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        多噴嘴對置式氣化爐燒嘴損壞原因淺析

        2016-03-28 09:59:09楊路
        肥料與健康 2016年1期
        關(guān)鍵詞:水煤漿氣化爐端面

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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(zhì)量分數(shù)約為65%的水煤漿由煤漿給料泵加壓后與體積分數(shù)在99.6%以上的高壓氧氣通過4只在同一水平面的工藝燒嘴對噴進入氣化爐,經(jīng)對噴撞擊形成6個特征各異的流動區(qū),即射流區(qū)、撞擊區(qū)、撞擊流股、回流區(qū)、折返流區(qū)和管流區(qū),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(yīng)。反應(yīng)溫度一般約為1 350℃,反應(yīng)過程非常迅速,一般在4~10 s內(nèi)完成。氣化爐內(nèi)工藝條件苛刻,易導致燒嘴損壞?,F(xiàn)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(zhì)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(tài)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(nèi)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(tài)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(wěn)定狀態(tài),表現(xiàn)為點狀行為,所以回火損壞位置無規(guī)律可循。

        另外,輕質(zhì)澆注料在高溫氣氛下很容易粉化,在出現(xiàn)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(fā)生。

        2 水煤漿濃度升高

        水煤漿濃度升高時,氧氣流量也應(yīng)相應(yīng)增大,此時燒嘴端面的氧氣濃度升高,氧化反應(yīng)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(fā)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(nèi)件損壞。

        3 燒嘴結(jié)構(gòu)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(zhì)的流量要求,在供應(yīng)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(jié)構(gòu)不合理時,物料的流量發(fā)生變化,會導致各反應(yīng)區(qū)域發(fā)生偏移。中心氧流量太大時,會使預(yù)混合區(qū)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(qū),因燒嘴的上部及兩側(cè)均有渣膜保護,因此燒蝕較輕。但進入回流區(qū)的產(chǎn)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(huán)境下以一定角度撞擊燒嘴端面,從而造成燒嘴端面的燒蝕。

        4 結(jié)語

        寧波中金石化有限公司的氣化裝置在105%負荷下長期穩(wěn)定運行后,為進一步提高生產(chǎn)能力,將氣化裝置生產(chǎn)負荷提高至110%。生產(chǎn)負荷提高后,對燒嘴的氧氣通道進行了相應(yīng)調(diào)整:環(huán)氧通道由41.0 mm調(diào)整為42.0 mm,中心氧通道從9.0 mm調(diào)整為9.5 mm。燒嘴尺寸調(diào)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,燒嘴的尺寸還有進一步修改的余地。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(yīng)該選用黏溫特性好的煤種,控制好水煤漿質(zhì)量,使燒嘴的使用壽命有質(zhì)的提升。

        (寧波中金石化有限公司浙江鎮(zhèn)海315200楊路)

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