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多噴嘴對置式氣化爐燒嘴損壞原因淺析

多噴嘴對置式水煤漿氣化工藝屬于氣流床氣 化工藝,質量分數約為65%的水煤漿由煤漿給料 泵加壓后與體積分數在99.6%以上的高壓氧氣通 過4只在同_水平面的工藝燒嘴對噴進入氣化 爐,經對噴撞擊形成6個特征各異的流動區,即射 流區、撞擊區、撞擊流股、回流區、折返流區和管流 區,利用煤部分氧化(燃燒)釋放的熱量,維持在 該煤種的灰熔點溫度以上進行氣化反應。反應溫 度一般約為1350 °C,反應過程非常迅速,一般在 4 ~10秒內完成。氣化爐內工藝條件苛刻,易導致 燒嘴損壞,F從工藝條件入手,分析燒嘴損壞的 原因。
1、燒嘴回火
燒嘴回火的主要原因在于原料煤的煤質異 常、黏溫特性較差、操作彈性較小,溫度小幅波動 就會導致渣口壓差升高。當液態渣的黏度增大 后,渣在爐壁表面流動至燒嘴口處積聚,導致燒嘴 物料噴出受到影響,從而形成回火。燒嘴回火燒 蝕主要受短時間內小股火焰所致。正常情況下, 火焰出口角度與燒嘴出口形成的渣膜會形成一種 動態平衡,但當平衡被破壞時,高溫火焰撞擊燒 嘴,長時間回火就會燒壞燒嘴。由于火焰反彈是 一種不穩定狀態,表現為點狀行為,所以回火損壞 位置無規律可循。
另外,輕質澆注料在高溫氣氛下很容易粉化, 在出現壓力波動和物料反沖時,該薄弱的保護作 用即被破壞。當高速火焰外緣與毛刺狀厚薄不均 的渣膜接觸后,一部分火焰被折射回來并撞擊到 燒嘴的端面,引起燒嘴的安裝法蘭溫度升高,燒嘴 斷面會有深坑狀的損壞,其壽命大幅縮短,情況嚴 重時會造成燒嘴燒穿事故的發生。
2、水煤漿濃度升高
水煤漿濃度升高時,氧氣流量也應相應增大, 此時燒嘴端面的氧氣濃度升高,氧化反應劇烈,對 燒嘴頭部的損壞加劇。當水煤漿濃度升高時,水煤漿含固量升高,水煤漿通道磨損加劇,燒嘴的頭 部受沖刷最為嚴重。水煤漿通道發生變化后,輕 者導致燒嘴的霧化效果變差,嚴重時可能因燒嘴 偏噴嚴重而導致氣化爐本體或內件損壞。
3、燒嘴結構不合理
無論是中心氧還是水煤漿及外氧的流通面 積,均需要滿足各自介質的流量要求,在供應壓力允許的情況下,力爭達到必要的混合霧化效果。 當燒嘴結構不合理時,物料的流量發生變化,會導 致各反應區域發生偏移。中心氧流量太大時,會 使預混合區的混合物流速增大,造成中心管出口 處的磨損加劇,造成燒嘴壽命縮短。
燒嘴附近存在較嚴重的回流區,因燒嘴的上 部及兩側均有渣膜保護,因此燒蝕較輕。但進入 回流區的產物不僅有CO和H2,還有高溫熔渣, 這些細小的高溫熔渣在富氧環境下以_定角度撞 擊燒嘴端面,從而造成燒嘴端面的燒蝕。
4、結語
寧波中金石化有限公司的氣化裝置在105% 負荷下長期穩定運行后,為進一步提高生產能力, 將氣化裝置生產負荷提高至110%。生產負荷提 高后,對燒嘴的氧氣通道進行了相應調整:環氧通 道由41. 0 mm調整為42. 0 mm,中心氧通道從 9.0 mm調整為9. 5 mm。燒嘴尺寸調整后,入爐 氧氣壓力下降0. 2 MPa,氧氣流速下降10 m/s。 通過對燒嘴和耐火磚的觀察,燒嘴的尺寸還有進 _步修改的余地。此外,降低氣化爐的操作溫度 可以降低燒嘴頭部溫度和氧氣濃度,有利于延長 燒嘴的使用壽命。同時,應該選用黏溫特性好的 煤種,控制好水煤漿質量,使燒嘴的使用壽命有質 的提升。


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