多噴嘴對置式氣化爐燒嘴損壞原因淺析

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多噴嘴對置式氣化爐燒嘴損壞原因淺析

多噴嘴對置式水煤漿氣化工藝屬于氣流床氣化工藝，質量分數約為65％的水煤漿由煤漿給料泵加壓后與體積分數在99.6％以上的高壓氧氣通過4只在同一水平面的工藝燒嘴對噴進入氣化爐，經對噴撞擊形成6個特征各異的流動區，即射流區、撞擊區、撞擊流股、回流區、折返流區和管流區，利用煤部分氧化(燃燒)釋放的熱量，維持在該煤種的灰熔點溫度以上進行氣化反應。反應溫度一般約為1 350℃，反應過程非常迅速，一般在4～10 s內完成。氣化爐內工藝條件苛刻，易導致燒嘴損壞。現從工藝條件入手，分析燒嘴損壞的原因。

1　燒嘴回火

燒嘴回火的主要原因在于原料煤的煤質異常、黏溫特性較差、操作彈性較小，溫度小幅波動就會導致渣口壓差升高。當液態渣的黏度增大后，渣在爐壁表面流動至燒嘴口處積聚，導致燒嘴物料噴出受到影響，從而形成回火。燒嘴回火燒蝕主要受短時間內小股火焰所致。正常情況下，火焰出口角度與燒嘴出口形成的渣膜會形成一種動態平衡，但當平衡被破壞時，高溫火焰撞擊燒嘴，長時間回火就會燒壞燒嘴。由于火焰反彈是一種不穩定狀態，表現為點狀行為，所以回火損壞位置無規律可循。

另外，輕質澆注料在高溫氣氛下很容易粉化，在出現壓力波動和物料反沖時，該薄弱的保護作用即被破壞。當高速火焰外緣與毛刺狀厚薄不均的渣膜接觸后，一部分火焰被折射回來并撞擊到燒嘴的端面，引起燒嘴的安裝法蘭溫度升高，燒嘴斷面會有深坑狀的損壞，其壽命大幅縮短，情況嚴重時會造成燒嘴燒穿事故的發生。

2　水煤漿濃度升高

水煤漿濃度升高時，氧氣流量也應相應增大，此時燒嘴端面的氧氣濃度升高，氧化反應劇烈，對燒嘴頭部的損壞加劇。當水煤漿濃度升高時，水煤漿含固量升高，水煤漿通道磨損加劇，燒嘴的頭部受沖刷最為嚴重。水煤漿通道發生變化后，輕者導致燒嘴的霧化效果變差，嚴重時可能因燒嘴偏噴嚴重而導致氣化爐本體或內件損壞。

3　燒嘴結構不合理

無論是中心氧還是水煤漿及外氧的流通面積，均需要滿足各自介質的流量要求，在供應壓力允許的情況下，力爭達到必要的混合霧化效果。當燒嘴結構不合理時，物料的流量發生變化，會導致各反應區域發生偏移。中心氧流量太大時，會使預混合區的混合物流速增大，造成中心管出口處的磨損加劇，造成燒嘴壽命縮短。

燒嘴附近存在較嚴重的回流區，因燒嘴的上部及兩側均有渣膜保護，因此燒蝕較輕。但進入回流區的產物不僅有CO和H2，還有高溫熔渣，這些細小的高溫熔渣在富氧環境下以一定角度撞擊燒嘴端面，從而造成燒嘴端面的燒蝕。

4　結語

寧波中金石化有限公司的氣化裝置在105％負荷下長期穩定運行后，為進一步提高生產能力，將氣化裝置生產負荷提高至110％。生產負荷提高后，對燒嘴的氧氣通道進行了相應調整:環氧通道由41.0 mm調整為42.0 mm，中心氧通道從9.0 mm調整為9.5 mm。燒嘴尺寸調整后，入爐氧氣壓力下降0.2 MPa，氧氣流速下降10 m/s。通過對燒嘴和耐火磚的觀察，燒嘴的尺寸還有進一步修改的余地。此外，降低氣化爐的操作溫度可以降低燒嘴頭部溫度和氧氣濃度，有利于延長燒嘴的使用壽命。同時，應該選用黏溫特性好的煤種，控制好水煤漿質量，使燒嘴的使用壽命有質的提升。

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