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多噴嘴對(duì)置式氣化爐燒嘴損壞原因淺析

多噴嘴對(duì)置式水煤漿氣化工藝屬于氣流床氣化工藝，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為65％的水煤漿由煤漿給料泵加壓后與體積分?jǐn)?shù)在99.6％以上的高壓氧氣通過(guò)4只在同一水平面的工藝燒嘴對(duì)噴進(jìn)入氣化爐，經(jīng)對(duì)噴撞擊形成6個(gè)特征各異的流動(dòng)區(qū)，即射流區(qū)、撞擊區(qū)、撞擊流股、回流區(qū)、折返流區(qū)和管流區(qū)，利用煤部分氧化(燃燒)釋放的熱量，維持在該煤種的灰熔點(diǎn)溫度以上進(jìn)行氣化反應(yīng)。反應(yīng)溫度一般約為1 350℃，反應(yīng)過(guò)程非常迅速，一般在4～10 s內(nèi)完成。氣化爐內(nèi)工藝條件苛刻，易導(dǎo)致燒嘴損壞?，F(xiàn)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(zhì)異常、黏溫特性較差、操作彈性較小，溫度小幅波動(dòng)就會(huì)導(dǎo)致渣口壓差升高。當(dāng)液態(tài)渣的黏度增大后，渣在爐壁表面流動(dòng)至燒嘴口處積聚，導(dǎo)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(shí)間內(nèi)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(huì)形成一種動(dòng)態(tài)平衡，但當(dāng)平衡被破壞時(shí)，高溫火焰撞擊燒嘴，長(zhǎng)時(shí)間回火就會(huì)燒壞燒嘴。由于火焰反彈是一種不穩(wěn)定狀態(tài)，表現(xiàn)為點(diǎn)狀行為，所以回火損壞位置無(wú)規(guī)律可循。

另外，輕質(zhì)澆注料在高溫氣氛下很容易粉化，在出現(xiàn)壓力波動(dòng)和物料反沖時(shí)，該薄弱的保護(hù)作用即被破壞。當(dāng)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(lái)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(huì)有深坑狀的損壞，其壽命大幅縮短，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成燒嘴燒穿事故的發(fā)生。

2　水煤漿濃度升高

水煤漿濃度升高時(shí)，氧氣流量也應(yīng)相應(yīng)增大，此時(shí)燒嘴端面的氧氣濃度升高，氧化反應(yīng)劇烈，對(duì)燒嘴頭部的損壞加劇。當(dāng)水煤漿濃度升高時(shí)，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(yán)重。水煤漿通道發(fā)生變化后，輕者導(dǎo)致燒嘴的霧化效果變差，嚴(yán)重時(shí)可能因燒嘴偏噴嚴(yán)重而導(dǎo)致氣化爐本體或內(nèi)件損壞。

3　燒嘴結(jié)構(gòu)不合理

無(wú)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(zhì)的流量要求，在供應(yīng)壓力允許的情況下，力爭(zhēng)達(dá)到必要的混合霧化效果。當(dāng)燒嘴結(jié)構(gòu)不合理時(shí)，物料的流量發(fā)生變化，會(huì)導(dǎo)致各反應(yīng)區(qū)域發(fā)生偏移。中心氧流量太大時(shí)，會(huì)使預(yù)混合區(qū)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(yán)重的回流區(qū)，因燒嘴的上部及兩側(cè)均有渣膜保護(hù)，因此燒蝕較輕。但進(jìn)入回流區(qū)的產(chǎn)物不僅有CO和H2，還有高溫熔渣，這些細(xì)小的高溫熔渣在富氧環(huán)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(jié)語(yǔ)

寧波中金石化有限公司的氣化裝置在105％負(fù)荷下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行后，為進(jìn)一步提高生產(chǎn)能力，將氣化裝置生產(chǎn)負(fù)荷提高至110％。生產(chǎn)負(fù)荷提高后，對(duì)燒嘴的氧氣通道進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整:環(huán)氧通道由41.0 mm調(diào)整為42.0 mm，中心氧通道從9.0 mm調(diào)整為9.5 mm。燒嘴尺寸調(diào)整后，入爐氧氣壓力下降0.2 MPa，氧氣流速下降10 m/s。通過(guò)對(duì)燒嘴和耐火磚的觀察，燒嘴的尺寸還有進(jìn)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(zhǎng)燒嘴的使用壽命。同時(shí)，應(yīng)該選用黏溫特性好的煤種，控制好水煤漿質(zhì)量，使燒嘴的使用壽命有質(zhì)的提升。

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