一种带螺旋机构的工艺喷嘴的制作方法

本发明涉及煤化工，具体涉及适用于平喷对置式水煤浆气化炉工艺喷嘴的结构改进，即一种带螺旋机构的工艺喷嘴。

背景技术：

1、目前，国内煤化工厂气化炉使用的水煤浆工艺喷嘴有两种结构：一种是垂直安装于气化炉顶部的单喷嘴装置，有代表性的是80年代开始引进的德士古水煤浆顶置单工艺喷嘴加压气化技术（ge），当前在国内有180余台气化炉在运转；由于国内煤气化工艺技术不断快速发展，引进的德士古技术已逐渐被国内研发的另一种新技术所取代，即四喷嘴平喷对置式喷嘴水煤浆气化炉，该技术在国内已成为行业内的主流，当前在国内在建和在运行的已有200余台。

2、然而，四喷嘴平喷对置式喷嘴形式的水煤浆气化炉的主要缺陷在于喷嘴在气化炉中是水平设置的，由此会引起以下问题：

3、（1）在重力作用下，水煤浆固体颗粒在水平管内输送会发生不同程度的沉积，喷嘴煤浆管中的中下部磨损会比上部严重，运行后期喷嘴会出现喷射三环不同心导致煤浆雾化效果较差和局部过热的问题。

4、（2）平喷方式的重力作用方向与喷射方向垂直，对喷嘴的喷射均匀效果和撞击流有一定影响；而射流方向与气化炉的总体轴向流动方向不同，也增加了问题的复杂性，有可能把原来很好的单喷嘴流场，因斜喷或不对称流动而导致短路，造成整体流场雾化效果不好。实际情况很可能是沿气化炉轴向产生不对称流场，严重时对耐火砖造成冲刷蚀损。

5、总而言之，平喷方式的喷嘴容易造成水煤浆撞流区分散不均，从而引起炉内拱顶及喷嘴周边温度升高，对耐火砖造成抗冲刷能力减弱，导致工艺喷嘴端部温度升高，应力变形加剧，渗碳、硫的机会增加，造成喷嘴端面龟裂直至损坏。

技术实现思路

1、本发明主要适用于平喷对置式水煤浆气化炉工艺喷嘴的结构改进，不改变原工艺喷嘴尺寸及结构，通过在中心氧管外壁上加装一个螺旋机构，即具有螺旋倒向叶片的固定装置，从而改进平喷式的水煤浆固体颗粒在重力作用下所引起的水平管内沉积程度，使水煤浆的固体颗粒在管道内的分布更加均匀，减轻煤浆颗粒在喷嘴水平管道内壁中下部的磨损程度，进而提高工艺喷嘴的使用寿命，改进水煤浆喷嘴的雾化效果，有效促进气化炉内的化学反应，减少粗渣残碳含量以节约资源，增加有效气体的生成并降低炉内拱顶及喷嘴周边温度，进一步延长炉内耐火砖的使用寿命。

2、为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

3、一种带螺旋机构的工艺喷嘴，由外向内依次包括同心设置的外氧管、水煤浆管和中心氧管，所述水煤浆管和中心氧管之间加设可拆分的螺旋机构，使得水煤浆绕中心氧管螺旋旋转输送，所述螺旋机构可沿着中心氧管轴线滑动。

4、进一步地，所述螺旋机构距离外氧端面的距离范围为300~1500mm。

5、进一步地，所述螺旋机构包括螺旋叶片组、环形座、管卡、紧固螺钉，所述环形座为两组并且分别设于螺旋叶片组的前后两端，环形座通过紧固螺钉固定于中心氧管上，环形座上的凸台与螺旋叶片组上的定位缺口对应插接，所述管卡为两组并且分别卡紧于螺旋叶片组的首尾端。

6、进一步地，所述螺旋叶片组由三个相同的单螺旋叶片组合而成，三个单螺旋叶片呈120︒均布；所述环形座可均分为相同的三个弧形座，三个弧形座呈120︒均布。

7、进一步地，所述螺旋机构还包括管箍，管箍为两组并且分别箍紧于环形座上。

8、进一步地，所述螺旋叶片组的高度在水煤浆管内径和中心氧管外径之间间距的2/3。

9、进一步地，所述螺旋叶片组采用高温耐磨材质一体式加工成型，所述单螺旋叶片的长度范围为500~1500mm，其螺旋升角范围为60~85︒。

10、进一步地，所述环形座的内径由外向内具有1.5~2︒的倾斜角度。

11、本发明与现有技术相比，具有以下优点：

12、本发明一种带螺旋机构的工艺喷嘴，改进平喷式水煤浆固体颗粒在重力作用下所引起的水平管内沉积程度，使水煤浆的固体颗粒在管道内的分布更加均匀，减轻煤浆颗粒在喷嘴水平管道内壁中下部的磨损程度，进而提高工艺喷嘴的使用寿命，改进水煤浆喷嘴的雾化效果，有效促进气化炉内的化学反应，减少粗渣残碳含量以节约资源，增加有效气体的生成并降低炉内拱顶及喷嘴周边温度，进一步延长炉内耐火砖的使用寿命。具体如下：

13、（一）是由于水煤浆通过螺旋叶片产生一定量的旋转势能，使煤浆在中心氧管与煤浆管之间的间隙内旋方向输送水煤浆，不会因水平放置工艺喷嘴使煤浆原液自重产生偏喷现象。

14、（二）是由于旋转的煤浆原液在喷放后呈螺旋扩散的动能趋势，增加了四台工艺喷嘴喷放煤浆原液中固体颗粒的碰撞机会，也增加了煤浆原液固体颗粒的悬浮时间，从而更有利于气化炉内的化学反应。

15、（三）是由于旋转的煤浆原液在喷放后呈螺旋扩散的动能趋势，其煤浆原液中的固体颗粒对管壁的磨损由轴向拉伸变为旋转轴向磨损，使得煤浆颗粒在喷放时，颗粒从切线方向喷出，从而避免了煤浆原液中固体颗粒对外氧口部的直接磨损。

16、（四）是由于旋转的煤浆原液在喷放后呈螺旋扩散的动能趋势，其煤浆原液在旋转输送中产生离心力的作用，使煤浆原液中的水分更加贴合煤浆管内壁，在喷放中带走煤浆头部受到炉体内的热辐射。

17、（五）是由于螺旋机构的安装可以有效降低高速气体通过中心氧管产生的振动。

技术特征：

1.一种带螺旋机构的工艺喷嘴，由外向内依次包括同心设置的外氧管、水煤浆管和中心氧管，其特征在于：所述水煤浆管和中心氧管之间加设可拆分的螺旋机构，使得水煤浆绕中心氧管螺旋旋转输送，所述螺旋机构可沿着中心氧管轴线滑动。

2.根据权利要求1所述的一种带螺旋机构的工艺喷嘴，其特征在于：所述螺旋机构距离外氧端面的距离范围为300~1500mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种带螺旋机构的工艺喷嘴，其特征在于：所述螺旋机构包括螺旋叶片组、环形座、管卡、紧固螺钉，所述环形座为两组并且分别设于螺旋叶片组的前后两端，环形座通过紧固螺钉固定于中心氧管上，环形座上的凸台与螺旋叶片组上的定位缺口对应插接，所述管卡为两组并且分别卡紧于螺旋叶片组的首尾端。

4.根据权利要求3所述的一种带螺旋机构的工艺喷嘴，其特征在于：所述螺旋叶片组由三个相同的单螺旋叶片组合而成，三个单螺旋叶片呈120︒均布；所述环形座可均分为相同的三个弧形座，三个弧形座呈120︒均布。

5.根据权利要求4所述的一种带螺旋机构的工艺喷嘴，其特征在于：所述螺旋机构还包括管箍，管箍为两组并且分别箍紧于环形座上。

6.根据权利要求4所述的一种带螺旋机构的工艺喷嘴，其特征在于：所述螺旋叶片组的高度在水煤浆管内径和中心氧管外径之间间距的2/3。

7.根据权利要求4所述的一种带螺旋机构的工艺喷嘴，其特征在于：所述螺旋叶片组采用高温耐磨材质一体式加工成型，所述单螺旋叶片的长度范围为500~1500mm，其螺旋升角范围为60~85︒。

8.根据权利要求4所述的一种带螺旋机构的工艺喷嘴，其特征在于：所述环形座的内径由外向内具有1.5~2︒的倾斜角度。

技术总结本发明提供一种带螺旋机构的工艺喷嘴，由外向内依次包括同心设置的外氧管、水煤浆管和中心氧管，所述水煤浆管和中心氧管之间加设可拆分的螺旋机构，使得水煤浆绕中心氧管螺旋旋转输送，所述螺旋机构可沿着中心氧管轴线滑动。本发明的优点为：改进平喷式水煤浆固体颗粒在重力作用下所引起的水平管内沉积程度，使水煤浆的固体颗粒在管道内的分布更加均匀，减轻煤浆颗粒在喷嘴水平管道内壁中下部的磨损程度，进而提高工艺喷嘴的使用寿命，改进水煤浆喷嘴的雾化效果，有效促进气化炉内的化学反应，减少粗渣残碳含量以节约资源，增加有效气体的生成并降低炉内拱顶及喷嘴周边温度，进一步延长炉内耐火砖的使用寿命。技术研发人员：王晓伟,闫洪明,崔史伟,惠磊,相博,任永,陈嘉兴,王鹏伟,刘会,谢磊,严新超,海煜飞受保护的技术使用者：陕西鑫立喷嘴研制开发有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/22