德士古煤气化工艺烧嘴的改造

【摘要】德士古工艺烧嘴是德士古煤气化工艺的核心设备，工艺烧嘴运行工况的好坏直接决定着整个生产系统在现有生产能力的基础上能否提高产量及能否长周期稳定运行。因此，对现有工艺烧嘴的改造是很有必要的，例如：烧嘴头部各环隙大小的调节，增强烧嘴头部耐磨性等。

【关键词】德士古；工艺烧嘴；耐磨性

德士古工艺烧嘴是德士古煤气化工艺的核心设备，一般情况下运行初期，雾化效果好、气体成份稳定、系统工况稳定；运行到后期，喷嘴头部变形、雾化效果不好，这时气体成分变化较大，有效气成分下降。特别是发生喷头偏喷现象，使局部温度过高，烧坏高温热偶，严重时，发生窜气导致炉壁超温。再则由于工程设计和操作经验的不完善，使工艺烧嘴运行周期较短，一般不超过3个月，这是造成德士古气化装置必须有备用炉的主要原因。

从操作方面最大限度地提高工艺烧嘴的运行周期需要注意如下几点：

1）煤质和煤浆质量是影响工艺烧嘴寿命的主要因素，煤的灰熔点尽量不要超过1300℃，煤浆浓度控制在61-63%较为合适。

2）尽可能将气化温度控制在较低的范围，能够有效提高其运行周期，一般情况下应该控制在1350℃以下。

3）在系统投煤量发生较大变化的情况下，要提前调整O/C比到合适的范围，坚决杜绝飞温。

Texaco水煤浆加压气化的工艺烧嘴（如图1所示）是气化装置最重要的部分，同时也是一个比较脆弱的部件，为三流道设计，水煤浆介于中心氧和外环氧之间走中间通道。工艺烧嘴是气化炉能否安全稳定高负荷长周期运行的关键，Texaco水煤浆气化的工艺烧嘴是预混式烧嘴，所谓预混式烧嘴指烧嘴头部的煤浆出口和氧气出口预留了一段混合空间，是为了保证氧气和煤浆更好的混合和雾化；还有一种是由华东理工大学提出来的预膜式烧嘴，煤浆和氧气直接喷出，通过对撞来实现混合雾化的效果，所以不需要经过预混合阶段。通过实际运行发现，预混式烧嘴由于煤浆被氧气加速，所以对烧嘴头部的磨损会更大点，如图3所示，寿命相对于预膜式的要短。延长预混式烧嘴的使用寿命，且发挥生产系统的最大生产能力，使生产系统能够达到安全稳定长周期高负荷运行, 可以避免因工艺烧嘴的问题造成不必要的停车。工艺烧嘴头部结构图如图2所示。

图1

图2

图3工艺烧嘴头部磨损

１改变工艺烧嘴头部各环隙的间距

目前，工艺烧嘴在当前负荷下的烧嘴使用情况进行了核算，具体内容如表1所示：

表1工况工艺烧嘴核算表

注：中心氧气比例为：15.6%

根据对工况工艺烧嘴使用情况的核算数据，对工艺烧嘴进行了如下改造，使其满足当前生产系统的最大生产负荷，如表2所示：

表２工艺烧嘴改造前后对比

注：烧嘴内的第二通道内径即为喷嘴中心管道的外径，第三通道的内径即为煤浆通道的外径

根据改造后的工艺烧嘴参数数据，做出了如表3所示的核算：

表3改造后工艺烧嘴核算

注：中心氧气比例为：17%

通过对改造后工艺烧嘴的核算，我车间的单炉生产能力达到960t/d。

２增强工艺烧嘴头部耐磨性

为了延长工艺烧嘴的使用寿命，将工艺烧嘴头部制作为陶瓷耐磨件，增加烧嘴的耐磨性。通过改造，烧嘴的运行周期由一个月增加到五个月。

以B#气化炉为例，烧嘴改造前，每隔十天取一组数据，50天内煤浆炉头管线与工艺烧嘴间的压差逐渐变小，由0.18减小至0.09，说明烧嘴头部磨损严重。改造前数据如表4（改造前）所示，改造后数据如表5（改造后）所示。

表４改造前

注：时间4.24代表2012年4月24日，以下同

表5改造后

由表改造前和改造后的数据比较，可以看出改造后，烧嘴头部耐磨性好，且合成气量也有所增加，有效气成分含量也有所提高。

３结语

通过改造前与改造后的实际运行数据的对比，可以看到对工艺烧嘴的改造提高了现有装置的生产能力，也增加了烧嘴头部的耐磨性，延长了运行周期。