姜 楊

(同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司，山西 大同 037000)

引 言

殼牌煤氣化技術(shù)是目前世界上最為先進的設(shè)計理念，技術(shù)的使用也為我國的國產(chǎn)化程度貢獻了積極的力量。盡管殼牌氣化技術(shù)的理念在目前來說十分先進，并且被正式地投入到了規(guī)?；纳a(chǎn)，但其中仍舊存在一些問題，這些問題中包括人為因素也包括技術(shù)本身的因素。例如運行穩(wěn)定性較差以及技術(shù)出現(xiàn)故障的概率過高所引發(fā)的開工燒嘴直接性的堵死以及激冷氣壓縮機等部件頻繁出現(xiàn)故障等。

1 殼牌氣化技術(shù)的設(shè)計理念

傳統(tǒng)氣化爐運行中主要是依照氣化工藝的具體要求，對氣化爐內(nèi)的煙氣進行充壓，基本是將壓強充至1 MPa后投進煤粉，而這種工藝手段往往使得氣化爐的點火難度大大增加，很不利于工藝的發(fā)展與進程。在殼牌煤氣化技術(shù)投入使用后則將傳統(tǒng)的工藝進行改善，并采取分級點火的方式對其進行操作。殼牌煤氣化技術(shù)主要將點火等級分為三級，并同時設(shè)置了三個不同位置的點火燒嘴，分別是點火燒嘴、開工燒嘴以及粉煤燒嘴，從而用來適應(yīng)爐內(nèi)不同強度的壓力。粉煤燒嘴是殼牌煤氣化爐中較為關(guān)鍵的設(shè)備，主要用于將煤粉和氣化劑輸送至氣化爐內(nèi)將其氣化從而形成粗合成氣，而煤嘴燒主要由粉煤通道、氣化劑通道和冷卻水夾套組成。

2 殼牌煤氣化技術(shù)的使用

2.1 殼牌煤氣化爐的三級點火過程

殼牌煤氣化技術(shù)主要將點火等級分為三級，首先高壓氮氣會最先完成對氣化爐是吹掃，進而將點火燒嘴點燃，一旦點火燒嘴被點燃就會啟動系統(tǒng)的引氧裝置，從而使得氧氣在一定的壓強下啟動開工燒嘴。當(dāng)開工燒嘴啟動后，點火燒嘴會自動進行引退，進而使得開工燒嘴可以順利將粉煤燒嘴進行點燃，從而引燃系統(tǒng)中的粉煤。與此同時，氣化系統(tǒng)會自動進行升壓，而壓力的調(diào)節(jié)閥此時會對爐內(nèi)的壓強進行調(diào)節(jié)，保障壓力值可以達到開始啟動激冷氣循環(huán)壓縮機從而保障其穩(wěn)定性與平衡性。系統(tǒng)工作過程中一旦壓力達到設(shè)定值之后就會使得設(shè)備自動投入第一個粉煤燒嘴，隨后的幾分鐘就會將第二個粉煤燒嘴點燃，與此同時開工燒嘴就會自動退出，進而點燃下一個燒嘴，直到爐內(nèi)點火過程的整體結(jié)束，殼牌煤氣化技術(shù)的三級點火過程全部完成[1]。

2.2 開工燒嘴的工作原理

氣化爐中的燒嘴主要依靠爐內(nèi)的氣壓值變化從而進行工作，從而使之投入到開工階段給主粉煤點燃的工作當(dāng)中。開工燒嘴多數(shù)為插入式的結(jié)構(gòu)，并配有遙控機械的插入裝置。開工燒嘴主要由燒嘴支架、驅(qū)動電機、滑車、滑軌以及限位等結(jié)構(gòu)組成，整個結(jié)構(gòu)由燒嘴支架進行主體支撐。當(dāng)燒嘴退出氣化爐的整個運行過程時，滑車會通過帶動燒嘴從而使得填料函和密封球閥進入并退出氣爐工作流程中。而此時，驅(qū)動電機則是負責(zé)通過傳動鏈條帶動滑車的行進。其主要作用是避免燒嘴在退出工作流程時爐內(nèi)的高壓氣體從燒嘴處竄出而破壞整個燒嘴，防止意外的發(fā)生，保障整個工作進程安全性。開工燒嘴的主要工作部位是其燒嘴頭，而燒嘴頭由水夾套和銅頭構(gòu)成。通常冷卻水進入燒嘴頭后會被分為兩股水流，分別用來冷卻水夾套和銅頭。當(dāng)開工燒嘴進行工作時，氧氣會以極高的速度夾帶著柴油從銅頭以及水夾套的縫隙之間噴出，從而進行霧化，被霧化的氧氣一旦遇到點火燒嘴噴出的火焰便會被點燃，從而形成體積較大的火焰環(huán)。而銅頭與水夾套之間形成的空隙被稱為環(huán)形空間，此空間是有氧通道，為火焰的點燃提供氧氣及空間。

2.3 粉煤燒嘴的工作原理

粉煤燒嘴主要由粉煤通道、氣化劑通道以及冷卻水夾三部分構(gòu)成，主要工作原理是依靠粉煤和氣化劑運輸適當(dāng)?shù)臍饣癄t內(nèi)的氣體進行氣化反應(yīng)，從而制取粗合成氣。通過更新?lián)Q代的粉煤燒嘴較以往更加具有穩(wěn)定性及抗腐蝕性，并且使用壽命也得到了提升。粉煤燒嘴主要通過三個不同的通道到達運輸三種不同物質(zhì)的目的，內(nèi)環(huán)通道主要是煤粉，中環(huán)主要是氣化劑，而外環(huán)則是冷卻水，這三種物質(zhì)都必須控制在固定的范圍值內(nèi)。粉煤燒嘴的投煤程序主要是依據(jù)已有的設(shè)定值進行投煤，從而起到保護煤燒嘴的功能，避免由于意外而燒壞設(shè)備。同時設(shè)備還設(shè)置有聯(lián)鎖跳車的保護系統(tǒng)，從而為整個粉煤燒嘴帶來更為穩(wěn)定的保障[2]。

3 粉煤燒嘴損壞的主要原因

殼牌汽化爐粉煤技術(shù)使用至今，在整個工程之中還會頻繁的出現(xiàn)煤燒嘴跳車的現(xiàn)象，使得整個工作流程受損。燒嘴損壞多發(fā)生于燒嘴頭頂部水冷套錐形體的尖端，常見的是裂紋穿孔，如圖1燒嘴損壞示意圖所示，通過深入的研究分析，得出以下?lián)p壞原因。

圖1 燒嘴損壞示意圖

3.1 粉煤管線溫度不達標(biāo)

由于粉煤管道中粉煤的投放屬于一個內(nèi)循環(huán)的過程，因而對一切固定值都有嚴(yán)格的要求。目前的工作程序中只有保證恒溫的系統(tǒng)，無法對其進行伴熱，使得氣化爐中的管線溫度通常呈現(xiàn)常溫的形式，一旦到了較冷的天氣，管道內(nèi)線則會產(chǎn)生降溫的現(xiàn)象，因而導(dǎo)致煤燒嘴出現(xiàn)跳車的現(xiàn)象，影響整個粉煤的運輸與傳送[3]。并且當(dāng)整個粉煤嘴呈現(xiàn)串聯(lián)的狀態(tài)時，一臺煤燒嘴出現(xiàn)問題會影響另外一臺，甚至是整個煤燒嘴的系統(tǒng)，這是導(dǎo)致粉煤燒嘴損壞的最為常見的原因之一。

3.2 管道內(nèi)雜物堆積

粉煤的輸送主要通過高壓氮氣來完成，而這些粉煤在管道中會形成顆粒狀，因為容易聚集成一些懸浮的殘渣，從而對粉煤管道造成影響。而粉煤自身也是由鐵絲、鐵皮等物質(zhì)組成，盡管這些物質(zhì)都受到了或多或少的處理和消化，但仍舊會有一部分物質(zhì)殘留在粉煤之中，并隨著粉煤的輸入進入到粉煤的管道之中，從而形成堆積的現(xiàn)象。這些雜物的堆積使得粉煤的流量不符合最初設(shè)定的值，并且由于粉煤流量的調(diào)節(jié)閥始終處于被擠的狀態(tài)，導(dǎo)致閥門的通道過小，從而無法提供充足的粉煤流量，進而影響整個系統(tǒng)的進行，并對設(shè)備閥門等造成損傷。

3.3 內(nèi)部部件出現(xiàn)故障

氣化爐由許多的部件構(gòu)成，而這些部件會產(chǎn)生各種各樣的故障導(dǎo)致整個運行系統(tǒng)受到影響。其中就包括速度計與密度計等部件發(fā)生故障的可能性。粉煤管道一般由2個速度計與2個密度計構(gòu)成，這兩種零部件主要對粉煤的流量進行計算與監(jiān)控，并且兩者之間是由串聯(lián)組成，并受到聯(lián)鎖保護。一旦粉煤的流動速度出現(xiàn)偏差也會導(dǎo)致煤燒嘴損壞，而粉煤的流動速度則是由氮氣流量控制，兩者依靠流量的調(diào)節(jié)閥對其進行調(diào)節(jié)，一旦其中的速度計與密度計出現(xiàn)偏差，粉煤的流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)則會出現(xiàn)故障，嚴(yán)重時則會產(chǎn)生跳車的現(xiàn)象發(fā)生。除了速度計與密度計的故障外，閥門也是極其容易產(chǎn)生損傷的。反復(fù)的開關(guān)對整個閥門造成影響，并導(dǎo)致煤粉本質(zhì)的泄露，則會使的閥門被擠壓，從而造成損傷。

4 結(jié)語

隨著產(chǎn)業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，殼牌氣化爐粉煤燒嘴技術(shù)逐漸被用于施工之中。而由于粉煤燒嘴中的零部件或是雜物堆積導(dǎo)致粉煤管道造成堵塞則嚴(yán)重影響了整個系統(tǒng)的正常運作。因此，必須根據(jù)粉煤燒嘴的工作原理對其進行進一步完善技術(shù)手段，提升系統(tǒng)零部件的耐用程度，加強對粉煤管道溫度的掌控，從而使得該技術(shù)可以更好地保障粉煤燒嘴的耐用程度。

參考文獻：

[1] 閆 昭,劉 燕,尚亞國,等.殼牌技術(shù)開工燒嘴工藝控制研究[J].山東化工,2015,44(13):98-99,102.

[2] 李文杰.殼牌氣化爐開工燒嘴工藝控制研究[J].中國化工貿(mào)易,2015,(28):143.

[3] 丁志云.淺談一體化開工燒嘴在干煤粉氣化爐中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2014,(20):35-36.