煤氣化作為煤基化工中最重要的技術(shù)之一，雖然在世界上已有200多年的歷史，但大型煤氣化技術(shù)目前仍然是能源和化工領(lǐng)域的高新技術(shù)。煤氣化是煤化工的關(guān)鍵技術(shù)和必不可少的手段。20世紀(jì)90年代以來，我國利用引進(jìn)技術(shù)建成了一批國際上先進(jìn)的德士古水煤漿加壓氣化裝置用于生產(chǎn)合成氨和甲醇，通過在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷地摸索和改造，國內(nèi)已基本掌握了該項技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上，有關(guān)單位開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的水煤漿氣流床加壓氣化專有技術(shù)和專利技術(shù)。
頂置單燒嘴氣流床水煤漿加壓氣化是目前國內(nèi)技術(shù)最為成熟、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)最為豐富的大型煤氣化技術(shù)，在該煤氣化技術(shù)中普遍采用了三流道內(nèi)外混水煤漿氣化工藝燒嘴。
筆者針對水煤漿氣流床加壓氣化裝置中應(yīng)用的三流道內(nèi)外混工藝燒嘴的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作機(jī)理、影響燒嘴正常運(yùn)行的原因進(jìn)行分析，并對燒嘴火焰長度等進(jìn)行探討，僅供業(yè)內(nèi)參考。
1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作機(jī)理
氣流床氣化的特點(diǎn)是每個煤粒均被氣流隔開，每個顆粒均能單獨(dú)膨脹、軟化、燃燒殆盡并形成熔渣，而與鄰近的顆粒毫不相干，工藝燒嘴在這其中起到了決定性作用。典型的三流道內(nèi)外混工藝燒嘴總體結(jié)構(gòu)見圖1。放大后燒嘴噴頭部位剖面見圖2。
3個套管構(gòu)成了氧氣和水煤漿的3個流道，中間噴頭比外部大噴頭軸向內(nèi)縮幾個毫米，而內(nèi)部小噴頭比外部大噴頭軸向內(nèi)縮幾十毫米。氧氣既是參加氣化反應(yīng)的主要元素之一，又是水煤漿的霧化劑。氧氣分為中心氧和外環(huán)氧兩部分，分別通過2個流道到達(dá)燒嘴噴頭部位。自管口N3進(jìn)入的水煤漿流經(jīng)中間管與中心管形成的環(huán)隙首先與來自管口N4流經(jīng)中心管管內(nèi)的中心氧在燒嘴頭部內(nèi)腔中的小型混合室里以一定交角相互撞擊，實(shí)現(xiàn)預(yù)混合。中間噴頭內(nèi)腔與小噴頭外部輪廓組成的這個小型混合室呈逐漸收縮結(jié)構(gòu)，在高速氧氣流的沖擊、碰撞和攜帶作用下，水煤漿與氧氣在這里發(fā)生湍混，煤與氧氣的質(zhì)點(diǎn)除了有向前的運(yùn)動外，還產(chǎn)生徑向位移，高黏度水煤漿被初步霧化。氧氣、水、煤粉顆粒的混合湍流噴出中間噴頭時，又受到了來自管口N2的外環(huán)氧的沖擊、剪切和摩擦等作用，氣液固三相流之間發(fā)生劇烈碰撞、合并、穿插和分離，已經(jīng)被初步霧化的水煤漿義....
