(yīng)器上能夠同時(shí)滿(mǎn)足多個(gè)燒嘴布置的布置方式及其安裝裝置。通過(guò)布置在反應(yīng)器中心軸上的燒嘴和多個(gè)與反應(yīng)器中心軸成平行或成一定夾角的燒嘴，來(lái)實(shí)現(xiàn)燒嘴的不間斷分級(jí)點(diǎn)火和不同燒嘴在線切換。此種結(jié)構(gòu)布置方式能夠有效利用各級(jí)燒嘴介質(zhì)從噴口噴出后火焰的重疊區(qū)，實(shí)現(xiàn)分級(jí)點(diǎn)火，增加點(diǎn)火可靠性。同時(shí)由于多個(gè)燒嘴同時(shí)安裝于反應(yīng)器上，在分級(jí)點(diǎn)火時(shí)可以利用某級(jí)燒嘴火焰伴燒以穩(wěn)定下一級(jí)燒嘴火焰，有效的防止著火初期產(chǎn)生的脫火、滅火等不利情況的產(chǎn)生。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知道的，在燃燒反應(yīng)器中發(fā)生上述情況將會(huì)帶來(lái)巨大的危險(xiǎn)。
[0033]同時(shí)發(fā)明裝置包含一個(gè)復(fù)合水冷壁結(jié)構(gòu)，由內(nèi)層耐火隔熱層、中層水冷壁、外層耐火隔熱層構(gòu)成。水冷壁通過(guò) 環(huán)形金屬板與法蘭焊接為一體，內(nèi)側(cè)形成的“凹”形空間用于填充形成內(nèi)層耐火隔熱層的耐火澆注料，同時(shí)在外側(cè)焊接一定長(zhǎng)度的金屬釘，用于固定涂敷于水冷壁外側(cè)的外層耐火隔熱層。由于燒嘴安裝裝置使用環(huán)境中經(jīng)常遇到反應(yīng)器開(kāi)、停車(chē)，容易導(dǎo)致澆注料熱環(huán)境變化和熱震，該種外層耐火料的涂敷結(jié)構(gòu)對(duì)增強(qiáng)澆注料結(jié)合的牢固性，保證裝置長(zhǎng)期安全運(yùn)行是很有益處的。水冷壁用于吸收內(nèi)、外耐火隔熱層導(dǎo)入的熱量，由其冷卻介質(zhì)將熱量帶出。
[0034]此裝置用于煤氣化工藝中的氣化爐時(shí)，反應(yīng)室內(nèi)煤與氣化劑發(fā)生劇烈的氣化反應(yīng)，反應(yīng)溫度高于煤的相變溫度，典型的煤灰相變溫度范圍為1100°C -1500°c，煤在爐膛火焰核心區(qū)高溫作用下煤中的灰渣由原本固態(tài)態(tài)變?yōu)橐涸揖哂懈哂诿夯蚁嘧儨囟鹊母邷?，同時(shí)液渣在爐膛氣流夾帶的作用下，部分液渣將會(huì)被甩至本裝置的外層耐火隔熱層上，當(dāng)液渣碰到外層耐火隔熱層時(shí)，由于此處耐火隔熱層內(nèi)部有水冷壁冷卻表面溫度低于煤灰的相變溫度，通過(guò)復(fù)合水冷壁的熱傳導(dǎo)，附著在隔熱層上液渣的溫度將會(huì)降低，同時(shí)液渣固化并附著于外層耐火隔熱層上，此過(guò)程不斷進(jìn)行，液渣不斷被固化于外層耐火澆注料上形成固渣層，由于傳熱層厚度的增加導(dǎo)致附著在外層耐火隔熱層上的渣表面溫度升高，直至固渣層表面溫度變?yōu)槊夯蚁嘧儨囟?，在此之后附著在固渣表面的灰渣將不?huì)被固化維持其原本的液渣狀態(tài)形成液渣層，經(jīng)過(guò)此過(guò)程由水冷壁、外層耐火澆注料、固渣層、液渣層構(gòu)成的復(fù)合傳熱結(jié)構(gòu)達(dá)到熱平衡。通過(guò)此種方法能夠在外層耐隔熱層上附著固、液兩層煤灰，能夠?qū)ν鈱幽突鸶魺釋悠鸬胶芎玫谋Ｗo(hù)作用，并始終保持耐火隔熱層的溫度處于其材料允許的最高工作溫度之下。本裝置中外層耐火澆注料耐火溫度達(dá)1350°C、導(dǎo)熱系數(shù)范圍1-5W/m.k的意義在于當(dāng)復(fù)合水冷壁熱平衡時(shí)，固、液渣層有合適的厚度，即使在無(wú)固、液渣層保護(hù)時(shí)外層耐火澆注料同樣具有較好的耐高溫能力，這樣能夠有利保護(hù)本裝置的安全運(yùn)行。
[0035]基于對(duì)裝置安全性的考慮，填充的內(nèi)層耐火隔熱層選擇耐火溫度達(dá)1350°C、導(dǎo)熱系數(shù)范圍為5-15W/m.k的澆注料目的在于:其一，滿(mǎn)足多個(gè)燒嘴之間的相互隔熱；其二，能夠有效的增強(qiáng)裝置在異常工況下抗擊高溫可燃?xì)怏w從反應(yīng)空間向燒嘴固定裝置反竄，從而避免對(duì)安裝裝置的法蘭造成沖擊，引起密封失效和高溫氣體外漏。
[0036]反應(yīng)器水冷壁上部的水冷壁凸緣與燒嘴安裝裝置外層耐火隔熱層構(gòu)成一個(gè)范圍從5-50mm的環(huán)形間隙，該間隙無(wú)任何填充物，環(huán)腔中的惰性氣體以一定的流速流入反應(yīng)空間中。此設(shè)計(jì)的意義在于:其一，能夠防止反應(yīng)空間中高溫反應(yīng)氣體通過(guò)此環(huán)形間隙進(jìn)入到反應(yīng)器環(huán)腔，從而對(duì)反應(yīng)器殼體造成危害；其二，通過(guò)此環(huán)形間隙進(jìn)入到反應(yīng)空間中的常溫惰性氣體，與反應(yīng)器內(nèi)高溫氣體混合后，能夠一定程度上降低燒嘴安裝裝置向火面附近空間的溫度，對(duì)燒嘴和水冷壁均可以有效保護(hù)。
[0037]總之，相比已有結(jié)構(gòu)，此燒嘴布置方式和安裝裝置采用的解決方法能夠很好的實(shí)現(xiàn)多燒嘴的安裝和固定，以滿(mǎn)足各級(jí)燒嘴的不間斷分級(jí)點(diǎn)火，同時(shí)通過(guò)復(fù)合水冷壁結(jié)構(gòu)能夠滿(mǎn)足對(duì)澆注料的固定和對(duì)燒`嘴安裝裝置的熱防護(hù)。
【權(quán)利要求】
1.一種燒嘴安裝裝置(4)，所述燒嘴安裝裝置安裝于氣流床氣化反應(yīng)器(5)頂部，燒嘴安裝裝置(4)具有環(huán)形的橫截面，燒嘴安裝裝置(4)能夠至少滿(mǎn)足兩個(gè)獨(dú)立的燒嘴的固定，燒嘴安裝在所述燒嘴安裝裝置(4)上，所述燒嘴穿過(guò)安裝裝置(4)，并以一定角度將介質(zhì)噴入到反應(yīng)器(5)中進(jìn)行反應(yīng)，燒嘴穿過(guò)安裝裝置(4)的部分，由內(nèi)至外依次由以下層包圍: —一個(gè)隔離的、耐火溫度能達(dá)到1350°C的澆注材料制成的內(nèi)襯耐火隔熱層(6)，所述澆注材料導(dǎo)熱系數(shù)范圍為5-15W/m.k ； ——一個(gè)獨(dú)立冷卻的金屬水管構(gòu)成的水冷壁(7); —一個(gè)隔離的、耐火溫度能達(dá)到1350°C的澆注材料制成的外層耐火隔熱層(8)，所述澆注材料導(dǎo)熱系數(shù)范圍l_5W/m.k。
2.如權(quán)利要求1所述的燒嘴安裝裝置(4)，其特征在于所述燒嘴的數(shù)量為3個(gè)，燒嘴(1,2,3)的中心軸平行或者構(gòu)成異面直線或相交線，并且所構(gòu)成的異面直線或相交線的夾角范圍為0-20°，優(yōu)選在8-12°的范圍內(nèi)的夾角，燒嘴噴口中心距離范圍為50-450mm。
3.如權(quán)利要求2所述的燒嘴安裝裝置(4)，其特征在于第三燒嘴(3)為主燒嘴，并頂置于氣流床氣化反應(yīng)器(5 )上，其布置方式為第三燒嘴(3 )中心軸與氣流床氣化反應(yīng)器(5 )中心軸重合。
4.如權(quán)利要求1所述的燒嘴安裝裝置(4)，其特征在于水冷壁(7)是由金屬管盤(pán)繞或列排方式制成，所述水冷壁(7)具有I個(gè)或多個(gè)相互獨(dú)立的水冷通道。
5.如權(quán)利要求1所述的燒嘴安裝裝置(4)，其特征在于耐火澆注料層(6，8)，為一種含有碳化硅的材料構(gòu)成，其碳化硅的含量至少為75% ;且耐火澆注層(8)被焊接于水冷壁(7)外表面上的金屬釘固定，焊接`金屬釘?shù)母叨确秶鸀?-30mm，直徑范圍為Φ8-16πιπι。
6.如權(quán)利要求2所述的燒嘴安裝裝置(4)，其特征在于第一燒嘴(I)為一級(jí)啟動(dòng)燒嘴，其燃燒介質(zhì)為可燃?xì)怏w或液體燃料；第二燒嘴(2)為二級(jí)啟動(dòng)燒嘴，其燃燒介質(zhì)為可燃?xì)怏w或液體燃料；第三燒嘴(3)為主燒嘴，其燃燒介質(zhì)為粉煤和水煤漿；通過(guò)一級(jí)啟動(dòng)燒嘴的火焰點(diǎn)燃二級(jí)啟動(dòng)燒嘴(2)的火焰，通過(guò)二級(jí)啟動(dòng)燒嘴的火焰點(diǎn)燃第三燒嘴(3)的火焰，3個(gè)燒嘴能夠依次不間斷點(diǎn)燃。
7.如權(quán)利要求2或6所述的燒嘴安裝裝置(4)，其特征在于，啟動(dòng)燒嘴(1，2)是能夠產(chǎn)生高能火花或高能等離子體的設(shè)備。
8.如上述權(quán)利要求2所述的燒嘴安裝裝置(4)，其特征在于，燒嘴(1，2，3)被耐火澆注層(6，8 )和水冷壁(7 )所互相隔離。
9.如上述權(quán)利要求1所述的燒嘴安裝裝置(4)，其特征在于，水冷壁(7)構(gòu)成用于填充和涂敷耐火澆注層(6，8 )的結(jié)構(gòu)，并且所述水冷壁通過(guò)焊接方式固定在法蘭(11)上。
10.如上述權(quán)利要求1所述的燒嘴安裝裝置(4)，其特征在于，冷卻壁(9)的凸緣(12)與耐火澆注層(8)之間存在環(huán)形間隙(13)，且環(huán)形間隙內(nèi)無(wú)任何填充物，環(huán)形間隙的寬度范圍為5到50mm，優(yōu)選20到40mm。
11.如上述權(quán)利要求1所述的燒嘴安裝裝置(4)，其特征在于，燒嘴(I)的中心軸與燒嘴(2)的中心軸平行或構(gòu)成異面直線或相交線，并且其夾角范圍為0-10°，優(yōu)選在2-5°范圍內(nèi)的夾角，燒嘴噴口中心距離范圍為20-200mm。
【文檔編號(hào)】C10J3/56GK103820162SQ201210466423
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月18日
【發(fā)明者】王明坤, 姜從斌, 信偉, 郭進(jìn)軍, 高瑞恒, 張禮 申請(qǐng)人:航天長(zhǎng)征化學(xué)工程股份有限公司