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摘 要：德士古水煤浆气化工艺是以纯氧和水煤浆为原料，在加压无催化剂条件下进行部分氧化反应，生成以一氧化碳和氢气为主要有效气体成分的粗合成气，而工艺烧嘴作为水煤浆气化炉的核心设备，其使用寿命和性能是制约德士古气化炉安全稳定长周期运行的关键。
关键词：气化炉;烧嘴结构;损坏;分析;预防
一.气化炉烧嘴的结构形成
气化炉烧嘴的整体材质采用InconeI600，头部向火面一般采用镍基高温合金材质，工作压力在4MPa-6MPa，构造为三流道式套管结构：
⑴中心通道为氧气（中心氧区），中心氧管的出口设计成缩口形式，目的是对中心氧进行加速，同时其端面相对于烧嘴断面基准面有一定的缩入量，这样形成一个水煤浆和中心氧的预混腔。
⑵中间通道为水煤浆，水煤浆的出口管路也设计成缩口形式，使进入预混腔的水煤浆具备一定的速度。在预混腔内，利用中心氧对水煤浆进行稀释和初加速，改善水煤浆的流变性能。
⑶外层通道为氧气（外环氧区），外环氧管口的缩入量更大一些，目的是提供更高流速的氧气量。
⑷烧嘴喷头处设有冷却水盘管。
二.烧嘴的工作原理
中心氧通道和外环氧通道的高流速纯氧与中间通道的水煤浆在喷头处混合在氧气的冲击下，煤浆以调整雾状形式喷入气化炉，达到充分雾化煤浆的效果。
三.影响烧嘴使用寿命的因素分析及预防
1.流通道调节比影响
在正常生产中无论是中心氧还是水煤浆及外环氧的流通面积，均有各自流量要求，如果中心氧量控制过小，将达不到对水煤浆的稀释和加速作用，相反如果中心氧量控制的过大，一方面有可能会对中心管口处的磨损加重，降低烧嘴的使用寿命，另一方面会使整个烧嘴出口火焰变的细长，直接影响到气化炉内燃烧区.二次反应区和回流反应区的形成，改变了雾化效果降低气化效率。同时会造成烧嘴局部过氧，增加烧嘴周围富氧量，产生高温导致烧嘴端面烧蚀和龟裂。因此在压力一定的条件下，为了保证充分的雾化煤浆效果，减少对烧嘴的损坏，中心氧气的调节比例一般为总氧气量的12%-16%。
2.冷却水盘管损坏
冷却水盘管的作用是保护烧嘴头部处于高温环境的部分，冷却水盘管损坏的因素有以下几个方面：
⑴烧嘴使用过程中的影响：由于工艺烧嘴端面处长期存在较强的气体回流，工艺烧嘴与内壁之间的空隙处经常会出现积渣，这些积渣会直接或间接的造成盘管的损坏，增加盘管的厚度等级以及用刚玉火泥浇注包裹盘管后可以有效的减轻这一损坏。
⑵烧嘴制作工艺影响：冷却水盘管在制作过程中，盘管的弯曲度直接影响到盘管的使用寿命。因此盘管在加热温度和弯制速度过程中，控制管材的变形量和减薄量是盘管成型后强度和刚度的保证。
⑶冷却水盘管和外喷头焊接存在热应力：焊接材质不同壁厚差别较大，焊接部位又处于烧嘴端部位置，使用角焊连接时要严格控制焊接工艺，才能避免烧嘴在高温环境使用中裂纹的产生。
3.外喷头端面出现裂纹及龟裂
气化炉工艺烧嘴外喷头端面出现径向放射性裂纹及龟裂因素主要有以下几个方面。
⑴热辐射影响：由于外喷头的端面金属材质长期处于燃烧室的高温环境中，同时受到氧气.煤浆及回流气体.灰渣的冲刷，冶炼和锻造过程中的缺陷逐渐隐现，最终形成裂纹和龟裂。
⑵化学影响：由于外喷头处氧气浓度较高，金属材质在高温的氧气环境中会发生氧化反应，高温情况下金属材料会发生一定的渗碳，使金属的成分和性能发生变化。另外煤浆中的硫也会使金属表面發生高温硫化腐蚀。
⑶应力影响：外喷头端面处是零件机械加工后的应力集中部分，在高温环境中径向放射性裂纹的源头是外喷头的孔口处，也是应力释放形成裂纹出现龟裂造成喷头损坏的主要原因。
预防措施：调整好适当的氧煤比减少气化炉温度压力波动，严防超温超压造成的损坏。
四.生产中应注意的事项
⑴日常生产中尽量减少煤浆中的铁屑，在适当的位置增加除铁器的使用，尽可能的增加煤斗下料口皮带运送物料的距离，控制好给煤量，将通过称重给料机煤的厚度减小，这样会更轻易的清除埋在煤里的铁屑，同时及时清除除铁器的铁屑，定期清理大小煤浆槽和煤浆泵进口死角处的铁屑及杂质。
⑵烧嘴入炉至投料的时间尽可能的缩短，控制好烧嘴冷却水量避免出现水量的大幅度波动，尤其是在停炉后软硬管切换中。
⑶烧嘴冷却水盘管用耐高温材料包裹后，在烧嘴吊装过程中要注意保护，避免出现磕碰损伤到烧嘴头部及盘管保护层。
⑷生产中严格控制各项工艺指标，提高工作人员的操作水平与责任心。
4.结论
气化炉停车更换烧嘴的过程中，必然会造成煤浆及其他物料的损失，所以延长烧嘴的使用寿命保证气化炉长周期运行，是企业降低消耗增加产量提高效益的重要途径。
参考文献：
[1]蔡昂，杨昊.以风险检验为基础的GE水煤浆气化装置应用研究[J].化工管理，2017（34）：135.
[2]马少莲，周蕊.城市污泥掺混水煤浆体系对粒度和浆体流变性能的影响[J].广州化工，2016，44（19）：67-69.
[3]蔡俊雷.水煤浆气化装置动设备事故处理与改造研究[J].化工管理，2016（02）：210-211.
作者简介：
潘强 （1975.9 ），男，上海，助理工程师 ，大专，计算机应用专业，学校：安徽理工大学.
关键词：气化炉;烧嘴结构;损坏;分析;预防
一.气化炉烧嘴的结构形成
气化炉烧嘴的整体材质采用InconeI600，头部向火面一般采用镍基高温合金材质，工作压力在4MPa-6MPa，构造为三流道式套管结构：
⑴中心通道为氧气（中心氧区），中心氧管的出口设计成缩口形式，目的是对中心氧进行加速，同时其端面相对于烧嘴断面基准面有一定的缩入量，这样形成一个水煤浆和中心氧的预混腔。
⑵中间通道为水煤浆，水煤浆的出口管路也设计成缩口形式，使进入预混腔的水煤浆具备一定的速度。在预混腔内，利用中心氧对水煤浆进行稀释和初加速，改善水煤浆的流变性能。
⑶外层通道为氧气（外环氧区），外环氧管口的缩入量更大一些，目的是提供更高流速的氧气量。
⑷烧嘴喷头处设有冷却水盘管。
二.烧嘴的工作原理
中心氧通道和外环氧通道的高流速纯氧与中间通道的水煤浆在喷头处混合在氧气的冲击下，煤浆以调整雾状形式喷入气化炉，达到充分雾化煤浆的效果。
三.影响烧嘴使用寿命的因素分析及预防
1.流通道调节比影响
在正常生产中无论是中心氧还是水煤浆及外环氧的流通面积，均有各自流量要求，如果中心氧量控制过小，将达不到对水煤浆的稀释和加速作用，相反如果中心氧量控制的过大，一方面有可能会对中心管口处的磨损加重，降低烧嘴的使用寿命，另一方面会使整个烧嘴出口火焰变的细长，直接影响到气化炉内燃烧区.二次反应区和回流反应区的形成，改变了雾化效果降低气化效率。同时会造成烧嘴局部过氧，增加烧嘴周围富氧量，产生高温导致烧嘴端面烧蚀和龟裂。因此在压力一定的条件下，为了保证充分的雾化煤浆效果，减少对烧嘴的损坏，中心氧气的调节比例一般为总氧气量的12%-16%。
2.冷却水盘管损坏
冷却水盘管的作用是保护烧嘴头部处于高温环境的部分，冷却水盘管损坏的因素有以下几个方面：
⑴烧嘴使用过程中的影响：由于工艺烧嘴端面处长期存在较强的气体回流，工艺烧嘴与内壁之间的空隙处经常会出现积渣，这些积渣会直接或间接的造成盘管的损坏，增加盘管的厚度等级以及用刚玉火泥浇注包裹盘管后可以有效的减轻这一损坏。
⑵烧嘴制作工艺影响：冷却水盘管在制作过程中，盘管的弯曲度直接影响到盘管的使用寿命。因此盘管在加热温度和弯制速度过程中，控制管材的变形量和减薄量是盘管成型后强度和刚度的保证。
⑶冷却水盘管和外喷头焊接存在热应力：焊接材质不同壁厚差别较大，焊接部位又处于烧嘴端部位置，使用角焊连接时要严格控制焊接工艺，才能避免烧嘴在高温环境使用中裂纹的产生。
3.外喷头端面出现裂纹及龟裂
气化炉工艺烧嘴外喷头端面出现径向放射性裂纹及龟裂因素主要有以下几个方面。
⑴热辐射影响：由于外喷头的端面金属材质长期处于燃烧室的高温环境中，同时受到氧气.煤浆及回流气体.灰渣的冲刷，冶炼和锻造过程中的缺陷逐渐隐现，最终形成裂纹和龟裂。
⑵化学影响：由于外喷头处氧气浓度较高，金属材质在高温的氧气环境中会发生氧化反应，高温情况下金属材料会发生一定的渗碳，使金属的成分和性能发生变化。另外煤浆中的硫也会使金属表面發生高温硫化腐蚀。
⑶应力影响：外喷头端面处是零件机械加工后的应力集中部分，在高温环境中径向放射性裂纹的源头是外喷头的孔口处，也是应力释放形成裂纹出现龟裂造成喷头损坏的主要原因。
预防措施：调整好适当的氧煤比减少气化炉温度压力波动，严防超温超压造成的损坏。
四.生产中应注意的事项
⑴日常生产中尽量减少煤浆中的铁屑，在适当的位置增加除铁器的使用，尽可能的增加煤斗下料口皮带运送物料的距离，控制好给煤量，将通过称重给料机煤的厚度减小，这样会更轻易的清除埋在煤里的铁屑，同时及时清除除铁器的铁屑，定期清理大小煤浆槽和煤浆泵进口死角处的铁屑及杂质。
⑵烧嘴入炉至投料的时间尽可能的缩短，控制好烧嘴冷却水量避免出现水量的大幅度波动，尤其是在停炉后软硬管切换中。
⑶烧嘴冷却水盘管用耐高温材料包裹后，在烧嘴吊装过程中要注意保护，避免出现磕碰损伤到烧嘴头部及盘管保护层。
⑷生产中严格控制各项工艺指标，提高工作人员的操作水平与责任心。
4.结论
气化炉停车更换烧嘴的过程中，必然会造成煤浆及其他物料的损失，所以延长烧嘴的使用寿命保证气化炉长周期运行，是企业降低消耗增加产量提高效益的重要途径。
参考文献：
[1]蔡昂，杨昊.以风险检验为基础的GE水煤浆气化装置应用研究[J].化工管理，2017（34）：135.
[2]马少莲，周蕊.城市污泥掺混水煤浆体系对粒度和浆体流变性能的影响[J].广州化工，2016，44（19）：67-69.
[3]蔡俊雷.水煤浆气化装置动设备事故处理与改造研究[J].化工管理，2016（02）：210-211.
作者简介：
潘强 （1975.9 ），男，上海，助理工程师 ，大专，计算机应用专业，学校：安徽理工大学.