淺談水煤漿汽化爐燒嘴的有關(guān)問題

摘 要：德士古水煤漿氣化工藝是以純氧和水煤漿為原料，在加壓無催化劑條件下進(jìn)行部分氧化反應(yīng)，生成以一氧化碳和氫氣為主要有效氣體成分的粗合成氣，而工藝燒嘴作為水煤漿氣化爐的核心設(shè)備，其使用壽命和性能是制約德士古氣化爐安全穩(wěn)定長周期運(yùn)行的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：氣化爐;燒嘴結(jié)構(gòu);損壞;分析;預(yù)防

一.氣化爐燒嘴的結(jié)構(gòu)形成

氣化爐燒嘴的整體材質(zhì)采用InconeI600，頭部向火面一般采用鎳基高溫合金材質(zhì)，工作壓力在4MPa-6MPa，構(gòu)造為三流道式套管結(jié)構(gòu)：

⑴中心通道為氧氣（中心氧區(qū)），中心氧管的出口設(shè)計成縮口形式，目的是對中心氧進(jìn)行加速，同時其端面相對于燒嘴斷面基準(zhǔn)面有一定的縮入量，這樣形成一個水煤漿和中心氧的預(yù)混腔。

⑵中間通道為水煤漿，水煤漿的出口管路也設(shè)計成縮口形式，使進(jìn)入預(yù)混腔的水煤漿具備一定的速度。在預(yù)混腔內(nèi)，利用中心氧對水煤漿進(jìn)行稀釋和初加速，改善水煤漿的流變性能。

⑶外層通道為氧氣（外環(huán)氧區(qū)），外環(huán)氧管口的縮入量更大一些，目的是提供更高流速的氧氣量。

⑷燒嘴噴頭處設(shè)有冷卻水盤管。

二.燒嘴的工作原理

中心氧通道和外環(huán)氧通道的高流速純氧與中間通道的水煤漿在噴頭處混合在氧氣的沖擊下，煤漿以調(diào)整霧狀形式噴入氣化爐，達(dá)到充分霧化煤漿的效果。

三.影響燒嘴使用壽命的因素分析及預(yù)防

1.流通道調(diào)節(jié)比影響

在正常生產(chǎn)中無論是中心氧還是水煤漿及外環(huán)氧的流通面積，均有各自流量要求，如果中心氧量控制過小，將達(dá)不到對水煤漿的稀釋和加速作用，相反如果中心氧量控制的過大，一方面有可能會對中心管口處的磨損加重，降低燒嘴的使用壽命，另一方面會使整個燒嘴出口火焰變的細(xì)長，直接影響到氣化爐內(nèi)燃燒區(qū).二次反應(yīng)區(qū)和回流反應(yīng)區(qū)的形成，改變了霧化效果降低氣化效率。同時會造成燒嘴局部過氧，增加燒嘴周圍富氧量，產(chǎn)生高溫導(dǎo)致燒嘴端面燒蝕和龜裂。因此在壓力一定的條件下，為了保證充分的霧化煤漿效果，減少對燒嘴的損壞，中心氧氣的調(diào)節(jié)比例一般為總氧氣量的12%-16%。

2.冷卻水盤管損壞

冷卻水盤管的作用是保護(hù)燒嘴頭部處于高溫環(huán)境的部分，冷卻水盤管損壞的因素有以下幾個方面：

⑴燒嘴使用過程中的影響：由于工藝燒嘴端面處長期存在較強(qiáng)的氣體回流，工藝燒嘴與內(nèi)壁之間的空隙處經(jīng)常會出現(xiàn)積渣，這些積渣會直接或間接的造成盤管的損壞，增加盤管的厚度等級以及用剛玉火泥澆注包裹盤管后可以有效的減輕這一損壞。

⑵燒嘴制作工藝影響：冷卻水盤管在制作過程中，盤管的彎曲度直接影響到盤管的使用壽命。因此盤管在加熱溫度和彎制速度過程中，控制管材的變形量和減薄量是盤管成型后強(qiáng)度和剛度的保證。

⑶冷卻水盤管和外噴頭焊接存在熱應(yīng)力：焊接材質(zhì)不同壁厚差別較大，焊接部位又處于燒嘴端部位置，使用角焊連接時要嚴(yán)格控制焊接工藝，才能避免燒嘴在高溫環(huán)境使用中裂紋的產(chǎn)生。

3.外噴頭端面出現(xiàn)裂紋及龜裂

氣化爐工藝燒嘴外噴頭端面出現(xiàn)徑向放射性裂紋及龜裂因素主要有以下幾個方面。

⑴熱輻射影響：由于外噴頭的端面金屬材質(zhì)長期處于燃燒室的高溫環(huán)境中，同時受到氧氣.煤漿及回流氣體.灰渣的沖刷，冶煉和鍛造過程中的缺陷逐漸隱現(xiàn)，最終形成裂紋和龜裂。

⑵化學(xué)影響：由于外噴頭處氧氣濃度較高，金屬材質(zhì)在高溫的氧氣環(huán)境中會發(fā)生氧化反應(yīng)，高溫情況下金屬材料會發(fā)生一定的滲碳，使金屬的成分和性能發(fā)生變化。另外煤漿中的硫也會使金屬表面發(fā)生高溫硫化腐蝕。

⑶應(yīng)力影響：外噴頭端面處是零件機(jī)械加工后的應(yīng)力集中部分，在高溫環(huán)境中徑向放射性裂紋的源頭是外噴頭的孔口處，也是應(yīng)力釋放形成裂紋出現(xiàn)龜裂造成噴頭損壞的主要原因。

預(yù)防措施：調(diào)整好適當(dāng)?shù)难趺罕葴p少氣化爐溫度壓力波動，嚴(yán)防超溫超壓造成的損壞。

四.生產(chǎn)中應(yīng)注意的事項

⑴日常生產(chǎn)中盡量減少煤漿中的鐵屑，在適當(dāng)?shù)奈恢迷黾映F器的使用，盡可能的增加煤斗下料口皮帶運(yùn)送物料的距離，控制好給煤量，將通過稱重給料機(jī)煤的厚度減小，這樣會更輕易的清除埋在煤里的鐵屑，同時及時清除除鐵器的鐵屑，定期清理大小煤漿槽和煤漿泵進(jìn)口死角處的鐵屑及雜質(zhì)。

⑵燒嘴入爐至投料的時間盡可能的縮短，控制好燒嘴冷卻水量避免出現(xiàn)水量的大幅度波動，尤其是在停爐后軟硬管切換中。

⑶燒嘴冷卻水盤管用耐高溫材料包裹后，在燒嘴吊裝過程中要注意保護(hù)，避免出現(xiàn)磕碰損傷到燒嘴頭部及盤管保護(hù)層。

⑷生產(chǎn)中嚴(yán)格控制各項工藝指標(biāo)，提高工作人員的操作水平與責(zé)任心。

4.結(jié)論

氣化爐停車更換燒嘴的過程中，必然會造成煤漿及其他物料的損失，所以延長燒嘴的使用壽命保證氣化爐長周期運(yùn)行，是企業(yè)降低消耗增加產(chǎn)量提高效益的重要途徑。

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作者簡介：

潘強(qiáng) （1975.9 ），男，上海，助理工程師 ，大專，計算機(jī)應(yīng)用專業(yè)，學(xué)校：安徽理工大學(xué).