淺析殼牌粉煤氣化爐燒嘴罩的常見問題

王 庚,石 云

(1.大化集團大連碳化工有限公司，遼寧大連 116600;2.大連建華污泥處理有限公司，遼寧大連 116033)

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淺析殼牌粉煤氣化爐燒嘴罩的常見問題

王 庚1,石 云2

(1.大化集團大連碳化工有限公司，遼寧大連 116600;2.大連建華污泥處理有限公司，遼寧大連 116033)

介紹了殼牌煤氣化爐的燒嘴罩的結(jié)構(gòu)及作用。分析渣流進燒嘴罩與外層水管過熱對燒嘴罩的危害，提出預(yù)防以上兩種情況發(fā)生的辦法。

燒嘴罩;氣化爐;殼牌

隨著我國生產(chǎn)力水平的提升，經(jīng)濟步伐的推進，我國的化工產(chǎn)業(yè)也在這個過程中得到了較大程度的發(fā)展。其中，殼牌粉煤氣化爐應(yīng)用甚廣，我單位就是以殼牌粉煤氣化爐為核心，出產(chǎn)合成氣，最后合成甲醇的化工企業(yè)。通過這么些年的運行，氣化爐有了突飛猛進的發(fā)展，但是在一些內(nèi)部構(gòu)件上，還是容易出現(xiàn)一些問題，作者就氣化爐內(nèi)部燒嘴罩在開車過程中常出現(xiàn)的問題進行總結(jié)，對殼牌粉煤氣化爐煤燒嘴罩泄漏原因進行分析與探討。

1 燒嘴罩的結(jié)構(gòu)及作用

燒嘴罩安裝在氣化爐反應(yīng)室膜式壁處，與煤燒嘴和反應(yīng)室膜式壁形成一個整體，其總體結(jié)構(gòu)為水冷盤管錐形結(jié)構(gòu)。該部件的組成: 1件螺旋盤繞式錐形傳熱面，用4 mm 的圓鋼密封焊接，材料為13CrMo44 或15CrMoG; 1件管狀分配器/集汽箱，材料13CrMo44 或15CrMoG; 分配器/集汽箱與傳熱面之間的連接管線，材料13CrMo44 或15CrMoG;及La Mont管嘴，材料13CrMo44 /2Cr13。水冷盤管內(nèi)通入鍋爐給水進行強制循環(huán)，把熱量移走，從而降低燒嘴罩盤管的金屬溫度。燒嘴罩迎火面不襯耐火襯里，以免燒嘴罩迎火面結(jié)焦而影響燒嘴的火焰形狀。燒嘴罩的作用是保護燒嘴頭部，減少對燒嘴頭部的輻射熱。燒嘴罩結(jié)構(gòu)見圖1。

1.螺旋盤繞式錐形傳熱面 2.管狀分配器/集汽箱 3.連接管線 4.La Mont管嘴圖1 燒嘴罩結(jié)構(gòu)

2 燒嘴罩常見問題及解決方案

燒嘴罩是供從燒嘴噴出的煤/氧氣流進入氣化爐的一個水冷的,圓錐形的通道，設(shè)計意圖是讓燒嘴沒有渣從火焰上方流過，從而防止火焰偏流和不均勻的現(xiàn)象發(fā)生。為了達到?jīng)]有渣流進的目的,燒嘴罩插入氣化爐是有一定深度限制的，需要的插入深度取決于原料和在氣化爐水冷壁處形成的總渣層厚度，渣的厚度取決于煤/灰的性質(zhì)如進入爐內(nèi)的灰總量、FT、粘溫性質(zhì)和氣化溫度等。

2.1 渣流進燒嘴罩

渣流進燒嘴罩造成燒嘴罩的損壞，一般損壞發(fā)生在從里往外數(shù)第2到第5圈(如圖2)。渣流進燒嘴罩是燒嘴罩損壞的主要原因，有些燒嘴頭部的損壞也與渣溢流有關(guān)(如圖3)。渣是否溢流進燒嘴罩主要受到燒嘴罩的插入深度和渣層的實際厚度影響，渣層的實際厚度受灰分、FT、粘度和氣化溫度的影響。渣太厚則渣流進燒嘴罩，渣太薄不能很好的以渣護爐容易造成水冷壁的燒穿和釘頭損壞。

圖2 渣溢流對燒嘴罩的破壞

圖3 渣溢流對燒嘴及膨脹節(jié)的破壞

常見的預(yù)防方法：

1)準確把握燒嘴罩的插入深度。

2)嚴格煤的選擇和穩(wěn)定的煤的供應(yīng)。

預(yù)先對煤質(zhì)進行分析采用灰分合適的煤種。

3)優(yōu)化氣化溫度和石灰石的添加。

防止運行時由于粘度造成太厚的渣層，同時使操作窗口最小為100 ℃，以適應(yīng)氣化溫度的波動。小的加煤量意味少的灰量可以限制渣層厚度。

4)按需要的比例穩(wěn)定添加石灰石以盡可能減少灰熔點和渣的粘度的改變。

5)穩(wěn)定煤的流量避免氣化溫度波動。

2.2 外層水管過熱

過高的O2/C可能使情況加劇導(dǎo)致局部過燒(如圖4)。例如O2閥的初始開度太大，差的爐水或鍋爐給水的質(zhì)量沒有建立好的鈍化膜或鈍化膜遭到破壞在氣化爐運行和開車時避免局部過熱都會造成外層水管過熱從而燒壞燒穿燒嘴罩。燒嘴在低壓下投用時火焰可能接觸到燒嘴罩。而水管的過熱會使孔板堵塞，造成冷卻水量不夠，最后氣化爐整體過燒，對整個系統(tǒng)造成很大危險。

圖4 外層水管過熱對燒嘴罩破壞

常見的預(yù)防方法：

1)增加水量和減小管子的壁厚強化燒嘴罩管子的冷卻。

2)減小熱通量及波動。

確保穩(wěn)定給煤采用蒸汽產(chǎn)量或熱負荷控制氣化溫度確保燒嘴的負荷均勻,避免偏燒和小于正常數(shù)量運行。

3)操作人員掌握好的SCGP操作技能。

4)采用Ⅲ代燒嘴罩。

上述都僅為預(yù)防方法，一旦已經(jīng)泄漏，修補的方法也有很多：

1)在燒嘴罩上加釘頭和耐火材料。

2)在燒嘴罩的表面堆焊告合金材料或其他材料。

3)使用高合金材料的管子對損壞部位進行補焊、修補等。

以上方法都能對破損的燒嘴罩進行初步的修補，但是一般堅持時間不長，通過長時間修補開車實踐發(fā)現(xiàn)，凡是修補后的燒嘴罩，在再次開車之后，修補的燒嘴罩損壞率遠遠大于完好的燒嘴罩，所以對燒嘴罩最有效的工作還是預(yù)防，或者壞了直接更換。

圖5 第Ⅱ代燒嘴罩

3 總 結(jié)

燒嘴罩雖然在氣化爐的高溫高壓和極其惡劣的環(huán)境中是一個比較容易出現(xiàn)問題的元件，但是隨著工藝的完善，操作的熟練，安裝的標準，結(jié)構(gòu)的更新，由最初的Ⅰ代、Ⅱ代(圖5)燒嘴罩，現(xiàn)在已發(fā)展到第Ⅲ代(圖6)燒嘴罩，通過對燒嘴罩的更新?lián)Q代，燒嘴罩的應(yīng)用時間比以前有了很大的改善，我相信隨著粉煤氣化技術(shù)在我國的發(fā)展，技術(shù)的完善，我國的粉煤氣化工藝和設(shè)備一定會越做越好。

圖6 第Ⅲ代燒嘴罩

[1] 徐才福.殼牌煤氣化爐燒嘴罩失效原因分析及應(yīng)對策略[J].化肥設(shè)計,2011(5)

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