淺析燒嘴壓差對氣化裝置運行的影響

楊 路 魏文彬

(新能鳳凰滕州能源有限公司 山東滕州277527)

0 前言

燒嘴壓差也稱煤漿壓差，是指煤漿壓力與氣化爐壓力之差，燒嘴壓差能反映出燒嘴磨損量及霧化效果。若燒嘴壓差發(fā)生變化時，應及時分析，找出影響燒嘴壓差的因素，并及時調整工藝指標。

1 燒嘴壓差波動對氣化爐的影響

1.1 燒嘴壓差低

①煤漿物料出燒嘴的速度降低，外環(huán)氧不足以形成合適的霧化角度，特別是燒嘴壓差波動頻繁會引起連鎖反應，造成氧氣壓差波動；兩者相互作用、相互影響，導致燒嘴壓差波動更為頻繁；燒嘴霧化效果差，煤漿顆粒燃燒不完全，渣中殘?zhí)己可?；使有效氣成分降低，碳的利用率下降。②煤漿出口流速下降，導致火焰離燒嘴室太近，造成燒嘴安裝法蘭溫度過高。③物料會對燒嘴室周圍的耐火磚直接沖刷，甚至損壞周圍的耐火磚，縮短耐火磚的使用壽命。④煤漿質量差時，操作溫度過高，燒嘴火焰不穩(wěn)，容易造成燒嘴回火，燒壞燒嘴。當燒嘴頻繁出現回火時，燒嘴的使用壽命呈幾何倍數下降，甚至運行1周燒嘴即被燒毀，引起氣化爐聯(lián)鎖停車。

燒嘴回火的表現：①燒嘴冷卻水吸熱過多，溫差大；②合成氣質量差；③氣化爐的溫度出現波動，短時間內會出現200 ℃的溫升，且升溫的速度無法控制；④灰量增多或者合成氣中甲烷含量上升。

1.2 燒嘴壓差升高

若大顆?；蚱渌^大直徑的物體堵塞在燒嘴煤漿環(huán)隙頭部以及頭部有大顆粒存在時，煤漿流速升高，但流向不定，會隨顆粒的運動而發(fā)生變化，降低碳的轉化率。燒嘴壓差升高時，入爐煤漿流量減少，氧氣相對過量，爐溫會猛升，而且不可控。由于短時間內爐溫大幅度波動，耐火磚在短時間內受到高溫和低溫的雙重影響，造成耐火磚表面熱應力不均，導致耐火磚磚縫開裂；若情況嚴重，則會造成氣化爐爐壁溫度升高，氣化爐被迫停車；若停車不及時，還會發(fā)生氣化爐過氧爆炸事故。

2 影響燒嘴壓差波動的因素

2.1 煤漿質量差

煤漿的含量或者黏度不合格都會引起燒嘴壓差降低。當煤漿含量降低，單位煤漿的質量下降，膜盒壓力表測得壓力降低。煤漿含量降低使氣化爐運行經濟性下降，導致單位產品的比氧耗和比煤耗升高，特別是煤漿質量分數低于59%氣化爐的運行經濟性下降。煤漿的黏度發(fā)生變化時，外環(huán)氧對煤漿的剪切力和中心氧對煤漿的加速作用均會發(fā)生變化，致使燒嘴壓差波動。

2.2 氧氣流量調節(jié)閥的開度偏小

對四噴嘴水煤漿氣化而言，外環(huán)氧的出口速度決定了燒嘴霧化角度。當氧氣流量調節(jié)閥的開度偏小，氧氣入爐前壓力降低，出口氣體流速降低，燒嘴壓差降低。由于兩者是相互制約的，氧氣流量調節(jié)閥持續(xù)小開度，燒嘴壓差也會長時間處于低限運行，特別是在燒嘴使用壽命后期運行時，此現象尤為突出。

2.3 高壓煤漿泵系統(tǒng)出現問題

當高壓煤漿泵的進口被堵塞、無物料時，燒嘴壓差下降迅速，也是非常危險的。進、出口單向閥卡住，關閉不嚴或者沒有開到位，均會對燒嘴壓差造成影響。驅動液段壓力降低，傳遞給隔膜的有效功率下降，煤漿從隔膜所獲得的能量下降，燒嘴壓差也會隨之降低。

出現煤漿泵的進口壓力、電流和出口壓力快速下降時，可判斷為煤漿泵進口堵塞。煤漿泵的進、出口單向閥卡住時出現的現象：①煤漿壓差變小，甚至為零；②若煤漿泵電流快速下降的幅度較大，說明其不打量或者進口管線堵塞或者進口單向閥卡住；③若電流開始無明顯變化，而系統(tǒng)壓力緩慢下降，電流也隨著壓力緩慢下降，說明出口單向閥卡??；④若電流明顯升高，說明出口單向閥打不開；⑤煤漿流量計顯示流量下降；⑥煤漿泵進口壓力為負值。

2.4 燒嘴質量問題

燒嘴存在質量問題，例如燒嘴的同心度不準及燒嘴通道內部的定位塊脫落，均會引起燒嘴壓差波動。

2.5 煤漿環(huán)隙內有異物

煤漿內有異物會引起燒嘴壓差波動。磨煤所用水的堿度和硬度較高時，會在煤漿槽的內壁上形成結垢層，若煤漿槽的液位下降或者溫度發(fā)生變化，這些脫落的垢片隨煤漿進入燒嘴，流動到燒嘴頭部時，卡在煤漿環(huán)隙頭部，煤漿泵的壓力、電流會出現瞬間升高。垢片會隨著煤漿泵壓力的波動而運動，煤漿壓力持續(xù)累積，壓差增大到一定程度，垢片會離開燒嘴的頭部，煤漿泵的壓力、電流又瞬間恢復正常。

3 處理燒嘴壓差波動的措施

3.1 控制煤漿質量

控制原料煤的水含量(確保內水質量分數<8%)，選擇黏溫特性較好、操作溫度范圍寬及可磨性好的原料煤能制得優(yōu)質煤漿。煤漿的質量發(fā)生變化時，應及時分析并找出原因，例如：若煤漿的粒度過粗，可以適當減少進煤量或者增加棒的數量；若粒度過細，可適當加大進煤量或者減少棒的數量；如果煤漿濃度高、黏度大，可降低煤水比；若煤漿濃度低、黏度大，可適當增大添加劑量。如果煤漿濃度低、黏度低，可加大煤水比。定期向磨機內補加新棒，確保煤漿粒度控制在工藝指標范圍內。

3.2 嚴格控制壓力-負荷曲線

壓力-負荷曲線主要的作用是控制外環(huán)氧的流速。當氧氣流量調節(jié)閥的開度偏小時，應及時將系統(tǒng)壓力調整至當時運行負荷所對應的壓力。若氧氣流量調節(jié)閥的開度偏小，氧氣流量調節(jié)閥會因閥門前后壓差過大而造成閥門振動及氧氣流量大幅度波動。氧氣流量波動幅度過大，系統(tǒng)壓力也難以控制。在燒嘴使用壽命后期，出現燒嘴壓差偏小導致氧氣流量調節(jié)閥自動關小時，應及時將氧氣流量調節(jié)閥由自動控制改成手動調節(jié)，逐漸開大氧氣流量調節(jié)閥的開度，直至燒嘴壓差恢復正常。

3.3 高壓煤漿泵故障時系統(tǒng)的調整

當高壓煤漿泵進、出口單向閥卡住時，可及時提高高壓煤漿泵的轉速，利用提高轉速后物料的沖力將卡住單向閥的異物帶走。若處理30 min后仍無效果，應及時停運1對燒嘴。若高壓煤漿泵長時間在高壓力、高沖程、低流量下運行會撕破其隔膜。新能鳳凰滕州能源有限公司氣化裝置運行至今共出現過2次高壓煤漿泵的單缸不打量情況。第1次出現的時間較短，并未作任何處理，很快自動恢復正常運行。第2次出現的時間較長，同時煤漿泵的流量下降較為嚴重，采取調整氧氣流量及敲擊煤漿泵不打量缸的進、出口單向閥,3 h 后才恢復正常。但2次故障都有共同的現象，即在高壓煤漿泵恢復正常運行后，24 h內高壓煤漿泵的隔膜就發(fā)生破裂，需要停車更換其平隔膜和軟管隔膜，更換該隔膜時間需要10 h左右。更換隔膜后，氣化爐需要進行帶壓連投運行。停運的1對燒嘴長時間在此種情況下燒蝕較為嚴重。所以再出現此類似現象時，應停運該對燒嘴，使用沖洗水對高壓煤漿泵反沖；然后再進行帶壓連投運行，此種方法需耗時3 h，對整個系統(tǒng)產量影響較小。出現高壓煤漿泵驅動液端動能下降情況時，應及時補充驅動液；日常巡檢時，應注意驅動液端的液位變化情況。

3.4 燒嘴的檢查

①安裝燒嘴前，應按照工藝包的要求檢查其同心度，確定正常后，將法蘭螺栓擰緊；②檢查燒嘴頭部噴口處的裂紋、磨損和不圓度，必要時進行修補或者更換；③在規(guī)定的點上測量燒嘴內槍和外槍的長度和直徑變化。

3.5 確保水系統(tǒng)水質正常

嚴格控制灰水的工藝指標，保持灰水水質穩(wěn)定，保證氣化爐、水洗塔底部排水流量正常。當系統(tǒng)的灰量增大，特別在氣化爐的操作溫度較高時，容易誘發(fā)氣化爐帶水，帶水的同時會夾帶大量的細灰。若水洗塔底部的排水量較少，夾帶的細灰又會隨激冷水進入氣化爐內，形成惡性循環(huán)，且液位計的指示會滯后。因此，在操作上盡量保證鎖斗系統(tǒng)運行正常，氣化爐、水洗塔底部排水盡量大，確保閃蒸系統(tǒng)運行正常。水系統(tǒng)水質惡化時，應及時向水系統(tǒng)補充新鮮水，達到置換水質的目的。保證壓濾機運行正常，向水系統(tǒng)內及時添加各種藥劑，達到有效控制水質的目的。

4 結語

燒嘴壓差能反映燒嘴的煤漿環(huán)隙情況，在燒嘴使用后期，燒嘴的煤漿環(huán)隙變大，燒嘴的霧化效果變差，原料的碳轉化率下降。應調整氣化爐的壓力和負荷。若其他因素引起的燒嘴壓差變化，應及時分析處理，以免對燒嘴和耐火磚的使用壽命產生較大影響。