若合成氣夾帶的灰渣進入燒嘴室,會腐蝕燒嘴冷卻水盤管,并導致燒嘴拆裝困難。對燒嘴頭部冷卻水盤管進行保護,使燒嘴室形成相對密閉的空間,可有效防止氣化爐內灰渣進入燒嘴室,既減輕了燒嘴的腐蝕,又方便燒嘴的拆裝,同時可延長冷卻水盤管及外氧管的使用壽命。由于燒嘴頭部處于氣化爐內高溫區,用于頭部保護的材料應為耐高溫、易成型的材料。
改造燒嘴冷卻水盤管布置和結構形式:燒嘴冷卻水進水管與外氧噴頭接管改為90°彎頭,冷卻水進水管先盤繞半圈后經直管和90°彎頭進入端部冷卻水夾套,以提高換熱效率和縮小外形尺寸。通過改進燒嘴冷卻水盤管的布置和結構形式,保證進水管路具有良好的彈性伸縮量和在拆裝過程中不被拉傷。
通過對模擬霧化裝置的測試,尋找燒嘴的最佳霧化效果,據此對工藝燒嘴噴頭部位各通道的安裝尺寸進行調整后裝配。燒嘴頭部間隙重新調整后,達到了最佳的霧化效果,提高了原料煤中碳的轉化率。
氣化爐內反應溫度一般約在1 300 ℃,在氣化爐運行過程中,燒嘴頭部盤管直接面對爐內高溫氣流沖刷、高溫熱輻射及合成氣中硫、氫等腐蝕性氣體的共同作用,影響了噴頭部位使用壽命,尤其是燒嘴進、出口盤管焊縫處,由于屬角焊,焊肉薄,國內暫時還沒有檢測方法,再加上其在惡劣的環境下工作,盤管使用壽命一般較短。在燒嘴向火端面焊接1塊金屬擋板,目的是保護水冷盤管的焊縫,避免直接面對氣化爐內高溫流體的熱輻射和燒蝕。改進后,有效地保護了燒嘴冷卻水盤管焊縫,其壽命得到有效提高。
改造后的燒嘴已成功應用于兗礦國泰化工有限公司的3臺多噴嘴對置式氣化爐。目前,燒嘴平均壽命已超過120 d,最長運行時間達到150 d,拆下的燒嘴情況良好;拱頂耐火磚使用壽命已超過10 000 h,減薄速率由原來的0.020 mm/h降低至目前的0.014 mm/h;碳轉化率從原來的98%提高至99%。