殼牌氣化爐粉煤燒嘴損壞原因分析

楊海斌

摘 要：粉煤燒嘴是殼牌氣化爐的重要組成部分，受高壓及高溫的影響，殼牌氣化爐粉煤燒嘴損壞頻率較高。本文從粉煤燒嘴的結構入手，重點探究氣化爐粉煤燒嘴損壞的主要特征與原因。

關鍵詞：殼牌氣化爐;粉煤燒嘴;結構;損壞原因

殼牌煤氣化是指在高溫及高壓環境下，將煤粉、氧氣與水蒸氣加壓后送入帶氣化爐內，在短時間內完成升溫、燃燒以及轉化的過程。殼牌氣化爐主要應用于大型化工企業，目前已經投入規模化生產應用。但受外界環境影響，殼牌氣化爐在實際應用過程中還存在一些問題，粉煤燒嘴作為一項重要工藝，在高溫與高壓環境中，粉煤燒嘴容易出現損壞，在一定程度上影響了化工企業的正常生產。

1 粉煤燒嘴的結構

粉煤燒嘴是殼牌氣化爐的關鍵工藝之一，在使用過程中，為方便維修與更換零部件，粉煤燒嘴采用分裝工藝，分為內外兩部分，由燒嘴頭與燒嘴身組成。燒嘴頭是粉煤燒嘴的核心組成部分，是由高強度合金構成。粉煤燒嘴的內外兩部分構成了多層套管，煤粉、氧氣與水蒸氣通過燒嘴頭進入殼牌氣化爐的腔體。一般而言，一臺殼牌氣化爐需要安裝四到六個粉煤燒嘴。

2 粉煤燒嘴損壞的主要特征

殼牌氣化爐在使用一段時間后，就會出現不同程度的故障，其中粉煤燒嘴損壞的頻率最高。為保證殼牌氣化爐的正常運轉，粉煤燒嘴出現故障后，要立即進行更換護或維修，粉煤燒嘴損壞的形式主要有以下幾種：

2.1 燒嘴頭損壞

燒嘴頭損壞的形式有如下幾種：燒嘴噴口出現裂紋，燒嘴頭前端的金屬厚度約為1-3mm，使用時間過長，燒嘴頭很容易產生放射狀裂紋，造成冷水滲漏問題;燒嘴頭前壁結渣燒熔，燒嘴頭由合金組成，使用過程中容易出現金屬熔融問題，使燒嘴頭壁面缺損，導致冷水滲漏;機械損壞，在安裝過程中，如果受到磕碰，燒嘴頭也容易出現損壞。出現機械損壞后，難以修復，需要更換新的燒嘴頭。

2.2 燒嘴身損壞

燒嘴身損壞的形式如下，回火燒熔，受高溫合成氣的影響，燒嘴身容易出現回火燒熔的狀況;管路腐蝕，受高溫高壓與腐蝕物質的影響，燒嘴外管中容易出現腐蝕性坑洞，導致冷水滲漏;機械損壞，在安裝過程中，燒嘴法蘭部位容易磕碰劃傷。

3 粉煤燒嘴損壞的主要原因分析

殼牌氣化爐在使用過程中，粉煤燒嘴出現故障的頻率最高，大大降低了粉煤燒嘴的使用壽命，對工廠的正常生產造成了一定影響，粉煤燒嘴的損壞原因主要有以下幾點：

3.1 粉煤管線溫度達不到標準

粉煤管線中粉煤投放過程是一個內部循環過程，對溫度有著嚴格的要求。但在實際應用過程中，因氣化爐工作時間較長，而外界的操作溫度過低，受煤粉質量與恒溫系統的影響，殼牌氣化無法完成伴熱工作，粉煤燒嘴管線中經常呈現出常溫形式，外界溫度出現明顯下降時，粉煤管線中的溫度也會相應降低，使粉煤燒嘴出現跳車問題，對粉煤的傳輸與運送造成一定的影響。如果殼牌氣化爐中的粉煤燒嘴是以串聯形式工作，一個粉煤燒嘴出現問題，粉煤燒嘴運行數量減少，火焰偏燒現象會更加明顯，高溫回流會對燒嘴罩造成一定的影響，使得其他燒嘴所承受的熱負荷增加，使得其他燒嘴金屬壁在高溫環境下失效，出現滲水問題，對殼牌氣化爐的正常運行造成一定的影響。

3.2 粉煤燒嘴金屬壁厚度不均

粉煤燒嘴是由高硬度合金組成，但高溫合金的塑性高，硬度較大，加工過程比較困難，粉煤燒嘴的尺寸精準度較高，對金屬面的粗糙度也有著一定的要求，粉煤燒嘴在制造過程中容易出現金屬壁厚度不均的問題，影響了粉煤燒嘴的使用壽命。粉煤燒嘴的燒嘴頭為尖角結構，受內部冷水與外部高溫的作用下，加上粉煤管道中煤粉的沖刷，使得粉煤燒嘴容易損壞。

3.3 煤粉中雜質角度

煤粉中雜質含量高，也容易對粉煤燒嘴造成一定的損傷，粉煤中普遍含有氧化硅、三氧化二鋁、氧化鎂、三氧化二鐵、氧化鈉與氧化鉀等物質，這些雜質的粘度不同，當氣化爐內的溫度達到不氣化溫度時，煤粉中懸浮殘渣的流動性相對較差，這些殘渣會附著在燒嘴金屬壁面上，對粉煤燒嘴造損壞，這些高溫殘渣會附著在燒嘴頭的金屬壁上，金屬壁面上會出現大小不一的熔融坑洞。

3.4 操作失誤

大部分化工企業為降低粉煤燒嘴的損壞頻率，使氣化爐保持低負荷的運行狀態，殼牌煤氣爐的操作壓力大，但操作負荷較低，進入粉煤管道中的粉煤量降低，水蒸氣與氧氣的流速也相應降低，煤粉燒嘴的出料流速降低，使的火焰黑區大幅度縮短，霧化角范擴大，燒嘴頭溫度升高，造成燒嘴壁在高溫環境下容易產生裂紋或是穿孔。在實際操作中存在操作失誤而導致的壓力穩定，如誤開泄壓閥門等，使管道中的煤粉含量急劇減少，造成粉煤燒嘴因瞬間過氧而跳車，引起氣化爐中壓力與熱量失衡，嚴重時會出現回火現象，對粉煤燒嘴造成一定的損害。

4 結束語

隨著科學技術的進步，殼牌氣化爐的制造工藝在不斷進步，但是在使用過程中，總是出現這樣或是那樣的問題，對工廠的正常運轉造成了一定的影響。因此在制造過程中，要根據實際使用情況，不斷完善粉煤燒嘴的制作工藝，提高粉煤燒嘴的使用壽命，對于化工企業而言，要加強粉煤管道溫度的把控，將粉煤燒嘴的損耗降到最低。

參考文獻：

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