1.本实用新型涉及煤化工技术领域，具体而言，本实用新型涉及煤气化烧嘴水冷夹套及气化炉。


背景技术：

2.煤气化是煤制化学品(合成氨、甲醇、乙二醇等)、煤制油、煤制氢、整体煤气化联合循环发电(igcc)、气化联合燃料电池发电(igfc)的关键核心技术，对于缓解我国能源供应压力，保障国家能源安全具有重要意义。煤气化烧嘴是气化炉的核心设备，其作用是将气化原料和气化剂连续稳定地输送至气化炉，并使之在气化炉内充分混合，进而发生气化反应。烧嘴结构设计的合理与否直接关系到气化炉的安全运行和反应效率，对气化炉的整体性能产生至关重要的影响。
3.由于气化炉内反应温度高(1500℃以上)，气化压力高(4～6mpa)，而且气化反应为煤粉和氧气之间的剧烈化学反应，会产生大量飞灰颗粒和h2s、hcl等腐蚀性气体，因此，烧嘴端面极易因高温、磨损和腐蚀而产生裂纹，影响烧嘴使用寿命，其中，高温导致的材料性能下降是烧嘴开裂的主要原因。因此，需要在烧嘴外层设置冷却夹套，对烧嘴端面进行冷却。
4.传统的水冷夹套大致有两种，一种为盘管式结构，这种结构由于采用弯曲的卷管，使用过程中易出现水冷管断裂的现象，影响烧嘴正常运行，且其端部为一结构简单的水冷腔，冷却效果不佳。另一种为套管式结构，采用套管形成冷却水的进水和出水通道，烧嘴头部用端盖进行密封。应该注意到的是，这两种传统水冷夹套的端部都只是一个简单的空腔室，内表面换热面积有限，未能对烧嘴端部起到较好的冷却作用，而烧嘴端部是最容易受热失效并产生裂纹的区域。由此可见，现有的煤气化烧嘴水冷夹套仍有待改进。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出煤气化烧嘴水冷夹套及气化炉。该煤气化烧嘴水冷夹套的端盖内侧设有换热结构，具有换热面积大、冷却效果好、热应力分布合理、使用寿命长等优点。
6.在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种煤气化烧嘴水冷夹套。根据本实用新型的实施例，该煤气化烧嘴水冷夹套包括：套管和端盖；所述套管包括由内至外依次套设的内套管、隔流管和外套管；所述端盖设在所述套管的一端；所述端盖包括内壁、外壁和端板；所述内壁与所述内套管相连，所述外壁与所述外套管相连；所述内壁和所述外壁的内侧设有侧壁换热结构，所述端板内侧分布有多个凸起的端面换热结构。
7.根据本实用新型上述实施例的煤气化烧嘴水冷夹套，外套管与隔流管之间的腔室可作为冷却水的进水通道，内套管与隔流管之间的腔室可作为冷却水的出水通道。冷却水由外套管与隔流管之间进入夹套，经过端盖，由内套管与隔流管之间的腔室流出。端盖内侧设置换热结构，可以显著提高端盖的换热面积，从而提高冷却效果。同时，采用端盖内的换
热结构设计，热应力分布合理，可以进一步延长水冷夹套的使用寿命。
8.任选的，所述隔流管伸入所述端盖内。
9.任选的，所述侧壁换热结构为肋片。
10.任选的，所述端面换热结构为圆柱体、圆锥体或棱柱体。
11.任选的，所述棱柱体为直三棱柱或直四棱柱。
12.任选的，所述棱柱体为直六棱柱，且直六棱柱底面上的一个角的角度大于180度，且其对角的开口方向指向所述端板的中心。
13.任选的，沿所述端板由中心至外的方向，所述棱柱体的底面面积逐渐增大。
14.任选的，所述端面换热结构覆盖所述端板内表面面积的60％～80％。
15.任选的，所述端面换热结构的高度为3～5mm。
16.在本实用新型的另一方面，本实用新型提出了一种气化炉。根据本实用新型的实施例，该气化炉包括煤气化烧嘴，所述煤气化烧嘴上套设有上述实施例的煤气化烧嘴水冷夹套。该气化炉中的煤气化烧嘴通过采用上述实施例的水冷夹套，具有冷却效果好、稳定性高等优点。
17.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
18.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
19.图1是根据本实用新型一个实施例的煤气化烧嘴水冷夹套的剖面结构示意图；
20.图2是根据本实用新型一个实施例的煤气化烧嘴水冷夹套中端盖的结构示意图；
21.图3是根据本实用新型一个实施例的煤气化烧嘴水冷夹套中端面换热结构的示意图；
22.图4是根据本实用新型一个实施例的煤气化烧嘴水冷夹套中端面换热结构的示意图；
23.图5是根据本实用新型一个实施例的煤气化烧嘴水冷夹套中端面换热结构的示意图；
24.图6是根据本实用新型一个实施例的煤气化烧嘴水冷夹套中端面换热结构的示意图。
具体实施方式
25.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
26.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装
置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
27.在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
28.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
30.在本实用新型的一个方面，本实用新型提出了一种煤气化烧嘴水冷夹套。下面进一步对根据本实用新型实施例的煤气化烧嘴水冷夹套进行详细描述。
31.参考图1和2，根据本实用新型的实施例，该煤气化烧嘴水冷夹包括：套管1和端盖2。套管1包括由内至外依次套设的内套管1a、隔流管1b和外套管1c。端盖2设在套管1的一端，端盖2包括内壁2a、外壁2b和端板2c；内壁2a与内套管1a相连，外壁2b与外套管1c相连；内壁2a和外壁2b的内侧设有侧壁换热结构2
‑
1，端板2c内侧分布有多个凸起的端面换热结构2
‑
2。
32.根据本实用新型的一些实施例，隔流管1b伸入端盖2内。具体的，套管1中的隔流管1b可伸入端盖2的内壁2a与外壁2b之间的腔室内。由此，可以对夹套中的冷却水起到导流作用，从而进一步有利于冷却水与端盖2充分接触，提高换热效果。
33.根据本实用新型的一些实施例，上述侧壁换热结构2
‑
1为肋片。具体的，如图1和2所示，侧壁换热结构2
‑
1可以为分布设在内壁2a和外壁2b上的环状肋片。由此，可以进一步提高冷却水的换热效果。
34.根据本实用新型的一些实施例，上述端面换热结构2
‑
2可以为圆柱体(如图3所示)、圆锥体(如图4所示)或棱柱体(如图5所示)。进一步地，根据本实用新型的一些实施例，上述棱柱体为直三棱柱或直四棱柱。由此，可以进一步提高冷却水的换热效果。
35.另外，参考图6，根据本实用新型的一些实施例，上述棱柱体为直六棱柱，且直六棱柱底面上的一个角的角度大于180度，且其对角的开口方向指向端板的中心。当端面换热结构2
‑
2采用上述直六棱柱结构设计时，优选地，沿端板由中心至外的方向，棱柱体的底面面积逐渐增大。由此，分布在端板2c内侧的端面换热结构2
‑
2呈花瓣形，冷却水的换热效果更佳。
36.根据本实用新型的一些实施例，端面换热结构2
‑
2覆盖端板2c内表面面积的60％～80％。发明人发现，如果端面换热结构2
‑
2设置的数量过多，则可能导致水冷夹套的流动阻力过大；如果端面换热结构2
‑
2设置的数量过少，则可能导致端面的换热表面积不足。
37.根据本实用新型的一些实施例，端面换热结构2
‑
2的高度可以为3～5mm。发明人发
现，如果端面换热结构2
‑
2设置的高度过大，则可能导致水冷夹套的流动阻力过大；如果端面换热结构2
‑
2设置的高度过小，则无法使冷却水在端面形成强化换热的湍流。
38.另外，需要说明的是，本实用新型的煤气化烧嘴水冷夹套中端盖2的具体加工方式并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。根据本实用新型的实施例，端盖2可以采用金属3d打印(增材制造技术)加工得到，由此，可以进一步有利于实现端盖2内侧换热结构的精细化加工。
39.综上可知，本实用新型的煤气化烧嘴水冷夹套，通过在端盖内侧设置换热结构，可以显著提高端盖的换热面积，从而提高冷却效果。同时，采用端盖内的换热结构设计，热应力分布合理，可以进一步延长水冷夹套的使用寿命。
40.在本实用新型的另一方面，本实用新型提出了一种气化炉。根据本实用新型的实施例，该气化炉包括煤气化烧嘴，所述煤气化烧嘴上套设有上述实施例的煤气化烧嘴水冷夹套。该气化炉中的煤气化烧嘴通过采用上述实施例的水冷夹套，具有冷却效果好、稳定性高等优点。
41.另外，需要说明的是，该气化炉还具有前文针对煤气化烧嘴冷却夹套所描述的全部特征和优点，在此不再一一赘述。
42.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
43.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。