实施例1
《一种用于气流床气化炉的粉煤燃烧器》粉煤燃烧器的一个优选方案见图1,包括中心管1和同心地包围该中心管的外围管2,中心管1和外围管2在靠近向火面的一侧锥形地收缩,中心管1为氧化剂通道,中心管1外壁和外围管2内壁形成的环形通道为粉煤通道,外围管2为双层结构的冷却水夹套,冷却水由冷却水进口13首先进入夹套内层,后经外围管2喷头部位的狭窄通道进入夹套外侧并由冷却水出口14流出。图2是图1中粉煤燃烧器喷头剖面放大图,其中,中心管1喷头的内收缩半角α为10°,外侧倾角β为70°,外围管2喷头的内收缩半角ε为15°,中心管1喷头直段高度h1与中心管1喷口直径d的比例为h1:d=0.5,中心管1与外围管2喷口端面的距离h2与中心管1喷口直径d的比例为h2:d=0.1。
实施例2
该发明粉煤燃烧器的另一个优选方案为,粉煤燃烧器包括中心管1和同心地包围该中心管的外围管2,中心管1和外围管2在靠近向火面的一侧锥形地收缩,中心管1为氧化剂通道,中心管1外壁和外围管2内壁形成的环形通道为粉煤通道,外围管2为双层结构的冷却水夹套,冷却水由冷却水进口13首先进入夹套内层,后经外围管2喷头部位的狭窄通道进入夹套外侧并由冷却水出口14流出。其中,中心管1喷头的内收缩半角α为20°,外侧倾角β为80°,外围管2喷头的内收缩半角ε为25°,中心管1喷头直段高度h1与中心管1喷口直径d的比例为h1:d=2,中心管1与外围管2喷口端面的距离h2与中心管1喷口直径d的比例为h2:d=0.5。
实施例3
该发明粉煤燃烧器的另一个优选方案为,粉煤燃烧器包括中心管1和同心地包围该中心管的外围管2,中心管1和外围管2在靠近向火面的一侧锥形地收缩,中心管1为氧化剂通道,中心管1外壁和外围管2内壁形成的环形通道为粉煤通道,外围管2为双层结构的冷却水夹套,冷却水由冷却水进口13首先进入夹套内层,后经外围管2喷头部位的狭窄通道进入夹套外侧并由冷却水出口14流出。其中,中心管1喷头的内收缩半角α为15°,外侧倾角β为75°,外围管2喷头的内收缩半角ε为20°,中心管1喷头直段高度h1与中心管1喷口直径d的比例为h1:d=1,中心管1与外围管2喷口端面的距离h2与中心管1喷口直径d的比例为h2:d=0.2。
对比例1
该发明粉煤燃烧器的一个对比方案为,对比方案的粉煤燃烧器尺寸参数中,中心管1喷头的外侧倾角β为85°,其它参数与实施例3中相同。
对比例2
该发明粉煤燃烧器的另一个对比方案为,对比方案的粉煤燃烧器尺寸参数中,中心管1喷头的外侧倾角β为60°,其它参数与实施例3中相同。
对比例3
该发明粉煤燃烧器的另一个对比方案为,对比方案的粉煤燃烧器尺寸参数中,中心管1喷头的外侧倾角β为50°,其它参数与实施例3中相同。
实施例4
实施例1至3以及对比例1至3中的各个燃烧器的运行周期对比。以氧气(纯度为99.6%)为氧化剂,氮气为粉煤载气,载气粉煤流速为8米/秒。运行一定周期后的效果评价见下表:
实施例1 |
实施例2 |
实施例3 |
对比例1 |
对比例2 |
对比例3 |
|
运行周期 |
60天 |
90天 |
90天 |
90天 |
30天 |
30天 |
喷头磨损程度 |
较轻 |
轻 |
轻 |
轻 |
重 |
较重 |
气化炉可实现的最大负荷 |
90% |
90% |
110% |
70% |
70% |
60% |
干基有效气成份(CO H2)% |
89% |
90% |
91% |
88% |
86% |
86% |
效果评价 |
可接受 |
较优 |
最优 |
不能接受 |
不能接受 |
不能接受 |
实施例5
该发明粉煤燃烧器的另一个优选方案为,粉煤燃烧器包括中心管1和同心地包围该中心管的外围管2,中心管1和外围管2在靠近向火面的一侧锥形地收缩,中心管1为氧化剂通道,中心管1外壁和外围管2内壁形成的环形通道为粉煤通道,外围管2为双层结构的冷却水夹套,冷却水由冷却水进口13首先进入夹套内层,后经外围管2喷头部位的狭窄通道进入夹套外侧并由冷却水出口14流出。其中,中心管1喷头的内收缩半角α为15°,外侧倾角β为75°,外围管2喷头的内收缩半角ε为20°,中心管1喷头直段高度h1与中心管1喷口直径d的比例为h1:d=1,中心管1与外围管2喷口端面的距离h2与中心管1喷口直径d的比例为h2:d=0.2。
所述中心管1喷头直段上方的内壁面上设置若干条在同一条圆周线上均匀分布的导流片3,导流片的结构见图3。所述导流片3与中心管1的轴向夹角θ为20°。
实施例6
该发明粉煤燃烧器的另一个优选方案为,粉煤燃烧器包括中心管1和同心地包围该中心管的外围管2,中心管1和外围管2在靠近向火面的一侧锥形地收缩,中心管1为氧化剂通道,中心管1外壁和外围管2内壁形成的环形通道为粉煤通道,外围管2为双层结构的冷却水夹套,冷却水由冷却水进口13首先进入夹套内层,后经外围管2喷头部位的狭窄通道进入夹套外侧并由冷却水出口14流出。其中,中心管1喷头的内收缩半角α为15°,外侧倾角β为75°,外围管2喷头的内收缩半角ε为20°,中心管1喷头直段高度h1与中心管1喷口直径d的比例为h1:d=1,中心管1与外围管2喷口端面的距离h2与中心管1喷口直径d的比例为h2:d=0.2。
所述中心管1喷头直段上方的内壁面上设置若干条在同一条圆周线上均匀分布的导流片3,导流片的结构见图3。所述导流片3与中心管1的轴向夹角为20°。
粉煤进口11与粉煤燃烧器的轴向呈一定角度设置在粉煤通道上,通过分配器12与3根与中心管1轴向平行的粉煤输送管5相通,所述3根粉煤输送管5在同一圆周上均匀分布在粉煤通道中,3根粉煤输送管的截面分布图见图5。
粉煤输送管5下部设置螺旋形导流室4,粉煤输送管5与螺旋形导流室4相通。粉煤输送管5和螺旋形导流室4的结构见图7,螺旋形导流室4的展开图见图8。
所述螺旋形导流室4由一条上部螺旋方形管6、一条下部螺旋方形管7和一条连接两条螺旋方形管的接片8围成,所述接片8的一端连接在最短的粉煤输送管出口处,另一端与下部螺旋方形管7相接,两条螺旋方形管6和7平行延伸,且与粉煤输送管5的轴向夹角γ为40°,接片8与粉煤输送管5的轴向夹角δ为20°。螺旋方形管6、螺旋方形管7以及接片8的螺旋方向与中心管1喷头直段上方的导流片3的螺旋方向相同。
该实施例中,粉煤输送管也可设置成2根或4根,其截面分布图分别见图4和图6。
实施例7
图9是应用该发明粉煤燃烧器的气化炉顶的燃烧器分布图。在气化炉顶部安装有三个该发明的粉煤燃烧器9,所述三个粉煤燃烧器9在一条圆周线上平均分布且于气化炉的轴线平行,所述三个粉煤燃烧器所在圆周的圆心处安装点火燃烧器10。