浅析壳牌粉煤气化炉烧嘴罩的常见问题

2016-12-20王庚,石云

纯碱工业 2016年1期

关键词：辽宁大连粉煤壳牌

王庚,石云

(1.大化集团大连碳化工有限公司，辽宁大连 116600;2.大连建华污泥处理有限公司，辽宁大连 116033)

浅析壳牌粉煤气化炉烧嘴罩的常见问题

王庚1,石云2

(1.大化集团大连碳化工有限公司，辽宁大连 116600;2.大连建华污泥处理有限公司，辽宁大连 116033)

介绍了壳牌煤气化炉的烧嘴罩的结构及作用。分析渣流进烧嘴罩与外层水管过热对烧嘴罩的危害，提出预防以上两种情况发生的办法。

烧嘴罩;气化炉;壳牌

随着我国生产力水平的提升，经济步伐的推进，我国的化工产业也在这个过程中得到了较大程度的发展。其中，壳牌粉煤气化炉应用甚广，我单位就是以壳牌粉煤气化炉为核心，出产合成气，最后合成甲醇的化工企业。通过这么些年的运行，气化炉有了突飞猛进的发展，但是在一些内部构件上，还是容易出现一些问题，作者就气化炉内部烧嘴罩在开车过程中常出现的问题进行总结，对壳牌粉煤气化炉煤烧嘴罩泄漏原因进行分析与探讨。

1 烧嘴罩的结构及作用

烧嘴罩安装在气化炉反应室膜式壁处，与煤烧嘴和反应室膜式壁形成一个整体，其总体结构为水冷盘管锥形结构。该部件的组成: 1件螺旋盘绕式锥形传热面，用4 mm 的圆钢密封焊接，材料为13CrMo44 或15CrMoG; 1件管状分配器/集汽箱，材料13CrMo44 或15CrMoG; 分配器/集汽箱与传热面之间的连接管线，材料13CrMo44 或15CrMoG;及La Mont管嘴，材料13CrMo44 /2Cr13。水冷盘管内通入锅炉给水进行强制循环，把热量移走，从而降低烧嘴罩盘管的金属温度。烧嘴罩迎火面不衬耐火衬里，以免烧嘴罩迎火面结焦而影响烧嘴的火焰形状。烧嘴罩的作用是保护烧嘴头部，减少对烧嘴头部的辐射热。烧嘴罩结构见图1。

1.螺旋盘绕式锥形传热面 2.管状分配器/集汽箱 3.连接管线 4.La Mont管嘴图1 烧嘴罩结构

2 烧嘴罩常见问题及解决方案

烧嘴罩是供从烧嘴喷出的煤/氧气流进入气化炉的一个水冷的,圆锥形的通道，设计意图是让烧嘴没有渣从火焰上方流过，从而防止火焰偏流和不均匀的现象发生。为了达到没有渣流进的目的,烧嘴罩插入气化炉是有一定深度限制的，需要的插入深度取决于原料和在气化炉水冷壁处形成的总渣层厚度，渣的厚度取决于煤/灰的性质如进入炉内的灰总量、FT、粘温性质和气化温度等。

2.1 渣流进烧嘴罩

渣流进烧嘴罩造成烧嘴罩的损坏，一般损坏发生在从里往外数第2到第5圈(如图2)。渣流进烧嘴罩是烧嘴罩损坏的主要原因，有些烧嘴头部的损坏也与渣溢流有关(如图3)。渣是否溢流进烧嘴罩主要受到烧嘴罩的插入深度和渣层的实际厚度影响，渣层的实际厚度受灰分、FT、粘度和气化温度的影响。渣太厚则渣流进烧嘴罩，渣太薄不能很好的以渣护炉容易造成水冷壁的烧穿和钉头损坏。

图2 渣溢流对烧嘴罩的破坏

图3 渣溢流对烧嘴及膨胀节的破坏

常见的预防方法：

1)准确把握烧嘴罩的插入深度。

2)严格煤的选择和稳定的煤的供应。

预先对煤质进行分析采用灰分合适的煤种。

3)优化气化温度和石灰石的添加。

防止运行时由于粘度造成太厚的渣层，同时使操作窗口最小为100 ℃，以适应气化温度的波动。小的加煤量意味少的灰量可以限制渣层厚度。

4)按需要的比例稳定添加石灰石以尽可能减少灰熔点和渣的粘度的改变。

5)稳定煤的流量避免气化温度波动。

2.2 外层水管过热

过高的O2/C可能使情况加剧导致局部过烧(如图4)。例如O2阀的初始开度太大，差的炉水或锅炉给水的质量没有建立好的钝化膜或钝化膜遭到破坏在气化炉运行和开车时避免局部过热都会造成外层水管过热从而烧坏烧穿烧嘴罩。烧嘴在低压下投用时火焰可能接触到烧嘴罩。而水管的过热会使孔板堵塞，造成冷却水量不够，最后气化炉整体过烧，对整个系统造成很大危险。

图4 外层水管过热对烧嘴罩破坏

常见的预防方法：

1)增加水量和减小管子的壁厚强化烧嘴罩管子的冷却。

2)减小热通量及波动。

确保稳定给煤采用蒸汽产量或热负荷控制气化温度确保烧嘴的负荷均匀,避免偏烧和小于正常数量运行。

3)操作人员掌握好的SCGP操作技能。

4)采用Ⅲ代烧嘴罩。

上述都仅为预防方法，一旦已经泄漏，修补的方法也有很多：

1)在烧嘴罩上加钉头和耐火材料。

2)在烧嘴罩的表面堆焊告合金材料或其他材料。

3)使用高合金材料的管子对损坏部位进行补焊、修补等。

以上方法都能对破损的烧嘴罩进行初步的修补，但是一般坚持时间不长，通过长时间修补开车实践发现，凡是修补后的烧嘴罩，在再次开车之后，修补的烧嘴罩损坏率远远大于完好的烧嘴罩，所以对烧嘴罩最有效的工作还是预防，或者坏了直接更换。

图5 第Ⅱ代烧嘴罩

3 总结

烧嘴罩虽然在气化炉的高温高压和极其恶劣的环境中是一个比较容易出现问题的元件，但是随着工艺的完善，操作的熟练，安装的标准，结构的更新，由最初的Ⅰ代、Ⅱ代(图5)烧嘴罩，现在已发展到第Ⅲ代(图6)烧嘴罩，通过对烧嘴罩的更新换代，烧嘴罩的应用时间比以前有了很大的改善，我相信随着粉煤气化技术在我国的发展，技术的完善，我国的粉煤气化工艺和设备一定会越做越好。