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(tuán)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(tuán)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(jìn)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(jì)步伐的推進(jìn)，我國的化工產(chǎn)業(yè)也在這個(gè)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(yùn)行，氣化爐有了突飛猛進(jìn)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(jìn)行總結(jié)，對殼牌粉煤氣化爐煤燒嘴罩泄漏原因進(jìn)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(gè)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(jìn)行強(qiáng)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(hù)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(jìn)入氣化爐的一個(gè)水冷的,圓錐形的通道，設(shè)計(jì)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(dá)到?jīng)]有渣流進(jìn)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(jìn)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(jìn)燒嘴罩

渣流進(jìn)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(jìn)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(jìn)燒嘴罩主要受到燒嘴罩的插入深度和渣層的實(shí)際厚度影響，渣層的實(shí)際厚度受灰分、FT、粘度和氣化溫度的影響。渣太厚則渣流進(jìn)燒嘴罩，渣太薄不能很好的以渣護(hù)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(zhǔn)確把握燒嘴罩的插入深度。

2)嚴(yán)格煤的選擇和穩(wěn)定的煤的供應(yīng)。

預(yù)先對煤質(zhì)進(jìn)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(yùn)行時(shí)由于粘度造成太厚的渣層，同時(shí)使操作窗口最小為100 ℃，以適應(yīng)氣化溫度的波動(dòng)。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(diǎn)和渣的粘度的改變。

5)穩(wěn)定煤的流量避免氣化溫度波動(dòng)。

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(yùn)行和開車時(shí)避免局部過熱都會(huì)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(shí)火焰可能接觸到燒嘴罩。而水管的過熱會(huì)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(gè)系統(tǒng)造成很大危險(xiǎn)。

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(qiáng)化燒嘴罩管子的冷卻。

2)減小熱通量及波動(dòng)。

確保穩(wěn)定給煤采用蒸汽產(chǎn)量或熱負(fù)荷控制氣化溫度確保燒嘴的負(fù)荷均勻,避免偏燒和小于正常數(shù)量運(yùn)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(bǔ)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(jìn)行補(bǔ)焊、修補(bǔ)等。

以上方法都能對破損的燒嘴罩進(jìn)行初步的修補(bǔ)，但是一般堅(jiān)持時(shí)間不長，通過長時(shí)間修補(bǔ)開車實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，凡是修補(bǔ)后的燒嘴罩，在再次開車之后，修補(bǔ)的燒嘴罩損壞率遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(gè)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(biāo)準(zhǔn)，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(shí)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(huì)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(jì),2011(5)

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