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，渣中殘碳含量升高；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，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

若大顆粒或其他較大直徑的物體堵塞在燒嘴煤漿環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。煤漿的黏度發生變化時，外環氧對煤漿的剪切力和中心氧對煤漿的加速作用均會發生變化，致使燒嘴壓差波動。

2.2 氧氣流量調節閥的開度偏小

對四噴嘴水煤漿氣化而言，外環氧的出口速度決定了燒嘴霧化角度。當氧氣流量調節閥的開度偏小，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，氧氣流量調節閥持續小開度，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，說明出口單向閥卡住；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質煤漿。煤漿的質量發生變化時，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氧的流速。當氧氣流量調節閥的開度偏小時，應及時將系統壓力調整至當時運行負荷所對應的壓力。若氧氣流量調節閥的開度偏小，氧氣流量調節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閥自動關小時，應及時將氧氣流量調節閥由自動控制改成手動調節，逐漸開大氧氣流量調節閥的開度，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 確保水系統水質正常

嚴格控制灰水的工藝指標，保持灰水水質穩定，保證氣化爐、水洗塔底部排水流量正常。當系統的灰量增大，特別在氣化爐的操作溫度較高時，容易誘發氣化爐帶水，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，且液位計的指示會滯后。因此，在操作上盡量保證鎖斗系統運行正常，氣化爐、水洗塔底部排水盡量大，確保閃蒸系統運行正常。水系統水質惡化時，應及時向水系統補充新鮮水，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隙情況，在燒嘴使用后期，燒嘴的煤漿環隙變大，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。