本發(fā)明屬于噴嘴領(lǐng)域，特別是氣化噴嘴。

背景技術(shù)：

隨著全球石油價(jià)格升高，由煤制備化工原料越來(lái)越受到各國(guó)的關(guān)注。其中煤氣化作為潔凈煤技術(shù)的重要組成部分，具有龍頭地位。它將廉價(jià)的煤炭轉(zhuǎn)化成為清潔煤氣，可用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品。煤氣化技術(shù)是煤化工的關(guān)鍵技術(shù)之一，目前國(guó)內(nèi)煤化工企業(yè)運(yùn)行的氣化爐大部分以煤粉或水煤漿為原料通過(guò)氣化爐制備合成氣。水煤漿由一定粒度的煤(65％左右)、水(34％)及少量化學(xué)添加劑制成，是一種漿體燃料，可以像油一樣泵送、霧化、貯存和穩(wěn)定燃燒，其熱值相當(dāng)于燃料油的一半，可代替燃料油用于鍋爐、電站、工業(yè)爐和窯爐。氣化爐上的氣化噴嘴對(duì)煤氣化有重要作用。然而由于氣化爐內(nèi)溫度較高，現(xiàn)有的氣化噴嘴在使用過(guò)程中存在以下問(wèn)題：(1)冷卻效果不好；(2)燒嘴端面易出現(xiàn)龜裂；(3)噴嘴使用壽命短。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種氣化噴嘴，該氣化噴嘴冷卻效果好。

本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：

一種氣化噴嘴，包括由內(nèi)向外依次同軸設(shè)置的內(nèi)部噴嘴、中部噴嘴和外部噴嘴，所述外部噴嘴的頭部設(shè)置有與所述外部噴嘴同軸的環(huán)形冷卻水通道，所述環(huán)形冷卻水通道在位于所述外部噴嘴的頭部側(cè)壁上分別設(shè)置有軸對(duì)稱的冷卻水進(jìn)口和冷卻水出口，從而將所述環(huán)形冷卻水通道對(duì)稱地分為第一通道和第二通道，所述第一通道和第二通道內(nèi)分別設(shè)有內(nèi)構(gòu)件，所述內(nèi)構(gòu)件包括第一擾流件，所述第一擾流件包括至少一個(gè)弧形片，所述弧形片在所述環(huán)形冷卻水通道內(nèi)沿水流方向延伸。

優(yōu)選地，所述內(nèi)構(gòu)件還包括對(duì)水流具有湍流作用的湍流塊，所述湍流塊設(shè)置于所述第一擾流件與冷卻水出口之間；所述湍流塊為蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述第一擾流件包括多個(gè)弧形片，所述的多個(gè)弧形片之間沿所述外部噴嘴的徑向由內(nèi)向外依次設(shè)置。

優(yōu)選地，所述弧形片所對(duì)的圓心角為10-60°。

優(yōu)選地，所述第一擾流件中所述弧形片的個(gè)數(shù)為2-6。

優(yōu)選地，所述湍流塊的形狀構(gòu)造呈與所述環(huán)形冷卻水通道相適配的弧形狀。

優(yōu)選地，所述弧形狀的湍流塊所對(duì)的圓心角為60-140°。

優(yōu)選地，所述內(nèi)構(gòu)件還包括第二擾流件，所述第二擾流件設(shè)置于所述湍流塊與所述冷卻水出口之間。

優(yōu)選地，所述氣化噴嘴還包括冷卻水進(jìn)水管和冷卻水出水管，所述冷卻水進(jìn)水管纏繞于所述外部噴嘴上，且連接至所述冷卻水進(jìn)口上；所述冷卻水出水管纏繞于所述外部噴嘴上，且連接至所述冷卻水出口上。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明的氣化噴嘴，由于環(huán)形冷卻水通道3內(nèi)第一擾流件4的設(shè)置，能夠?qū)νㄟ^(guò)第一擾流件4沿環(huán)形冷卻水通道3內(nèi)流動(dòng)的冷卻水進(jìn)行重新分布，在第一擾流件4的作用下，水流分布均勻，可避免形成回流區(qū)域，進(jìn)而使得冷卻水的流速增大，提高整體的冷卻速度和冷卻效果；

(2)湍流塊5的設(shè)置，可以對(duì)重新分布后的冷卻水進(jìn)行湍流，增大其湍流速度，強(qiáng)化冷卻水和環(huán)形冷卻水通道壁(即外部噴嘴)的換熱效果，降低氣化噴嘴的壁面溫度，均衡氣化噴嘴頭部端面內(nèi)外圈的換熱效果，縮小氣化噴嘴頭部端面內(nèi)外圈的溫度差，降低其熱應(yīng)力，防止氣化噴嘴的頭部端面發(fā)生龜裂，延長(zhǎng)氣化噴嘴的使用壽命。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的氣化噴嘴在一種實(shí)施方式中的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中氣化噴嘴的環(huán)形冷卻水通道的橫向剖視圖；

圖3為現(xiàn)有技術(shù)中氣化噴嘴的環(huán)形冷卻水通道的橫向剖視圖。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案及其效果做進(jìn)一步說(shuō)明。以下實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容，發(fā)明并不僅限于下述實(shí)施方式或?qū)嵤├?yīng)用本發(fā)明的構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的簡(jiǎn)單改變都在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍內(nèi)。

如圖1、2所示，本發(fā)明的氣化噴嘴，包括由內(nèi)向外依次同軸設(shè)置的內(nèi)部噴嘴6、中部噴嘴7和外部噴嘴8，所述外部噴嘴8的頭部設(shè)置有與所述外部噴嘴8同軸的環(huán)形冷卻水通道3，所述環(huán)形冷卻水通道3在位于所述外部噴嘴8的頭部側(cè)壁上分別設(shè)置有軸對(duì)稱的冷卻水進(jìn)口1和冷卻水出口2，從而將所述環(huán)形冷卻水通道3對(duì)稱地分為第一通道和第二通道，所述第一通道和第二通道內(nèi)分別設(shè)有內(nèi)構(gòu)件，所述內(nèi)構(gòu)件包括第一擾流件4，所述第一擾流件4包括至少一個(gè)弧形片41，所述弧形片41在所述環(huán)形冷卻水通道3內(nèi)沿水流方向延伸。

環(huán)形冷卻水通道3內(nèi)的冷卻水流動(dòng)時(shí)，由于內(nèi)圈流程比外圈流程短，相對(duì)而言，內(nèi)圈冷卻水的流速快，外圈冷卻水的流速慢，因此會(huì)在外圈部位形成回流區(qū)域。回流區(qū)域的存在，會(huì)影響后面的水流速度，從而導(dǎo)致冷卻速度慢、冷卻效果差。

本發(fā)明的氣化噴嘴，通過(guò)在環(huán)形冷卻水通道3內(nèi)設(shè)置第一擾流件4，能夠?qū)νㄟ^(guò)第一擾流件4沿環(huán)形冷卻水通道3內(nèi)流動(dòng)的冷卻水進(jìn)行重新分布，在第一擾流件4的作用下，水流分布均勻，可避免形成回流區(qū)域，進(jìn)而使得冷卻水的流速增大，提高整體的冷卻速度和冷卻效果。

在一種實(shí)施方式中，所述第一擾流件4包括多個(gè)弧形片41，優(yōu)選2-6個(gè)；所述的多個(gè)弧形片41之間沿所述外部噴嘴8的徑向由內(nèi)向外依次設(shè)置。

第一擾流件4由多個(gè)弧形片41組成，能夠?qū)⒗鋮s水重新分布為幾部分，這樣有助于進(jìn)一步避免因內(nèi)外圈水流速度的不同而形成回流區(qū)域，防止后面冷卻水的流速減小，提高氣化噴嘴的整體換熱速度和換熱效果。

在一種實(shí)施方式中，所述弧形片41所對(duì)的圓心角為10-60°(即圖2中α)，優(yōu)選30-40°，以保證對(duì)冷卻水的重新分布效果。

在一種實(shí)施方式中，所述內(nèi)構(gòu)件還包括對(duì)水流具有湍流作用的湍流塊5，所述湍流塊5設(shè)置于所述第一擾流件4與冷卻水出口2之間；所述湍流塊5為蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)。

環(huán)形冷卻水通道3內(nèi)的冷卻水流動(dòng)時(shí)，由于內(nèi)圈流程比外圈流程短，相對(duì)而言，內(nèi)圈冷卻水的流速快、換熱效果好、溫度低，外圈冷卻水的流速慢、換熱效果差、溫度高，氣化噴嘴的頭部端面的內(nèi)外圈溫差大，進(jìn)而導(dǎo)致熱應(yīng)力大，易產(chǎn)生龜裂。

湍流塊5的設(shè)置，可以對(duì)重新分布后的冷卻水進(jìn)行湍流，增大其湍流速度，強(qiáng)化冷卻水和環(huán)形冷卻水通道壁(即外部噴嘴)的換熱效果，降低氣化噴嘴的壁面溫度，均衡氣化噴嘴頭部端面內(nèi)外圈的換熱效果，縮小氣化噴嘴頭部端面內(nèi)外圈的溫度差，降低其熱應(yīng)力，防止氣化噴嘴的頭部端面發(fā)生龜裂，延長(zhǎng)氣化噴嘴的使用壽命。

在一種實(shí)施方式中，所述的形狀構(gòu)造呈與所述環(huán)形冷卻水通道3相適配的弧形狀，以保證對(duì)環(huán)形冷卻水通道3的內(nèi)圈至外圈的冷卻水進(jìn)行湍流，均衡內(nèi)外圈的換熱效果和換熱速率。

在一種實(shí)施方式中，所述弧形狀的湍流塊5所對(duì)的圓心角為60-140°，優(yōu)選80-120°(即圖2中β)，以保證對(duì)環(huán)形冷卻水通道3內(nèi)的冷卻水的湍流效果。

在一種實(shí)施方式中，所述內(nèi)構(gòu)件還包括第二擾流件，所述第二擾流件設(shè)置于所述湍流塊5與所述冷卻水出口2之間，所述第二湍流塊為蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)，以對(duì)經(jīng)湍流塊5湍流后的冷卻水進(jìn)行重新分布，防止形成小范圍的回流區(qū)域，保證對(duì)整個(gè)環(huán)形冷卻水通道3的內(nèi)外圈水流速度相同，提高環(huán)形冷卻水通道3的整體換熱速度和換熱效果。

在一種實(shí)施方式中，所述第二擾流件與第一擾流件4的結(jié)構(gòu)類似或相同，包括多個(gè)第二弧形片，優(yōu)選2-6個(gè)；所述的多個(gè)第二弧形片之間沿所述外部噴嘴8的徑向由內(nèi)向外依次設(shè)置，以避免因內(nèi)外圈水流速度的不同而形成回流區(qū)域。

在一種實(shí)施方式中，所述第二弧形片所對(duì)的圓心角為10-60°，優(yōu)選30-40°，以保證對(duì)經(jīng)湍流塊5湍流后的冷卻水的重新分布效果。

在一種實(shí)施方式中，所述內(nèi)構(gòu)件還包括與湍流塊5間隔設(shè)置的第二湍流塊，以進(jìn)一步保證對(duì)環(huán)形冷卻水通道3內(nèi)的冷卻水的湍流效果。

在一種實(shí)施方式中，所述第二湍流塊為蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)。

在一種實(shí)施方式中，所述第二湍流塊的形狀構(gòu)造呈與所述環(huán)形冷卻水通道3相適配的弧形狀，以保證對(duì)環(huán)形冷卻水通道3的內(nèi)圈至外圈的冷卻水進(jìn)行湍流，均衡內(nèi)外圈的換熱效果和換熱速率。

在一種實(shí)施方式中，所述弧形狀的第二湍流塊所對(duì)的圓心角為60-140°，優(yōu)選80-120°，以保證對(duì)環(huán)形冷卻水通道3內(nèi)的冷卻水的湍流效果。

在一種實(shí)施方式中，所述氣化噴嘴還包括冷卻水進(jìn)水管和冷卻水出水管，所述冷卻水進(jìn)水管纏繞于所述外部噴嘴8上，且連接至所述冷卻水進(jìn)口1上；所述冷卻水出水管纏繞于所述外部噴嘴8上，且連接至所述冷卻水出口2上。

冷卻水進(jìn)水管和冷卻水出水管的設(shè)置，不僅方便對(duì)氣化噴嘴的頭部進(jìn)行冷卻，還能對(duì)氣化噴嘴的整體進(jìn)行冷卻，提高冷卻效果。

本發(fā)明如圖2所示實(shí)施方式的氣化噴嘴的冷卻過(guò)程如下：

冷卻水依次經(jīng)冷卻水進(jìn)水管和冷卻水進(jìn)口1輸入環(huán)形冷卻水通道3內(nèi)，然后經(jīng)第一擾流件4上弧形片41的作用進(jìn)行重新分配，然后經(jīng)湍流塊5對(duì)其進(jìn)行湍流作用，最后經(jīng)冷卻水出口2和冷卻水出水管輸出。

實(shí)施例1

如圖2所示的氣化噴嘴，用于氣化過(guò)程中，在氣化溫度為1300-1350℃的情況下，使用40天后，停爐檢查，燒嘴端面有輕微的龜裂現(xiàn)象，但是不影響繼續(xù)使用。由于冷卻效果好，該燒嘴的實(shí)際使用壽命可達(dá)60天。

如圖3所示的現(xiàn)有技術(shù)的氣化噴嘴(與圖2所示的氣化噴嘴相比，圖3所示的氣化噴嘴中環(huán)形冷卻水通道3’中未設(shè)置作為內(nèi)構(gòu)件的擾流件和湍流塊)的冷卻過(guò)程如下：

冷卻水依次經(jīng)冷卻水進(jìn)水管和冷卻水進(jìn)口1’輸入環(huán)形冷卻水通道3’內(nèi)，然后直接經(jīng)冷卻水出口2’和冷卻水出水管輸出。

對(duì)比例1

在使用條件與實(shí)施例1相同的情況下，如圖3所示的氣化噴嘴，使用40天后，燒嘴端面嚴(yán)重龜裂，無(wú)法繼續(xù)使用。

由實(shí)施例1和對(duì)比例1的比較可知，在同樣的條件下，本發(fā)明的氣化噴嘴冷卻效果好，使用壽命長(zhǎng)，這充分說(shuō)明第一擾流件和湍流塊的設(shè)置，能夠提高氣化噴嘴的冷卻效果，同時(shí)也使冷卻端面上內(nèi)外圈的溫度差降低，從而延長(zhǎng)氣化噴嘴的使用壽命。