新型烧嘴的开发及在水煤浆气化装置中的应用

2007年10月大租2007第30卷第5期Large Scale Nitrogenous Fertilizer Industry新型烧嘴的开发及在水煤浆气化装置中的应用李波潘荣吕传磊(山东兖矿鲁南化肥厂,山东朦州,277527)摘要简述新型烧嘴在山东兖矿鲁南化肥厂气化装置上的应用情况及对新型烧嘴所作的研究,通过应用情况分析证明新型烧嘴在运行到120d后各项指标正常,烧嘴处于良好状态,提出烧嘴维护和改进的几点设关键词煤气化新型烧嘴周期烧嘴是煤气化技术的核心设备,烧嘴性能的喷头处,改变氧气管喷头和煤浆管喷头配合间隙,好坏、寿命的长短直接影响到整个装置的运行质使煤浆与氧气混合形式由预混改变为预膜,从而量,装置的大部分技术经济指标都与工艺烧嘴有减少煤浆对烧嘴的直接磨损,同时提高产量。关。兖矿鲁南化肥厂水煤浆气化装置使用的烧嘴,此前最长曾经达到过101d2新型烧嘴的研究开发烧嘴到使用后期会出现煤浆喷头磨损大,雾1995年,山东兖矿鲁南化肥厂、水煤浆气化化效果差,从而导致气化反应工况变差、碳转化率及煤化工国家工程研究中心、华东理工大学共同降低,渣中含碳量升髙;烧嘴磨损后还会引起煤浆合作,硏制岀新型水煤浆气化烧嘴,实现了技术创偏流,气化炉耐火砖冲刷磨蚀加剧而且不均匀,使新与工业应用。新型烧嘴为内旋式烧嘴和预膜式得耐火砖寿命降低。烧嘴,其中内旋式烧嘴已获国家发明专利。同年,烧嘴属于周期性易损件,到了使用周期后需新型烧嘴在鲁南化肥厂气化装置上进行了工业试要停车更换,每次更换烧嘴停开车过程中会造成验考核,新型烧嘴各项技术指标比 Texaco烧嘴节定量煤浆及其他原材物料的损失,因此延长烧煤约2.6%,节氧2%~5%,碳转化率提高约2%。嘴使用寿命是提高气化炉运行周期、增加效益的经原化工部科技司主持的专家鉴定认为:填补国有效途径之内空白,形成了中国水煤浆气化技术特色,达到国际领先水平。该项目获1998年上海市科技进步1提高烧嘴寿命的途径等奖。烧嘴是将煤浆和氧气混合的设备,在烧嘴的山东兖矿鲁南化肥厂在多年生产实践中坚持端部煤浆和氧气的混合物以较高的速度离开烧嘴科技攻关,与华东理工大学合作圆满完成了“九头部,冋时会对烧嘴头部产生磨损,磨损程度决定五”国家重点科技攻关项目《气化炉关键部件的研了烧嘴的使用寿命,要想延长其使用寿命,必须从究与开发》。以华东理工大学为技术依托单位,研减轻煤浆对喷头的磨损或在煤浆喷头处使用耐磨究开发岀新型水煤浆气化烧嘴,该烧嘴在兖矿鲁材料着手解决。为最大限度地减轻气化过程中对南化肥厂气化炉的工业应用表明,使用寿命达烧嘴喷头的磨损,一般烧嘴头部均选用高强度耐磨材料制作,也有将烧嘴中煤浆和氧气混合形式由预混改为预膜。当烧嘴结构形式定型后,选用YHE中国煤化工CNMHG东济宁市人技师专业。现为山东兖碳化钨、硬质合金,如UMC50和 Haynesslt88等高矿鲁南化肥厂气化分厂厂长助理,从事气化炉技术管理工作。联强度耐磨材料,可以延长烧嘴使用寿命。在烧嘴系电话:∞63-2863659大瓦2007年第30卷150d以上,实现了历史性突破。肥厂B炉上使用,至200年1月13日更换退出,累计运行15ld(3625.25h),期间开停车5次(4次3新型烧嘴在气化装置上的应用连投),烧嘴在使用期间自身未发生异常。运行时新型烧嘴于2006年8月29日在兖矿鲁南化间见表1。表1新型烧嘴运行时间统计投料次数投料时间停车时间停车原因运行时间/h累计运行时间h200608-29T13:ll12仪表故障50.02508.022006103lTl:29仪表故障2006-l1-10T12:I7200701-12T17:4l电网掉电1517402007-01-13T07:5600701-13T9:II仪表故障3271.852007-0l-13T22:20200701-27T14:31计划停车使用情况分析低了0.03MPa,说明了煤浆喷头没有出现较为严新型烧嘴在运行到120d后,从各项工艺指标重的磨损;与前60d比,产量没有出现明显降低看,烧嘴没有出现以往烧嘴使用后期经常岀现的吨氨耗煤没有升高,说明烧嘴的雾化效果仍然保产气量、渣口压差降低,比氧耗升高,渣中可燃物持着良好的状态。表2是新型烧嘴在兖矿鲁南化升高等现象。在120d后,气化炉渣口压差仅仅降肥厂B气化炉上运行期间的数据对比。表2新型烧嘴不同运行阶段的数据对比运行时合成气体积含量,%渣口压比氧耗(O2/有效气)氨日产吨氬耗渣可燃差/MPa/m3·(10003)-4量/t煤/kg物86~9036.1282120.030417,87696.8135029.225从表2可看出,新型烧嘴运行的各个阶段,运之一,为此对新型烧嘴运行150d经济效益进行分行数据稳定,特别在运行120d后,气化炉仍然保析。持较高的产气量,消耗并未因烧嘴使用周期的延1)减少停开车次数及减少烧嘴的用量和修长而升高。理。一般工艺烧嘴运行50d(1200h)以后会逐渐出现磨损加剧烧嘴雾化效果变差、气化炉产气量5对耐火砖的影响降低、碳转化率降低等一系列症状,因此从经济运根据气化炉的运行经验,一般认为到了运行行的角度考虑,大多数厂家都把烧嘴使用寿命定后期,烧嘴煤浆喷头磨损比较严重,煤浆产生偏为50-60d,到了这一周期后就将其换下修复,气流,对气化炉筒体局部耐火砖会产生严重的冲刷。化炉使用新烧嘴继续运行可以较好地解决以上问B炉停车后,检査发现使用该烧嘴对气化炉筒体题砖的冲刷得到了很好的改善,仅对渣口砖的冲刷如果按照单台气化炉年累计运行800h计较普通烧嘴略为明显,实际测得的耐火砖数据经算,那么每年就需6台烧嘴,如果使用新型烧嘴,过计算得出结果如表3所示。每台气化炉每年只需用2台烧嘴,可以少使用4褰3使用新型烧嘴前后耐火砖的蚀损率比较mh台烧嘴,单台气化炉减少停开车4次,烧嘴的维修筒体砖蚀损率渣口砖蚀损率相应减少4次,而且可以节约烧嘴的维修费用。使用普通烧嘴0.01842)减少系统停开车期间的原材料损失。烧使用新型烧嘴0.01680.020嘴到了使用后期,不得不停车更换。一般每次更换烧嘴从停车到开车所需时间约为6h,期间气化6运行150d经济效益分析炉是中国煤化工失6h以上的产由于烧嘴在工艺流程所处位置的特殊性及在量1CNMH@是不合格合成经济运行中的重要性,其运行质量历来被用户看气放空时间;在气化炉停车开车期间,其他系统重,使用新型烧嘴时效益是必须考虑的重要内容的设备都处于运行状态,期间将会损失大量的电第5期李波等.新型烧嘴的开发及在水煤浆气化装置中的应用357能;其他工艺物料和原材料也会产生一定的损失。的可能性。3)延长耐火砖的使用寿命。原烧嘴经过长5)避免频繁的开停车,最大限度地减少烧嘴周期运行头部磨损加剧,煤浆产生偏流,对局部气在高温炉膛内受热辐射的时间化炉耐火砖产生严重的冲刷,使得这一部位的耐6)烧嘴的寿命也与干法进料和湿法进料有火砖变薄,寿命缩短,而其他部位的耐火砖仍可继关,有待于进一步探讨。续使用,要想更换被严重冲刷的耐火砖,就必须更为了实现装置的长周期、安全稳定运行,正确换气化炉全部耐火砖;使用新型烧嘴后,喷头处不解决水煤浆气化烧嘴在运行中所出现的问题,需会出现严重磨损,煤浆不会偏流,煤浆对耐火砖的要从工艺、设备等方面着手。冲刷是均匀的,而且蚀损率降低,耐火砖的寿命得a)应提高烧嘴的维修质量,外管头部及盘管到延长。材质的选择要适当,在装配中精度要达到要求,这烧嘴寿命的延长,将大大降低气化炉开停车样才能减少烧嘴在运行中出现质量问题,从而减次数,减少耐火砖的热振,也能很好地起到延长耐少对运行效果的影响火砖使用寿命的效果。b)在工艺运行上尽量完善工艺条件,优化操4)系统停开车次数多还有可能增加安全运作,在实施效果上给烧嘴的检修及改良提供可靠行风险。的依据7烧嘴维护和改进的几点设想8结束语1)烧嘴使用企业要进行广泛的交流来探讨新型烧嘴自2006年8月29日投运,连续运烧嘴使用寿命短的原因。行362525h(151d),期间合成气成分、渣中可燃2)现用烧嘴材料需要保护,以避免硫化作用物、产量、消耗等各项主要指标均优于设计指标,和高温下的腐蚀作用;釆用整体材料制作喷头以雾化效果稳定周期大于普通烧嘴,使用寿命比普避免烧嘴盘管、烧嘴头焊缝的裂变。通烧嘴提高1倍。新型烧嘴的成功应用,延长了3)开发新的烧嘴材料,降低制造费用。在现气化炉的运行周期,节约了大量的费用。新型烧有的技术条件下,仅靠耐磨材料来解决烧嘴的磨嘴的成功开发与应用,是煤气化技术创新的又损问题,不是提高烧嘴使用寿命的最佳途径,在提个重大成就,同时也是我国煤化工行业引进吸收高耐磨材料质量的同时,还应改善烧嘴结构减轻与自主开发相结合的技术创新重大突破。充分利烧嘴喷头的磨损。用现有条件,继续发挥自身优势,不断加大科技投4)开发各种孔口形状的烧嘴和能调节负荷、人,进一步开展技术攻关,使水煤浆气化工艺烧嘴能适应多种原料的烧嘴,寻求建立烧嘴测试装置的使用寿命有更大幅度的提高。EVELOPMENT AND APPLICATION OF NEW BURNER INCOAL-WATER SLURRY GASIFICATION PLANTLi Bo, Pan Rong and Li chuanleiShandong Yanhuang Lunan Chemical Fertilizer Factory, Tengzhou, 277527)Abstract Briefly presents the application of a new burmer in the gasification plant of ShandongYankuang Lunan Chemical Fertilizer Factory and studies on the new burmer. It is proven by the application that each index of the new burner is normal after its 120 days operation and that the burner isin good condition. Several ideas are proposed for the maintenance and improvement of the bunerKeywords: coal gasification, new burmer, period中国煤化工CNMHG