水煤浆气化炉工艺烧嘴有关问题分析刘飞飞

水煤浆气化炉工艺烧嘴有关问题分析刘飞飞

刘飞飞井晓冬

陕西长青能源化工有限公司陕西宝鸡721405

摘要：当今时代，水煤浆气化工艺中，水煤浆气化炉烧嘴使用寿命是重要影响因素，对煤化工业发展带来了很大的制约。基于此，本文对水煤浆气化炉工艺烧嘴进行了简单的论述。

关键词：水煤浆气化炉；工艺烧嘴；问题

引言

工业生产中，水煤浆气化炉是非常重要的设备，应用比较广泛，其烧嘴是整个气化炉的重要构成，烧嘴只有运行正常才能确保气化炉稳定运行。气化炉没有较好的工作环境，操作程序严格且材料质量有考究，各种因素综合起来，使得水煤浆气化炉烧嘴运行出现故障。因而深入探究水煤浆气化炉工艺烧嘴有关问题，对工业生产具有深远意义。

1、概述气化炉工艺烧嘴

1.1概述烧嘴

煤化工工艺中，水煤浆气化是一项重要工艺技术，应用比较广泛。经过多年的研究与优化，工艺技术发展更加成熟。同时，水煤浆气化原料来源广，形成的气压高，碳转化率明显提高，所制取的水煤气有很好的质量，不会对环境造成很大的污染。但其存在的重要问题就是，水煤浆气化炉工艺烧嘴使用寿命不长，对水煤浆气化技术发展带来了很大的阻碍。当前，水煤浆气化工艺发展中，应用最为广泛的是三流道外混式工艺烧嘴技术，其工作原理在于高温环境中，通过烧嘴在气化炉中喷入氧气与水煤浆，发生化学反应并生成煤气，整个工艺质量取决于烧嘴质量，一旦烧嘴出现故障，就难以正常进行气化，因而必须要重视烧嘴质量的提高。

1.2烧嘴结构特点及原理

当前，气流床气化工艺应用范围广，其特点表现为，气流作用下分割开每一煤粒，相互不影响，独立发生膨胀与软化，反应并完全形成熔渣，在此过程中，烧嘴发挥的作用是非常关键的。烧嘴主要包含三个套管结构，为水煤浆与氧气提供了连接通道，从外向里延伸，喷头不断变小。在此项工艺中，作为一种反应物，氧气对水煤浆发挥着雾化剂作用。借助两个流道，氧气能够到达烧嘴顶部，其中氧气分为中心氧与外环氧两部分。水煤浆气化工艺烧嘴，是介质性雾化烧嘴的一种，氧气有很高的流速，而水煤浆流速却比较低，两者接触后形成碰撞与摩擦，击碎水煤浆。高速高压工艺操作画家中，烧嘴质量有了新的要求，气化炉中温度与压力都比较高，形成强烈的反应，为了尽可能不损坏烧嘴，因而将冷却水夹套与盘管安装于烧嘴外喷头上是十分必要的。

2、工艺烧嘴使用寿命影响因素

对于水煤浆气化而言，烧嘴部件是非常重要的，但因其使用寿命较短，直接影响着整个工艺流程发展。具体而言，烧嘴使用寿命影响因素主要包含：

2.1烧嘴结构与材质

对于工艺烧嘴而言，其结构与材料是重要质量影响因素，烧嘴结构有一定的优势，因而材质要求比较高，因而不能通过材质质量的提高来解决烧嘴问题。现阶段，烧嘴材质质量明显提高，但依然不能只利用材质来提高烧嘴质量，烧嘴结构对其自身质量也有着重要的影响。烧嘴头部材质要选用耐高温与高压的材料，抗腐蚀性要好。另外，烧嘴冷却水盘管设计也是十分必要的，以此更好的降低烧嘴温度。

2.2操作温度因素

水煤浆气化炉工艺烧嘴要插入炉膛内，温度达到1350℃，尽管其头端冷却盘管与水夹套能发挥保护作用，但高温气体对其带来的灼烧与侵蚀依然无法避免。气化炉运行中，燃烧室温度越高，烧嘴就会造成更大的侵蚀，特别是气化炉燃烧室温度波动较大，烧嘴侵蚀就会更加严重，这也算是烧嘴损坏的重要因素。整个烧嘴中，喷嘴是机械加工应力集中部位，因烧嘴喷嘴焊接部件材质与厚度有所差异，因而在高温环境中，喷嘴会不断释放其应力，极易造成热疲劳裂纹。随着时间的推移，喷嘴使用时间延长，裂纹也会逐渐变大，此种情况下，为烧嘴头部龟裂与焊缝开裂创造了条件。

2.3燃煤品质因素

烧嘴使用中国，煤灰熔点影响着其使用寿命，而灰熔点则决定着气化炉炉温高低与氧耗比。气化炉运行中，炉膛内形成比较厚的挂渣层，温度相同环境中，假若气化炉采用灰熔点较高的燃煤煤种，炉膛内壁挂渣层就会变厚，此种情况下，气化炉拱顶就会产生渣瘤。如果烧嘴中喷出高温流体后，与渣瘤桩基后，引起折返，烧嘴无冷却水部位撞击后，使得烧嘴头出现凹坑，如果不能及时有效处理，运行过程中，极有可能烧穿烧嘴并引起泄漏。

2.4工况稳定性因素

气化炉运行中，氧气供给、煤浆进料及炉膛压力等因素与氧煤比相关，如果氧气供给不充分、煤浆进料稳定性差且炉膛压力波动变化大，就会引起氧煤比例失调，使得雾化角不断发生改变，烧嘴头部断面温度不稳定，此种情况下，热应力突变就会影响烧嘴运行，引起龟裂现场。同时，运行工况的改变，也会影响烧嘴使用寿命。

3、工艺烧嘴使用寿命延长建议

3.1烧嘴结构与材质的改善

对于工艺烧嘴使用寿命的延长，降低预混合腔出口流速是一种有效的方法，其是以流量与雾化保障为基础的。通常，进出材质磨损率是由临界值的，如果高于该临界值，而固体混合物气流有更快的流速，使得金属磨损率快速变大，因此必须要控制该临界值，尽可能减小对金属造成的磨损率。其次，优化烧嘴尺寸与结构，合理设计烧嘴，降低磨损并延长其使用寿命。实际设计中，要注意设计值不能太过于接近临界值，以此降低烧嘴与固体气流间的磨损。此外，对烧嘴进行表面光洁度的该思安，削弱固体气流与金属表面的形成的摩擦。最后，提高金属材质质量是提升烧嘴使用性能与寿命的有效方法，选用合金或新材料提高金属抗腐蚀与磨损性能。

3.2烧嘴加工装配质量得到保障

加工烧嘴时，必须要准确，特别是外喷头内锥与中喷头外锥必须要在同一轴线上，一旦不处于同一直线，就会使得喷射方向出现偏离，加剧金属磨损，使用寿命缩短。其次，烧制喷嘴室，如果气化炉局部耐火砖发生异常冲刷与烧蚀，使得水煤浆没有实现预期的雾化效果，对烧嘴加工带来的人为的影响，不符合设计标准要求，烧嘴质量无法提高，从而直接影响着工艺烧嘴整体使用寿命。

3.3工艺操作条件必须要稳定

气化炉实际运行中，稳定工艺操作条件，为烧嘴正常使用提供了保障，如果操作不合理，就会加剧烧嘴磨损，因而必须要规范化操作流程。（1）气化炉气化能力同与烧嘴喷射能力，为烧嘴工艺操作创造最合理的条件。否则就会使得烧嘴发生超负荷工作，从而使得烧嘴出现快速磨损与腐蚀。（2）批次不相同的原料，必须要保障水煤浆年度、浓度与颗粒分布等原料质量。（3）设计开车时，速度提升不能太快，尽可能避免超负荷运转，对提升速度与工作负荷加强控制，平稳升温切忌急剧增加，以防损坏设备。同时，气化过程中，还要注意气化炉要保持平稳的温度与压力。（4）操作人员要注意做好工艺参数的检查，如果某一参数发生异常，就要及时找到原因，降低意外事故发生几率。比如，确保冷却水正常，一旦冷却水出现异常，就会使得局部温度太高，热量无法及时会散，从而损害设备，最终引发安全事故。

结束语

综上所述，随着社会经济的快速发展，水煤浆气化炉运行中，工艺烧嘴是重要的构成设备，其使用寿命与气化炉生产效率联系紧密。实际工作中，为了延长水煤浆气化炉工艺烧嘴使用寿命，深入探究烧嘴相关问题，专项化管理烧嘴，合理制定维修策略，优化工艺操作流程并综合应用各种方法，确保烧嘴稳定运行，从根本上实现装置增产与节能降耗的目标。

参考文献：

[1]朱海生.水煤浆气化炉工艺烧嘴有关问题分析[J].机电信息，2019（15）：120-122.

[2]吴辉霞，赵恒，唐强.褐煤水煤浆气化炉工艺烧嘴改造的模拟研究及应用[J].煤化工，2017，45（05）：68-71.