【】本发明涉及煤化工的，特别是水煤浆气流床煤气化的。
背景技术
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背景技术：
1、煤碳气化技术即在一定温度和压力下利用气化剂与煤碳反应生成洁净合成气(co2、co和h2的混合物)的技术。煤碳气化技术是实现煤碳洁净利用的关键，为煤基化学品(如合成氨、甲醇和烯烃等)、整体煤气化联合循环发电(igcc)、煤基多联产以及直接还原炼铁等系统的龙头技术。
2、气流床煤气化技术是当前世界上最先进的清洁煤技术之一，被称为绿色煤碳技术。工艺烧嘴是气流床煤气化技术的核心装备，决定了气流床气化炉运行的稳定性和经济性。以所用原材料形态为标准，气流床煤气化技术分为粉煤技术和水煤浆技术。水煤浆工艺烧嘴以煤浆和氧气通道为标准区分，当前主流技术为三通道和四通道；以煤浆和氧气混合方式为标准，分为预膜式和预混式。
3、不论是预膜式还是预混式三通道水煤浆工艺烧嘴，高气化压力(设计压力不低于6.5mpa)下都存在运行稳定性差、运行周期短和煤质适应性差的行业难题。运行稳定性差是指工艺烧嘴煤浆压差不稳定，压差波动幅度大，导致气化炉运行不稳定，有效气减产，碳转化率降低，碳排放增加。该技术难题被认为“无法解决”。运行周期短和煤质适应性差，是指6.5mpa及以上气化压力，水煤浆工艺烧嘴单周期多数为60-70天；如果煤质不适应，则缩短为30天左右，不同的煤质，烧嘴运行稳定性和运行周期差异极大。因此，消除煤浆压差波动，延长运行周期和增强煤质适应性，是当前煤化工行业的热切期待。
技术实现思路
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技术实现要素：
1、本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出可消除煤浆压差波动的盘管式水煤浆工艺烧嘴，能够辅助实现水煤浆气流床气化系统的长周期稳定运行。
2、为实现上述目的，本发明提出了可消除煤浆压差波动的盘管式水煤浆工艺烧嘴，包括喷嘴本体，所述喷嘴本体由从轴心侧至轴外侧逐层嵌套的中心氧喷嘴、水煤浆喷嘴和外环氧喷嘴共同构成，所述外环氧喷嘴的外周绕有循环冷却水盘管，所述外环氧喷嘴的喷氧端头由至少两种不同的材料复合制成且复合层数为至少两层，所述喷氧端头包含至少一种低热膨胀系数材料，所述低热膨胀系数材料与相邻材料之间通过冶金的方式相结合。
3、作为优选，所述喷嘴本体采用预膜式喷嘴结构或预混式喷嘴结构。
4、更进一步的，当所述复合层数为两层时，所述喷氧端头由基层和设置在基层的外氧端面的强化层共同构成；当所述复合层数为三层时，所述喷氧端头由基层、设置在基层的外氧端面的强化层和设置在强化层的外氧端面的覆膜层共同构成或者由基层、设置在基层的外氧端面的强化层和可与基层一起包覆强化层的包覆层共同构成；所述覆膜层与基层可非同一种材料制成但是必须能够形成冶金结合。
5、再进一步的，所述外环氧喷嘴的外环氧喷口为尖角式喷口或者管式喷口，所述尖角式喷口呈内径从内至外逐渐收窄的倒圆台形，所述管式喷口呈内径从内至外均一的圆柱形。
6、作为优选，还包括耐火套，所述耐火套套设在外环氧喷嘴的外周且可部分遮盖喷氧端头。
7、更进一步的，所述耐火套采用与气化炉的烧嘴砖材质相同或者相近的高铬、中铬或者低铬的刚玉浇注料制成。
8、再进一步的，所述外环氧喷嘴之上嵌有若干圈骨架环。
9、再进一步的，所述耐火套的通道出口的横截面呈依次连接的双梯形，靠内侧的所述梯形的锥角α不小于68°，靠外层的所述梯形的锥角β不小于100°，靠内侧的所述梯形与喷氧端头的间距不小于10mm，遮盖在所述喷氧端头之外的部分耐火套的厚度不超过30mm，所述耐火套与烧嘴砖的间距控制在5～15mm。
10、作为优选，还包括耐火棉和耐火砖，所述喷嘴本体通过喷嘴身体间接式接入氧气和水煤浆，所述喷嘴身体的外周由耐火棉和耐火砖依次包裹。
11、更进一步的，所述耐火砖为与烧嘴砖材质相同或者相近的高铬砖、中铬砖或者低铬砖。
12、本发明的有益效果：
13、1)通过采用至少两种不同的材料复合制成喷嘴本体的外环氧喷嘴的喷氧端头，又令复合层数为至少两层，可减少喷氧端头在使用过程中的应力、应变的变化，保证外环氧喷嘴在使用过程中不变形，从而在根本上减轻乃至消除煤浆压差波动，令水煤浆气流床气化系统能够长周期稳定运行；
14、2)通过在外环氧喷嘴的外周直接套设耐火套并使耐火套部分遮盖喷氧端头，又在位于喷嘴本体的尾部的喷嘴身体之外依次包裹耐火棉和耐火砖，可使耐火套、耐火棉和耐火砖分别在不同部位于气化炉与喷嘴本体之间起到隔温、隔氧和隔火焰的作用，从而一方面降低喷嘴本体的工作温度波动，另一方面减少带火焰的高氧环境对喷嘴本体的不良腐蚀冲刷；
15、3)通过将与烧嘴砖材质相同或者相近的高铬、中铬或者低铬的刚玉浇注料与骨架环相结合以浇筑形成耐火套，又采用与烧嘴砖材质相同或者相近的高铬砖、中铬砖或者低铬砖作为耐火砖，可有效延长耐火套和耐火砖的使用寿命，降低气流床水煤浆气化系统因耐火套和耐火砖更换而停机的频率，进一步提高生产效益；
16、4)通过将耐火套的通道出口设置为具有特殊尺寸且横截面呈依次连接的双梯形，特殊控制耐火套遮盖在喷氧端头之外的部分的厚度以及耐火套与烧嘴砖的间距，从而可在消除煤浆压差波动、降低加工难度和加工成本之间形成有效平衡。
17、本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
1.可消除煤浆压差波动的盘管式水煤浆工艺烧嘴，其特征在于：包括喷嘴本体(1)，所述喷嘴本体(1)由从轴心侧至轴外侧逐层嵌套的中心氧喷嘴(11)、水煤浆喷嘴(12)和外环氧喷嘴(13)共同构成，所述外环氧喷嘴(13)的外周绕有循环冷却水盘管(131)，所述外环氧喷嘴(13)的喷氧端头由至少两种不同的材料复合制成且复合层数为至少两层，所述喷氧端头包含至少一种低热膨胀系数材料，所述低热膨胀系数材料与相邻材料之间通过冶金的方式相结合。
2.如权利要求1所述的可消除煤浆压差波动的盘管式水煤浆工艺烧嘴，其特征在于：所述喷嘴本体(1)采用预膜式喷嘴结构或预混式喷嘴结构。
3.如权利要求2所述的可消除煤浆压差波动的盘管式水煤浆工艺烧嘴，其特征在于：当所述复合层数为两层时，所述喷氧端头由基层(132)和设置在基层(132)的外氧端面的强化层(133)共同构成；当所述复合层数为三层时，所述喷氧端头由基层(132)、设置在基层(132)的外氧端面的强化层(133)和设置在强化层(133)的外氧端面的覆膜层(134)共同构成或者由基层(132)、设置在基层(132)的外氧端面的强化层(133)和可与基层(132)一起包覆强化层(133)的包覆层(135)共同构成；所述覆膜层(134)与基层(132)可非同一种材料制成但是必须能够形成冶金结合。
4.如权利要求3所述的可消除煤浆压差波动的盘管式水煤浆工艺烧嘴，其特征在于：所述外环氧喷嘴(13)的外环氧喷口(136)为尖角式喷口或者管式喷口，所述尖角式喷口呈内径从内至外逐渐收窄的倒圆台形，所述管式喷口呈内径从内至外均一的圆柱形。
5.如权利要求1所述的可消除煤浆压差波动的盘管式水煤浆工艺烧嘴，其特征在于：还包括耐火套(2)，所述耐火套(2)套设在外环氧喷嘴(13)的外周且可部分遮盖喷氧端头。
6.如权利要求5所述的可消除煤浆压差波动的盘管式水煤浆工艺烧嘴，其特征在于：所述耐火套(2)采用与气化炉的烧嘴砖(3)材质相同或者相近的高铬、中铬或者低铬的刚玉浇注料制成。
7.如权利要求6所述的可消除煤浆压差波动的盘管式水煤浆工艺烧嘴，其特征在于：所述外环氧喷嘴(13)之上嵌有若干圈骨架环。
8.如权利要求6所述的可消除煤浆压差波动的盘管式水煤浆工艺烧嘴，其特征在于：所述耐火套(2)的通道出口的横截面呈依次连接的双梯形，靠内侧的所述梯形的锥角α不小于68°，靠外层的所述梯形的锥角β不小于100°，靠内侧的所述梯形与喷氧端头的间距不小于10mm，遮盖在所述喷氧端头之外的部分耐火套(2)的厚度不超过30mm，所述耐火套(2)与烧嘴砖(3)的间距控制在5～15mm。
9.如权利要求1所述的可消除煤浆压差波动的盘管式水煤浆工艺烧嘴，其特征在于：还包括耐火棉(6)和耐火砖(7)，所述喷嘴本体(1)通过喷嘴身体间接式接入氧气和水煤浆，所述喷嘴身体的外周由耐火棉(6)和耐火砖(7)依次包裹。
10.如权利要求9所述的可消除煤浆压差波动的盘管式水煤浆工艺烧嘴，其特征在于：所述耐火砖(7)为与烧嘴砖(3)材质相同或者相近的高铬砖、中铬砖或者低铬砖。
