楊 路 魏文彬

(新能鳳凰滕州能源有限公司 山東滕州277527)

0 前言

燒嘴壓差也稱煤漿壓差，是指煤漿壓力與氣化爐壓力之差，燒嘴壓差能反映出燒嘴磨損量及霧化效果。若燒嘴壓差發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)分析，找出影響燒嘴壓差的因素，并及時(shí)調(diào)整工藝指標(biāo)。

1 燒嘴壓差波動(dòng)對(duì)氣化爐的影響

1.1 燒嘴壓差低

①煤漿物料出燒嘴的速度降低，外環(huán)氧不足以形成合適的霧化角度，特別是燒嘴壓差波動(dòng)頻繁會(huì)引起連鎖反應(yīng)，造成氧氣壓差波動(dòng)；兩者相互作用、相互影響，導(dǎo)致燒嘴壓差波動(dòng)更為頻繁；燒嘴霧化效果差，煤漿顆粒燃燒不完全，渣中殘?zhí)己可撸皇褂行獬煞纸档?，碳的利用率下降。②煤漿出口流速下降，導(dǎo)致火焰離燒嘴室太近，造成燒嘴安裝法蘭溫度過高。③物料會(huì)對(duì)燒嘴室周圍的耐火磚直接沖刷，甚至損壞周圍的耐火磚，縮短耐火磚的使用壽命。④煤漿質(zhì)量差時(shí)，操作溫度過高，燒嘴火焰不穩(wěn)，容易造成燒嘴回火，燒壞燒嘴。當(dāng)燒嘴頻繁出現(xiàn)回火時(shí)，燒嘴的使用壽命呈幾何倍數(shù)下降，甚至運(yùn)行1周燒嘴即被燒毀，引起氣化爐聯(lián)鎖停車。

燒嘴回火的表現(xiàn)：①燒嘴冷卻水吸熱過多，溫差大；②合成氣質(zhì)量差；③氣化爐的溫度出現(xiàn)波動(dòng)，短時(shí)間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)200 ℃的溫升，且升溫的速度無法控制；④灰量增多或者合成氣中甲烷含量上升。

1.2 燒嘴壓差升高

若大顆?；蚱渌^大直徑的物體堵塞在燒嘴煤漿環(huán)隙頭部以及頭部有大顆粒存在時(shí)，煤漿流速升高，但流向不定，會(huì)隨顆粒的運(yùn)動(dòng)而發(fā)生變化，降低碳的轉(zhuǎn)化率。燒嘴壓差升高時(shí)，入爐煤漿流量減少，氧氣相對(duì)過量，爐溫會(huì)猛升，而且不可控。由于短時(shí)間內(nèi)爐溫大幅度波動(dòng)，耐火磚在短時(shí)間內(nèi)受到高溫和低溫的雙重影響，造成耐火磚表面熱應(yīng)力不均，導(dǎo)致耐火磚磚縫開裂；若情況嚴(yán)重，則會(huì)造成氣化爐爐壁溫度升高，氣化爐被迫停車；若停車不及時(shí)，還會(huì)發(fā)生氣化爐過氧爆炸事故。

2 影響燒嘴壓差波動(dòng)的因素

2.1 煤漿質(zhì)量差

煤漿的含量或者黏度不合格都會(huì)引起燒嘴壓差降低。當(dāng)煤漿含量降低，單位煤漿的質(zhì)量下降，膜盒壓力表測(cè)得壓力降低。煤漿含量降低使氣化爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性下降，導(dǎo)致單位產(chǎn)品的比氧耗和比煤耗升高，特別是煤漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于59%氣化爐的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性下降。煤漿的黏度發(fā)生變化時(shí)，外環(huán)氧對(duì)煤漿的剪切力和中心氧對(duì)煤漿的加速作用均會(huì)發(fā)生變化，致使燒嘴壓差波動(dòng)。

2.2 氧氣流量調(diào)節(jié)閥的開度偏小

對(duì)四噴嘴水煤漿氣化而言，外環(huán)氧的出口速度決定了燒嘴霧化角度。當(dāng)氧氣流量調(diào)節(jié)閥的開度偏小，氧氣入爐前壓力降低，出口氣體流速降低，燒嘴壓差降低。由于兩者是相互制約的，氧氣流量調(diào)節(jié)閥持續(xù)小開度，燒嘴壓差也會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處于低限運(yùn)行，特別是在燒嘴使用壽命后期運(yùn)行時(shí)，此現(xiàn)象尤為突出。

2.3 高壓煤漿泵系統(tǒng)出現(xiàn)問題

當(dāng)高壓煤漿泵的進(jìn)口被堵塞、無物料時(shí)，燒嘴壓差下降迅速，也是非常危險(xiǎn)的。進(jìn)、出口單向閥卡住，關(guān)閉不嚴(yán)或者沒有開到位，均會(huì)對(duì)燒嘴壓差造成影響。驅(qū)動(dòng)液段壓力降低，傳遞給隔膜的有效功率下降，煤漿從隔膜所獲得的能量下降，燒嘴壓差也會(huì)隨之降低。

出現(xiàn)煤漿泵的進(jìn)口壓力、電流和出口壓力快速下降時(shí)，可判斷為煤漿泵進(jìn)口堵塞。煤漿泵的進(jìn)、出口單向閥卡住時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象：①煤漿壓差變小，甚至為零；②若煤漿泵電流快速下降的幅度較大，說明其不打量或者進(jìn)口管線堵塞或者進(jìn)口單向閥卡??；③若電流開始無明顯變化，而系統(tǒng)壓力緩慢下降，電流也隨著壓力緩慢下降，說明出口單向閥卡住；④若電流明顯升高，說明出口單向閥打不開；⑤煤漿流量計(jì)顯示流量下降；⑥煤漿泵進(jìn)口壓力為負(fù)值。

2.4 燒嘴質(zhì)量問題

燒嘴存在質(zhì)量問題，例如燒嘴的同心度不準(zhǔn)及燒嘴通道內(nèi)部的定位塊脫落，均會(huì)引起燒嘴壓差波動(dòng)。

2.5 煤漿環(huán)隙內(nèi)有異物

煤漿內(nèi)有異物會(huì)引起燒嘴壓差波動(dòng)。磨煤所用水的堿度和硬度較高時(shí)，會(huì)在煤漿槽的內(nèi)壁上形成結(jié)垢層，若煤漿槽的液位下降或者溫度發(fā)生變化，這些脫落的垢片隨煤漿進(jìn)入燒嘴，流動(dòng)到燒嘴頭部時(shí)，卡在煤漿環(huán)隙頭部，煤漿泵的壓力、電流會(huì)出現(xiàn)瞬間升高。垢片會(huì)隨著煤漿泵壓力的波動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，煤漿壓力持續(xù)累積，壓差增大到一定程度，垢片會(huì)離開燒嘴的頭部，煤漿泵的壓力、電流又瞬間恢復(fù)正常。

3 處理燒嘴壓差波動(dòng)的措施

3.1 控制煤漿質(zhì)量

控制原料煤的水含量(確保內(nèi)水質(zhì)量分?jǐn)?shù)<8%)，選擇黏溫特性較好、操作溫度范圍寬及可磨性好的原料煤能制得優(yōu)質(zhì)煤漿。煤漿的質(zhì)量發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)分析并找出原因，例如：若煤漿的粒度過粗，可以適當(dāng)減少進(jìn)煤量或者增加棒的數(shù)量；若粒度過細(xì)，可適當(dāng)加大進(jìn)煤量或者減少棒的數(shù)量；如果煤漿濃度高、黏度大，可降低煤水比；若煤漿濃度低、黏度大，可適當(dāng)增大添加劑量。如果煤漿濃度低、黏度低，可加大煤水比。定期向磨機(jī)內(nèi)補(bǔ)加新棒，確保煤漿粒度控制在工藝指標(biāo)范圍內(nèi)。

3.2 嚴(yán)格控制壓力-負(fù)荷曲線

壓力-負(fù)荷曲線主要的作用是控制外環(huán)氧的流速。當(dāng)氧氣流量調(diào)節(jié)閥的開度偏小時(shí)，應(yīng)及時(shí)將系統(tǒng)壓力調(diào)整至當(dāng)時(shí)運(yùn)行負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的壓力。若氧氣流量調(diào)節(jié)閥的開度偏小，氧氣流量調(diào)節(jié)閥會(huì)因閥門前后壓差過大而造成閥門振動(dòng)及氧氣流量大幅度波動(dòng)。氧氣流量波動(dòng)幅度過大，系統(tǒng)壓力也難以控制。在燒嘴使用壽命后期，出現(xiàn)燒嘴壓差偏小導(dǎo)致氧氣流量調(diào)節(jié)閥自動(dòng)關(guān)小時(shí)，應(yīng)及時(shí)將氧氣流量調(diào)節(jié)閥由自動(dòng)控制改成手動(dòng)調(diào)節(jié)，逐漸開大氧氣流量調(diào)節(jié)閥的開度，直至燒嘴壓差恢復(fù)正常。

3.3 高壓煤漿泵故障時(shí)系統(tǒng)的調(diào)整

當(dāng)高壓煤漿泵進(jìn)、出口單向閥卡住時(shí)，可及時(shí)提高高壓煤漿泵的轉(zhuǎn)速，利用提高轉(zhuǎn)速后物料的沖力將卡住單向閥的異物帶走。若處理30 min后仍無效果，應(yīng)及時(shí)停運(yùn)1對(duì)燒嘴。若高壓煤漿泵長(zhǎng)時(shí)間在高壓力、高沖程、低流量下運(yùn)行會(huì)撕破其隔膜。新能鳳凰滕州能源有限公司氣化裝置運(yùn)行至今共出現(xiàn)過2次高壓煤漿泵的單缸不打量情況。第1次出現(xiàn)的時(shí)間較短，并未作任何處理，很快自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行。第2次出現(xiàn)的時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)煤漿泵的流量下降較為嚴(yán)重，采取調(diào)整氧氣流量及敲擊煤漿泵不打量缸的進(jìn)、出口單向閥,3 h 后才恢復(fù)正常。但2次故障都有共同的現(xiàn)象，即在高壓煤漿泵恢復(fù)正常運(yùn)行后，24 h內(nèi)高壓煤漿泵的隔膜就發(fā)生破裂，需要停車更換其平隔膜和軟管隔膜，更換該隔膜時(shí)間需要10 h左右。更換隔膜后，氣化爐需要進(jìn)行帶壓連投運(yùn)行。停運(yùn)的1對(duì)燒嘴長(zhǎng)時(shí)間在此種情況下燒蝕較為嚴(yán)重。所以再出現(xiàn)此類似現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)停運(yùn)該對(duì)燒嘴，使用沖洗水對(duì)高壓煤漿泵反沖；然后再進(jìn)行帶壓連投運(yùn)行，此種方法需耗時(shí)3 h，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)量影響較小。出現(xiàn)高壓煤漿泵驅(qū)動(dòng)液端動(dòng)能下降情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充驅(qū)動(dòng)液；日常巡檢時(shí)，應(yīng)注意驅(qū)動(dòng)液端的液位變化情況。

3.4 燒嘴的檢查

①安裝燒嘴前，應(yīng)按照工藝包的要求檢查其同心度，確定正常后，將法蘭螺栓擰緊；②檢查燒嘴頭部噴口處的裂紋、磨損和不圓度，必要時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)或者更換；③在規(guī)定的點(diǎn)上測(cè)量燒嘴內(nèi)槍和外槍的長(zhǎng)度和直徑變化。

3.5 確保水系統(tǒng)水質(zhì)正常

嚴(yán)格控制灰水的工藝指標(biāo)，保持灰水水質(zhì)穩(wěn)定，保證氣化爐、水洗塔底部排水流量正常。當(dāng)系統(tǒng)的灰量增大，特別在氣化爐的操作溫度較高時(shí)，容易誘發(fā)氣化爐帶水，帶水的同時(shí)會(huì)夾帶大量的細(xì)灰。若水洗塔底部的排水量較少，夾帶的細(xì)灰又會(huì)隨激冷水進(jìn)入氣化爐內(nèi)，形成惡性循環(huán)，且液位計(jì)的指示會(huì)滯后。因此，在操作上盡量保證鎖斗系統(tǒng)運(yùn)行正常，氣化爐、水洗塔底部排水盡量大，確保閃蒸系統(tǒng)運(yùn)行正常。水系統(tǒng)水質(zhì)惡化時(shí)，應(yīng)及時(shí)向水系統(tǒng)補(bǔ)充新鮮水，達(dá)到置換水質(zhì)的目的。保證壓濾機(jī)運(yùn)行正常，向水系統(tǒng)內(nèi)及時(shí)添加各種藥劑，達(dá)到有效控制水質(zhì)的目的。

4 結(jié)語

燒嘴壓差能反映燒嘴的煤漿環(huán)隙情況，在燒嘴使用后期，燒嘴的煤漿環(huán)隙變大，燒嘴的霧化效果變差，原料的碳轉(zhuǎn)化率下降。應(yīng)調(diào)整氣化爐的壓力和負(fù)荷。若其他因素引起的燒嘴壓差變化，應(yīng)及時(shí)分析處理，以免對(duì)燒嘴和耐火磚的使用壽命產(chǎn)生較大影響。