一种冷却蒸氧喷嘴的制作方法

本实用新型属于气化炉喷嘴技术领域，具体涉及一种冷却蒸氧喷嘴。

背景技术：

固定床碎煤熔渣加压气化技术属于液态排渣的气化炉，煤从顶部由煤锁间歇进入气化炉，蒸汽、氧气形成的气化剂从气化炉下部的蒸氧喷嘴以一定的相同角度喷入炉内，在中心处形成富氧燃烧区，该区域平均温度1500℃左右，最高可达2200℃左右，该富氧燃烧区为气化炉运行提供热源，需要连续喷入蒸汽、氧气，喷嘴须长期在高温环境下运行；同时喷嘴须插入煤块堆中，煤在向下移动时对喷嘴有磨蚀；因此该喷嘴须具备抗高温、抗磨蚀的能力，而高效冷却是解决问题的好办法。同理，在能源、环保、冶金、石油、化工等工业领域，也需要高效冷却蒸氧喷嘴，以适应类似的高温、磨蚀运行环境。

现有技术中公开的喷嘴，如zl201620077565.4公开了一种新型鼓风口氧气烧嘴，该烧嘴为铸铜件+头部夹套水冷却结构，加强了头部冷却，但铸铜件与头部夹套结合部加工难大，冷却效果不好，该处容易造成损坏；zl201721866533.3公开了一种头部采用冲击冷却的鼓风口氧气烧嘴，在“一种新型鼓风口氧气烧嘴”专利的基础上改进了头部夹套结构，改善了头部冷却，但仍然未解决铸铜件与头部夹套结合部冷却效果差的问题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供一种冷却蒸氧喷嘴，解决现有的冷却蒸氧喷嘴冷却效果不佳或仅局部冷却的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种冷却蒸氧喷嘴，包括用于喷射气体的喷嘴单元和用于冷却喷嘴单元的冷却单元，喷嘴单元包括主喷管，主喷管的一端设置有气体入口，另一端为喷嘴头部，所述的冷却单元包括进水管体、出水管体、套设在喷嘴头部侧的主喷管上的外壳，所述的外壳与主喷管之间设置有集水腔，所述的集水腔中设置有将集水腔沿径向分割为内腔体和外腔体的隔水件，所述的内腔体和外腔体连通，所述的进水管体与外腔体连通，所述的出水管体与内腔体连通。

具体的，所述的隔水件包括第一隔水件和第二隔水件，第一隔水件套设在喷嘴头部，第一隔水件和第二隔水件无缝隙对接；第二隔水件与主喷管管壁、外壳内壁之间均设置有间隙，第一隔水件的内面一部分与喷嘴头部接触，另一部分与主喷管管壁之间设置有间隙，第一隔水件与喷嘴头部的接触处设置有供冷却水流动的第一开槽，第一隔水件与外壳的接触处设置有供冷却水流通的第二开槽，所述的第一开槽和第二开槽贯通，所述的第二隔水件与外壳内壁间的间隙、第二开槽形成所述的外腔体，所述的第二隔水件与主喷管管壁间的间隙、第一隔水与主喷管管壁间的间隙、第二开槽形成所述的内腔体。

具体的，所述的第一隔水件通过支撑件支撑在主喷管外，支撑件沿主喷管周向均布有多个。

具体的，所述的第一开槽和第二开槽绕第一隔水件周向均匀设置有多个，其中第一开槽设置在第一隔水件上，第二开槽设置在外壳内壁上。

具体的，所述的第一隔水件为舌状结构体，所述的第二隔水件为管壁结构。

进一步的，外壳内部的主喷管上设置有膨胀节，膨胀节位于主喷管的中间位置。

进一步的，所述的主喷管的气体入口端设置有观察口法兰、气体入口法兰、进水管法兰、出水管法兰，主喷管上设置有用于安装该喷嘴的安装法兰，其中，观察口法兰和安装法兰同轴设置；气体入口法兰、进水管法兰、出水管法兰分别设置在主喷管周围，且均垂直于主喷管轴线。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型改变传统的盘管式冷却方法，冷却单元全部采用水夹套形式，增加冷却水与外壳、冷却水与主喷管管体的接触换热面积，同时冷却水流速也增加，达到强制换热、高效冷却的目的。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的喷嘴的整体结构示意图。

图2是图1的左视图。

图3是外壳与第一隔水件接触面处剖视图。

图4是头部外壳与第一隔水件接触面处剖视图。

图5是头部外壳与第一隔水件的局部放大图。

图中各标号表示为：1-喷嘴单元，2-冷却单元，3-观察口法兰，4-气体入口法兰，5-进水管法兰，6-出水管法兰，7-安装法兰；

101-主喷管，102-气体入口，103-喷嘴头部；

201-进水管体，202-出水管体，203-外壳，204-集水腔，205-内腔体，206-外腔体，207-隔水件，208-第一隔水件，209-第二隔水件，210-第一开槽，211-第二开槽，212-支撑件，213-膨胀节；

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

本实用新型的喷嘴可用于固定床碎煤熔渣加压气化炉中，通过该喷嘴向炉内喷入气化炉运行所需的气化剂—氧蒸混合气。也可适用于将煤粉、渣油、重油以及醇类等气液固介质喷入炉内，也可作为能源、环保、冶金、石油、化工等工业领域的工业装置中向高温环境中喷入介质的喷嘴。

以下给出本实用新型的具体实施方式，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“内、外”是指以相应附图的轮廓为基准定义的。

如图1所示，本实用新型给出一种冷却蒸氧喷嘴，该喷嘴包括用于喷射气体的喷嘴单元1和用于冷却喷嘴单元的冷却单元2。

其中，喷嘴单元1包括主喷管101，主喷管101的一端设置有气体入口102，另一端为喷嘴头部103。

冷却单元2包括进水管体201、出水管体202、套设在喷嘴头部侧的主喷管101上的外壳203。外壳203内部不设置盘管结构，全部采用水夹套结构。

具体的，在本实用新型的一个实施例中，外壳203整体为具有一定厚度的套筒，套筒的两端设置有与主喷管101外径匹配的通过，套筒的两端均通过焊接的方式与主喷管101固定，该外壳203的形状可根据需要设计，比如在本实施例中，外壳由一个一端开放的直套筒和半球形外壳焊接组装而成，半球形外壳位于喷嘴头部，并于喷嘴头部边缘处焊接。

外壳203与主喷管101之间设置有用于集水的集水腔204，集水腔204中设置有将集水腔沿径向分割为内腔体205和外腔体206的隔水件207，且内腔体205和外腔体206连通。具体的，在本实用新型的具体实施例中，隔水件207包括第一隔水件208和第二隔水件209，第一隔水件208套设在喷嘴头部103，第一隔水件208和第二隔水件209无缝隙对接。具体的，第一隔水件208为舌状结构体，第二隔水件209为管壁结构，第二隔水件209为管壁，可通过焊接的方式固定在具有一定厚度的第一隔水件208侧部，管壁另一端通过焊接的方式固定在壳体上。

第二隔水件209与主喷管101管壁、外壳203内壁之间均设置有间隙，第一隔水件208的内面一部分与喷嘴头部103接触，另一部分与主喷管101管壁之间设置有间隙，第一隔水件208与喷嘴头部103的接触处设置有供冷却水流动的第一开槽210(如图4所示)，第一隔水件208与外壳203的接触处设置有供冷却水流通的第二开槽211(如图3所示)，第一开槽210和第二开槽211贯通，第二隔水件209与外壳203内壁间的间隙、第二开槽211形成外腔体206，第二隔水件209与主喷管101管壁间的间隙、第一隔水208与主喷管101管壁间的间隙、第二开槽211形成内腔体205。

由于舌状第一隔水件厚度较小的一端与主喷管101之间存在一定间隙，因此，在主喷管101外设置一个支撑件212支撑第一隔水件，如图1所示，支撑体沿主喷管101周向均匀分布有多个，在本实施例中，支撑体有四个。

进水管体201与外腔体206连通，出水管体202与内腔体205连通。如图1所示，在本实用新型的一个具体实施例中，进水管体201和出水管体202盘绕在主喷管101的缩径处。

以蒸氧混合气为例，蒸氧混合气由气体入口102进入主喷管101，经过缩径的主喷管101进行第一次提速后，再经喷嘴头部103进行第二次缩径提速后喷入炉膛内。高压冷却水由进水管体201进入外腔体206中，冷却水在外腔体206内缓冲后经第二开槽211形成的通道喷入第一开槽210中形成的通道中达到冷却喷嘴的目的，冷却水再经由主喷管101与第一隔水件208的间隙进入内腔体205中，缓冲后由出水管体202送出。

具体的，第一开槽210和第二开槽211绕第一隔水件208周向均匀设置有多个，如图3和图4所示，其中头部外壳处的第一开槽210设置在第一隔水件208上，第二开槽211设置在外壳203内壁上。可以看出，头部外壳与其他外壳上的开槽位置不一样，由于头部外壳为球面，在球面内侧开槽一方面加工难度大，另一方面，球面的换热面积已经足够大，头部外壳处的第一开槽210设置在第一隔水件208上，主要作用在于导流作用；其他外壳处的开槽设置在外壳203上，目的是增加冷却水与外壳的接触面积，即增加换热面积，同时此处外壳为圆柱形，开槽加工难度小。

作为本实用新型的一个优选实施例，外壳203内部的主喷管101上设置有膨胀节213，膨胀节213位于主喷管101的中间位置，用以消除高温造成的热应力，减少了热应力对焊缝的影响，延长喷嘴使用寿命。膨胀节具体可选波纹管。

在本实用新型的一个实施例中，为了增加本实用新型的喷嘴与其他部件的连接，如图2所示，在主喷管101的气体入口102端设置有观察口法兰3、气体入口法兰4、进水管法兰5、出水管法兰6，主喷管101上设置有用于安装该喷嘴的安装法兰7，用于将喷嘴整体安装固定到炉体上。观察口法兰3和安装法兰7同轴设置，观察口法兰3用以连接观察炉内火焰的检测装置。气体入口法兰4、进水管法兰5、出水管法兰6分别设置在主喷管101周围，且均垂直于主喷管101轴线。

在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，只要其不违背本实用新型的思想，同样应当视其为本实用新型所公开的内容。