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452010年第36期（总第171期）NO.36.2010
（CumulativetyNO.171）
摘要：多喷嘴对置式水煤浆气化技术的预膜式喷嘴克服了传统煤浆喷嘴易磨损、雾化效果差等缺点，取得了良好的经济效益。文章对预膜式烧嘴在使用过程中的注意事项进行了阐述，结合已有的文献报道和操作经验，对烧嘴结构、安装以及工艺条件等方面进行了分析。
关键词：多喷嘴对置；工艺烧嘴；水煤浆气化中图分类号：TQ546 文献标识码：A 文章编号：1009-2374 （2010）36-0045-02
1 气流床水煤浆气化技术简介
气流床水煤浆气化技术作为煤的一种洁净高效利用技术，在国内外已得到了广泛的应用。由华东理工大学和兖矿集团有限公司共同承担的国家“863”项目，建设日处理1150吨煤的多喷嘴对置式水煤浆气化工业示范装置于2005年7月21日投产，至今已推广至15家国内外用户。神华宁煤集团年产83万吨二甲醚项目一期工程的多喷嘴对置式水煤浆气化装置于2010年3月18日一次投料成功。该项目建设了三套多喷嘴对置式水煤浆气化装置，单炉设计气化规模2000吨煤/天，气化压力4.0MPa，配套年产甲醇75万吨。该气化装置也是目前国内在运行的气化规模最大的装置之一。
气流床水煤浆气化过程是一个极度复杂的物理、化学变化耦合的多相过程。煤浆经泵送至气化炉喷嘴，在烧嘴的作用下，煤浆与氧气流进行动量交换，被雾化为细小的颗粒，雾化后的颗粒吸收热量进行蒸发、干燥、热解、燃烧与气化等过程，最终产生可用于化工合成的有效气体(CO+H 2)。整个气化过程中，烧嘴起到了极为重要的作用，国内许多研究者一直从事有关烧嘴的试验研究和数值模拟工作。周夏分析了水煤浆加压气化用三流道内外混工艺烧嘴的结构特点和工作原理等，并对影响工艺烧嘴的火焰长度的因素进行了初步探讨。屠伟龙等采用数值模拟的方法，对水煤浆气化炉内热态温度场及喷嘴头部温度分布进行了分析，结果表明，采用冷却水旋流流动后，烧嘴头部温度降低，热应力集中的现象得到缓解。李波等简述了改进后的新型三通道烧嘴在山东兖矿鲁南化肥厂气化装置上的应用情况。在这些研究的基础上，如何更有利于延长烧嘴使用寿命，提高运行周期，对于工程实际而言显得更为重要。
2 预膜式工艺烧嘴
烧嘴的结构形式很多，在气流床水煤浆气化炉中较为常用的是三通道气流式雾化烧嘴。烧嘴是煤气化技术的核心设备之一，烧嘴性能的好坏、寿命的长短直接影响到整个装置的运行状况。华东理工大学研制的预膜式喷嘴在多喷嘴对置式水煤浆气化炉中的应用，克服了传统煤浆喷嘴易磨损、雾化效果差等缺点，取得了良好的经济效益。
目前，GE 气化炉烧嘴采用的是三流道预混式气流雾化烧嘴，其头部示意图如图1，中心氧通道与外氧通道端面距离d 约几十毫米，由于中心氧通道和煤浆通道是内混形式，中心氧与煤浆在该腔室内混合，并将煤浆加速，致使金属磨蚀严重，一个生产周期后，烧嘴壁磨得很薄，寿命明显缩短。
图1 GE
烧嘴头部示意图
图2 预膜式烧嘴头部示意图
为改进雾化效果和延长喷嘴使用寿命，提出的三流道预膜式、外混气流雾化喷嘴，如图2，三个通道下端面基本在同一水平面上，中心氧通道与外氧通道端面距离d 仅几个毫米，由于形成了可控煤浆膜厚，比预混式有更好的雾化性能。同时预膜式烧嘴在氧气通道的射流角度上均做了相应调整，雾
多喷嘴对置式水煤浆气化工艺烧嘴的使用与维护
丁 磊
（神华宁夏煤业集团煤炭化学工业公司生产技术部，宁夏 灵武 750041）
化效果明显改善。实验表明，在相同条件下，其雾化性能优于GE喷嘴，例如GE喷嘴平均粒径95～100μm，预膜式喷嘴平均粒径85～90μm，滴径(SMD)降低了10%。预膜式结构的烧嘴提高了雾化效果，延长了使用寿命，多个喷嘴在一台气化炉上使用使得该技术更适合大规模生产。
3 烧嘴使用过程中的注意事项
3.1 烧嘴尺寸的确定
烧嘴进厂后，首先将烧嘴按照正确方式摆放，同时测量烧嘴的环隙等尺寸以及验证同心度，确保尺寸满足工艺包要求。烧嘴属于易损部件，其许多部件是由堆焊完成的，运输和放置过程中尽量放置在托架上，壁面烧嘴冷却水盘管着地受力，同时将头部封好，避免大颗粒物落入烧嘴环隙。
烧嘴的结构尺寸，主要是氧气流和水煤浆流的夹角、氧气环隙尺寸、煤浆通道与中心氧通道的缩进尺寸都会影响水煤浆的雾化效果和射流张角。另外，烧嘴的长度也是要核实的一个重要参数，根据现场炉砖的实际安装情况，认真确认烧嘴安装后其端面所处的位置关系到对置烧嘴的间距，影响撞击后火焰上升高度的问题。实验研究表明，随着烧嘴间距的增大或者气速比的减小，撞击面驻点的偏移量增加。除了气速比和烧嘴间距外，烧嘴出口的速度分布也是影响撞击面驻点偏移的一个重要因素。
当烧嘴的几个通道不同心时，所形成的射流火焰会明显偏向环隙较窄的方向。虽然对于多喷嘴对置式结构的火焰特性，单个喷嘴火焰的较小偏移对所形成的火焰形态的对中影响不是很大，但是长期运行，必然会对偏移一侧的耐火砖形成冲蚀和高温辐射。因此，建议在具备条件的情况下，对安装前的新工艺烧嘴进行冷喷实验，观测喷出的水流是否有明显偏移，已决定是否直接安装使用。
3.2 烧嘴的安装
在工厂实际操作过程中，由于烧嘴室的尺寸与烧嘴尺寸互相匹配，因此，若安装时烧嘴不能与烧嘴室水平，造成烧嘴安装时倾斜，烧嘴头部盘管与烧嘴室壁接触，易损坏烧嘴。采用带液压升降装置、底部有万向调整轮的专用烧嘴推车装置，可以明显改善烧嘴安装质量。
烧嘴安装时间的选择也非常重要，待气化炉烘炉至指定温度后再安装工艺烧嘴，安装时间越短，炉温降低越慢，越有利于一次投料的成功。安装后长时间不开车或者由于一些原因频繁改变烘炉负荷都会影响烧嘴的使用寿命。
3.3 工艺条件的选择
气化炉运行都有一定的操作弹性，一般控制在50%~110%，四个烧嘴的负荷尽量保持一致，操作负荷建议以氧气流量为基准，通过调节氧气流量来稳定烧嘴出口气速，保证雾化效果，通过氧气流量对应相应的氧煤比来控制炉温，操作时应严格遵守工艺包中提供的氧气流量与气化炉压力的对应关系。在正常操作负荷下，烧嘴雾化效果最佳，工艺烧嘴应能维持相对优化的气化效果。
除气化炉操作条件外，水煤浆自身性质，如煤浆浓度、粘度、不同粒径的颗粒物组成等对烧嘴的雾化和磨损都有不同程度的影响。水煤浆浓度越高、粘度越大，对设备磨损越严重，高粘度的煤浆其表面张力较大，在雾化时不利于煤浆颗粒的破碎，致使雾化效果变差。工程中，应对煤浆浓度、粘度等参数的分析数据应及时，尽量保证其稳定性。
4 烧嘴的维护与改进
4.1 工艺烧嘴加工与维修质量
提高烧嘴使用寿命首先要保证烧嘴的加工质量。一般情况下，烧嘴到使用后期，由于煤浆的长时间连续磨损会使得煤浆环隙增大，进而导致雾化效果变差，直接反映为碳转化率降低，渣中含碳量升高；烧嘴磨损后还易引起偏流，影响耐火砖的寿命。因此，提高烧嘴使用寿命的一个直观途径是改善烧嘴的材质，在满足其强度与耐温等性能的基础上，提高其耐磨性能。目前常用的硬质合金，如UMCo50 和Hayness188等高强度耐磨材料，可以延长烧嘴使用寿命。除直接改变烧嘴材质外，利用热喷涂技术将特种耐热、耐腐蚀的合金粉末喷涂到外喷头端面，可以起到良好的防热、防腐作用，大大延长外喷头的使用寿命。
一般烧嘴在使用3个月后需要需更换喷嘴头部，或在喷嘴头部堆焊耐磨材料。张贤安等对6.5MPa水煤浆气化烧嘴的组对、焊接、组装、试压等整个修复过程进行了阐述，并从外观、材料、金相、机械性能和射线探伤等方面分析了烧嘴的损坏情况。在工艺烧嘴维修全过程中需要确认维修、焊接工艺，在材质等方面严格要求，并做好检验(材质、焊接、尺寸等)，以保证烧嘴质量，从而满足工艺要求。
4.2 烧嘴头部的保护
现用烧嘴材料需要被保护，避免硫化作用和高温下的腐蚀作用。除此之外，如果对烧嘴头部盘管部位保护起来，使烧嘴室形成相对密闭空间，可有效防止气化炉内灰渣进入烧嘴室，既减少了烧嘴的腐蚀，又能方便烧嘴的拆卸。
目前最常用的包裹材料是氧化铝空心球浇注料。使用时根据烧嘴室尺寸制作模具，在烧嘴头部按烧嘴室尺寸整体浇筑一次成型，待风干后便可投入使用。某厂在使用该方法后，烧嘴寿命有明显改善。
4.3 工艺条件的稳定
工艺条件的选择关系到系统的长周期稳定运行，在实际操作中应严格按照工艺包提出的烧嘴尺寸进行加工，并参照提供的负荷与气化炉压力对应关系进行操作；尽量壁面负荷的大范围波动，以及在较短时间内频繁地改变操作参数；避免频繁的开停车，最大限度减少烧嘴在高温的炉膛内受热辐射的时间。上述合理操作可以进一步增加烧嘴使用寿命。
5 结论
工艺烧嘴是水煤浆气化技术的核心设备之一，应用在多喷嘴对置式水煤浆气化技术中的预膜式烧嘴以其耐磨损、雾化效果好等优点受到了广泛的认可。通过对烧嘴结构、尺寸的深入探讨对提高理论知识和操作经验具有重要意义。了解烧嘴在安装和使用过程中的注意事项，对烧嘴头部进行保护以及稳定操作条件都可以延长烧嘴使用寿命。为了实现装置的长周期、安全稳定运行，今后还需要进一步优化操作、总结经验并结合自身特点进行改进，并借鉴他人经验，从工艺、设
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备等多方面分析问题，为装置的顺利达产打下坚实基础。
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作者简介：丁磊（1975-），男，甘肃兰州人，神华宁夏煤业集团煤炭化学工业公司生产技术部助理工程师，研究方向：煤化工。
摘要：文章结合激发极化法在内蒙某铅锌矿勘查中的应用，说明在硫化物矿床的勘查中，利用中间梯度法可以快速发现和圈定激电异常，利用激电测深可以了解极化体的产状及埋藏深度，进而为指导工程验证提供较为充足的依据。
关键词：激发极化法；激电测深；磁性参数；极化率
中图分类号：P631 文献标识码：A
文章编号：1009-2374 （2010）36-0047-02
随着地质勘察工作程度的逐步提高，地表矿、易识别矿发现的机会越来越少，找矿难度日益增大，寻找深部隐伏矿产将成为地质工作者所面临的紧迫课题。因此，充分发挥地球物理方法在地质找矿中的作用显得越来越重要，而在多金属硫化矿床的堪查中激发极化法是一种公认的、极其有效的勘探手段。通过大比例尺的中间梯度面积性测量，可圈定激电异常的分布范围及形态特征，采用激电测深可了解极化体的隐藏深度和空间赋存状态。利用此方法勘查内蒙某铅锌矿，取得了较好的应用效果。
1 区域地质概况
本区大地构造位置处于内蒙古生代地槽褶皱系东缘，大兴安岭中南段西坡，苏尼特右旗晚华力西褶皱带与爱力格庙－锡林浩特隆起接壤部位。构造部位复杂、变动强烈、岩浆活动频繁、变质作用显著。发育着一系列不同规模的褶皱和不同性质的断裂以及韧性变形的糜棱岩带。区内出露地层主要为下元古界、上元古界、锡林郭勒杂岩、二迭系，中生界侏罗系中、上统及新生界第四系。
测区分布着华力西中期石英闪长岩、燕山期花岗岩岩体、斑状花岗岩体呈深成岩基、岩株状产出，相带与岩脉发育。岩体Cu、Pb、Zn 、Ag、Sn等元素的含量均高于克拉克值。岩浆岩的激烈活动以及岩浆岩中成矿元素高于克拉克的特征，为成矿提供了丰富的热动力地质条件以及部分丰富的成矿物质。测区距离岩体很近，为有色金属矿产的形成提供了极好的成矿环境。
构造的走向为近NE、NNE向。另外岩浆岩的侵入，使地层产生挤压的破碎带，矿体主要分布在次一级的构造之中。
2 地球物理特征
测区内由于地表未见有铅锌矿化岩石，无法对此矿石进行标本测定。分布区内的其它几种岩性其电、磁性参数测定结果见表1：
激发极化法在内蒙某铅锌矿勘查中的应用
牛作亮，周 为，闫志勇，杨胜彬
（辽宁省有色地质局一〇八队，辽宁 沈阳 110121）
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水煤浆喷嘴材料综述 一、概述 喷嘴是水煤浆燃烧器中的关键部件之一, 其结构的合理性决定水煤浆的雾化效果, 其材料的抗磨、抗热冲击性能则决定喷嘴的使用寿命, 并直接影响水煤浆应用的经济性和安全性。 煤粉中的黄铁矿（HV700~800）、石英（HV900~1300）等许多高硬度杂质的存在, 会对喷嘴造成严重的冲蚀磨损。根据以往对煤的磨损试验结果，当材料硬度Hm〉1.56Ha（杂质硬度）时，即软磨料磨损，磨损量小，即Hm〉2030（Hv）。另外，水煤浆喷嘴的工作环境具有特殊性, 如温度较高、喷嘴内部存在温度梯度，同时水煤浆的连续冲击, 会使喷嘴受到温度变化的影响。 水煤浆喷嘴材料选择有以下几种：1、金属材料；2、合金材料；3、陶瓷材料。部分可选用材料如下表所示。 表1 可选用水煤浆喷嘴材料的性能 二、金属材料 金属材料具有良好的加工工艺性, 即使结构很复杂的喷嘴也可采用整体制作。其次, 金属材料具有良好的韧性和抗热疲劳性能, 在温度骤变和温度交变的恶劣环境下, 也不易发生热疲劳破坏现象。再则, 通过热处理的方法可以进一步改善它的性能, 提高它的硬度、强度。可以说, 金属材料是早期水煤浆喷
嘴常用到的一种材料。 金属材料水煤浆喷嘴工作时承受的是水煤浆的低角度冲蚀，磨损机理主要为塑性变形和微观切削，其冲蚀磨损率可用下式表示: ε∝V2.3R3.9ρ 1.4K IC-1.9H-0.45 (1) 式中: V 为冲蚀粒子的速度；R 为粒子的半径；ρ为粒子的密度；H为材料的硬度；K IC为材料的断裂韧性。由公式1可知，材料的硬度越小，喷嘴的冲蚀磨损率越高，反之越低。 由于金属材料的硬度相对较低，而且在低冲蚀角度下的冲蚀率较高，因而用其制作的水煤浆喷嘴通常冲蚀磨损严重，使用寿命短。而赵家枢《金属的磨损》指出虽然通过热处理等办法可以提高金属材料的硬度，但对提高其耐冲蚀性并没有效果。因此，对于要求水煤浆喷嘴连续工作时间较长的电力、冶金、化工等行业，应用金属材料水煤浆喷嘴的很少。 三、硬质合金 硬质合金是上世纪20年代出现的一种工模具材料，其特点是高硬度、高弹性模量、红硬性好和线胀系数小，同时还具有耐酸、耐碱和抗氧化性好等特性。因此它在现代工具材料、耐磨材料、耐腐蚀和耐高温材料等方面占据着重要地位。硬质合金的硬度大大高于金属材料，根据公式1可推断，在水煤浆的低角度冲蚀下，硬质合金喷嘴的冲蚀率比金属材料要小得多，其抗冲蚀性能要大大高于金属喷嘴。由于硬质合金属于脆性材料，它的韧性和抗热冲击性能比金属材料低，而且其加工工艺性差，因此不适合制作结构复杂的喷嘴。实际应用中，通常把硬质合金制成环状或块状镶嵌在喷嘴某些磨损严重的部位上。如美国和加拿大等国家使用的Y型喷嘴以及我国的撞击式多级水煤浆雾化喷嘴都是在喷嘴容易磨损的部位镶上硬质合金。实际应用显示，硬质合金喷嘴的使用寿命在1000h 以上。硬质合金具有硬度高、抗冲蚀性能好等特点，是目前水煤浆喷嘴的首选材料。 硬质金属合金喷嘴磨损主要晶粒脱落、脆性断裂和研磨损伤，其中喷嘴入口部位主要表现为晶粒脱落和脆性断裂，中间和出口部位主要表现为研磨损伤。合金中含有的金属粘结相Co 在硬质粒子的高速冲击下，易发生塑性变形而被冲蚀掉，从而在冲蚀磨损表面形成许多空洞和凹坑，留下凸起的硬质相颗粒因失去支撑而发生断裂破坏，并逐渐脱落。可以说硬质合金中的Co 含量越高,其冲蚀
气化装置工艺流程叙述 （1）磨煤及干燥单元（1500 单元） 来自原料煤贮仓的碎煤由称重给煤机按给定量加入到磨煤机内，被轧辊在磨盘上磨成粉状，并由高温惰性气体烘干。高温惰性气体来自惰性气体发生器。惰性气体进入磨煤机进口时温度为150,250? ，离开磨煤机时温度为100,120?。惰性气体将碾磨后的粉煤输送到磨煤机上部的旋转分级筛，筛出的粗颗粒返回到磨盘重新碾磨。出磨煤机的合格粉煤由惰性气体输送入粉煤袋式过滤器进行分离后，粉煤经旋转卸料阀、纤维分离器、及粉煤螺旋输送机送至粉煤贮罐，分离出的惰性气体小部分（约20%）排放至大气，剩余部分（约80%）经循环风机进入惰性气体发生器加热后循环使用。惰性气体发生器的燃料气正常情况下由老厂提供，并用燃烧空气鼓风机提供助燃空气。在粉煤袋式过滤器下游监测惰性气体露点，稀释氮气由稀释风机加入，以保证系统内惰性气体露点在要求的范围内。 磨煤及干燥单元设有四条生产线，每条线的处理能力满足单台气化炉100,负荷，采用三开一备的操作方式。 磨煤及干燥单元主要控制煤的颗粒尺寸（粒径分布）和粉煤的水分含量（v5%wt）。粉煤的典型粒径分布为： 1）颗粒尺寸？90卩m占90%（重量）; 2）颗粒尺寸？5卩m占10%（重量）。 （2）煤加压及进煤单元（1600 单元） 煤加压及进煤单元设有三条生产线，对应三条气化及合成气洗涤生产线，该单元采用锁斗来完成粉煤的连续加压及输送。 在一次加料过程中，常压粉煤贮罐内的粉煤通过重力作用进入粉煤锁斗。粉煤锁斗内充满粉煤后，即与粉煤贮罐及所有低压设备隔离，然后进行加压，当其压力 升至与粉煤给料罐压力相同时，且粉煤给料罐内的料位降低到足以接收一批粉煤时，打开粉煤锁斗与粉煤给料罐之间平衡阀门进行压力平衡，然后依次打开粉煤锁斗和粉煤给料罐之间的两个切断阀，粉煤通过重力作用进入粉煤给料罐。粉煤锁斗卸料完成后，通过将气体排放至粉煤贮罐过滤器进行泄压，泄压完成后 重新与粉煤贮罐经压力平衡后联通，此时，一次加料完成。 粉煤锁斗加压是通过充入高压氮气完成的，高压氮气经充气锥、充气笛管、管道充气器和锁斗高压氮气过滤器进入粉煤锁斗。为了保证到烧嘴的煤流量的稳定，在粉煤给料罐和气化炉之间通过控制粉煤给料罐的压力保持一个恒定的压差，此压差的设定值根据气化炉的负荷确定。 （3）气化及合成气洗涤单元（1700 单元）
四喷嘴水煤浆气化炉在国产化大氮肥装置上的应用 周夏刘长辉张彦 (山东华鲁恒升化工股份有限公司德州 253024) 2007-02-26 0 引言 为了推进我国化学工业的发展，扩展气化用原料煤种，自20世纪80年代以来，我国花费巨额外汇先后引进了10余套德士古水煤浆气化装置，用于生产合成氨与甲醇。随着德士古煤气化装置技术优势的显现，由于购买昂贵的专利使用权和过高价格的进口设备、材料，也使一些企业背上了沉重的还贷负担。 经过10多年的实践，国内在水煤浆气化技术方面积累了一定的设计、安装和运行等工程经验，通过在实践中不断进行技术的优化、完善与创新，推动了水煤浆气化技术在中国的应用和发展。“九五”期间，水煤浆气化与煤化工国家工程中心、华东理工大学和中国天辰化学工程公司承担的国家重点科技攻关项目“新型(多喷嘴对置)水煤浆气化炉开发”，通过了专家鉴定与验收。 在山东华鲁恒升化工股份有限公司国产化1000t/d合成氨大型氮肥装置中，采用了6.5MPa、投煤 750t／d的四喷嘴对置式水煤浆气流床气化炉(以下简称四喷嘴气化炉)，这也是新型(多喷嘴对置)水煤浆气化炉技术中试装置通过考核后的首次工业化装置。山东华鲁恒升化工股份有限公司四喷嘴气化炉是在中试装置的基础上，由华东理工大学、水煤浆气化与煤化工国家工程中心出具工艺软件包，中国华陆工程公司根据工艺软件包进行了工程设计，哈尔滨锅炉厂有限公司制造了气化炉设备主体，新乡耐火材料厂提供了气化炉燃烧室耐火衬里。 山东华鲁恒升化工股份有限公司四喷嘴气化炉自2004年12月1日开始试车、投入运行，本文拟对其应用情况进行介绍。 1 四喷嘴气化炉结构原理 来自棒磨机的水煤浆经两个隔膜泵加压，与来自空分装置的高纯度氧气一起通过4个对称布置在气化炉中上部同一水平面上的工艺喷嘴，对喷进入气化炉燃烧室，每个隔膜泵分别给轴线上相对的两个喷嘴供料。在高温高压下，喷入气化炉燃烧室的水煤浆与氧气进行部分氧化反应，生成CO、H2为有效成分的粗煤气。气化炉激冷室内有下降管，下降管上端连接激冷环，下降管下部浸入激冷水中，下端有四个切向排气口；下降管与激冷室内壁之间有四层锯齿型的破泡分隔板。工艺喷嘴为预膜式喷嘴。工艺气 PG出气化炉后经文丘里洗涤器、分离器和水洗塔后送变换工段。分离器内有破泡板和导气管，水洗塔上部有固阀塔盘、旋流塔盘和高效除沫器。气化炉激冷室下部没有设置破渣机。气化炉结构见图1，气化炉局部工艺流程见图2。
主流煤气化技术及市场情况系列展示（之一） 多喷嘴对置式水煤浆气化技术 技术拥有单位：兖矿集团有限公司、华东理工大学 编者按：煤气化装置是煤化工的龙头，选择适合的煤气化技术直接关系到整个煤化工装置的安全稳定运行和经济效益，煤气化技术的选择是煤化工装置和煤化工企业的关键点之一。 为了帮助煤化工企业合理地选择气化技术，从本期起，本刊将陆续介绍目前国内主要煤气化技术，从技术特点、主要技术参数、煤种适应性、研发过程、市场开发、典型运用案例、最新动态等方面，全面地展示各种煤气化技术的特点。 此次气化技术展示的所有材料，由相关企业提供，均不代表本刊倾向和观点。 山东兖矿国拓科技工程有限公司是由兖矿集团控股，会同国内著名科研机构、院校、勘察设计单位和企业组建的化工技术研发、推广和技术服务的高科技企业，依靠兖矿集团良好的企业形象、强大的技术研发和技术服务能力，主要从事化工技术开发、技术服务、技术转让、化工工程勘察、设计、施工等业务。公司立足兖矿自身化工技术的研发与工业化装置，依托华东理工大学、水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心、中国天辰工程公司等科研和设计机构，团队具有一流理论水平和实践经验，是典型的产、学、研结合运作模式。 山东兖矿国拓科技工程有限公司与华东理工大学一起向业界推广多喷嘴气 化技术，并提供技术理论和工程技术服务支持，公司自2010年7月成立以来，已签订多喷嘴气化技术转让合同15家，与国内外煤化工企业达成合作意向10 余项，另与国外多家科研机构和化工企业达成合作意向。 具有完全自主知识产权的多喷嘴对置式煤气化技术由华东理工大学和兖矿 集团共同研发，八五期间华东理工大学建立了多喷嘴气化技术数学模型，进行了实验室小试，九五期间兖矿集团承担了多喷嘴气化技术中试，并在兖矿国泰化工有限公司建设多喷嘴气化技术示范工程，2005年第一台千吨级多喷嘴对置式煤
多喷嘴对置式水煤浆气化技术工程设计介绍 0 前言 进入新的世纪以来，世界能源状况对我们国家的建设产生了重大影响，国家的能源安全、经济的快速发展、我国资源的基本构成等因素，使煤炭的综合利用以及煤化工事业受到了广泛的关注，同时也促成了空前规模的煤化工建设热潮，来自方方面面的投资正使煤化工以前所未有的速度发展。该领域的装置规模、技术水平都有了整体的提升，新技术开发、装备制造能力以及生产管理水平也取得了可喜的进步。随着一批大型煤化工装置陆续投产，人们在探询各种技术路线优劣时也能够更客观冷静，在总结和比选各种技术的特点时，也增加了几分把握。如果说这些投产的装置在当初建设时还算大型的话，现在看来这只是进入更大规模装置建设的起点，也是国有大型煤炭、电力和石化企业进入煤化工领域的试水之举。特别是“十一五”期间，国家对能源的消耗和废弃物的减排提出了明确的定量要求，由于煤气化对此举足轻重的影响而必将更加引人注目。可以肯定地说，煤制油、煤制烯烃必将催生更大规模的煤化工装置。煤气化技术作为煤化工装置的龙头自始至终是人们探索和争论的焦点，选择何种煤气化技术也是投资者在决策时最需要慎重考虑和把握的，实践也证明选择是否适合自己的煤气化技术对煤化工项目是至关重要的。现以多年来参与水煤浆气化工程设计的经历，就多喷嘴对置式水煤浆气化装置工程设计谈一点体会。 1 多喷嘴对置式水煤浆气化技术的工艺特点 目前己投入生产运行大型煤气化装置，采用水煤浆气化的装置普遍有较高的运转率，水煤浆气化的可靠性已无可争议，以GE(德士古)水煤浆气化技术为代表的单喷嘴水煤浆气化得到了广泛地认同，近年来研发成功的多喷嘴对置式水煤浆气化技术，也成功实现了在大型装置上的工业化运行。“九五”期间华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂、中国天辰化学工程公司承担了国家重点课题《新型(多喷嘴对置)水煤浆气化技术开发》，进行了中间试验研究，有关部门组织了鉴定和验收。“十五”期间进行了工业性示范装置的建设，由中国天辰化学工程公司负责进行多喷嘴对置式水煤浆气化装置和配套工程的设计，在兖矿国泰化工有限公司进行工程建设，工程列入“十五”期间的国家“863”计划。气化装置设置2台日处理1150t煤、气化压力4.0MPa，以日处理20t煤的中间试验装置为基础进行工程放大。该装置于2005年7月21日一次投料成功，于12月11日至19日进行了现场考核，其生产负荷和技术指标均达到了预定的设讨寸旨标，各项技术经济指标优于国外同类技术，说明工业化放大设计是成功的。我国已拥有自主知识产权的先进煤气化技术，标志着我国现代煤化工技术完全依赖国外技术的时代已经结束。 多喷嘴对置式水煤浆气化技术的化学反应原理与单喷嘴水煤浆气化技术相同，但其过程机理与受限射流反应器的单喷嘴水煤浆气化炉又有很大的不同，多喷嘴对置式水煤浆气化炉采用撞击流技术来强化和促进混合、传质、传热。位于气化炉直筒段上部的4个工艺喷嘴在同一水平面上，相互垂直布置，通过4 股射流的撞击可以使反应更充分并显著提高碳转化率。从考核和生产企业总结的数据来看，碳转化率均可提高约1％～2％，有效气成分可提高约2％，相应的比氧耗降低约7.9％，比煤耗降低约2.2％。多喷嘴对置式水煤浆气化技术粗煤气初步净化和渣水处理的配置，较好地解决了粗煤气带灰和设备管道结垢堵塞问题。采用复合床洗涤冷却技术液位平稳，减弱了粗煤气的带水带灰现象，通过在
水煤浆的雾化技术 水煤浆是一种煤基流态燃料，通过雾化后可高效燃烧。在组织水煤浆燃烧时，喷嘴的雾化技术和燃烧器的配风技术是保证水煤浆着火和稳定燃烧的两项关键技术。 1．喷嘴雾化技术： 良好的喷嘴雾化可以减少水煤浆液滴的细度，从而缩短水煤浆的着火距离，为水煤浆着火、燃烧提供了一个良好的基础。 由于水煤浆的特殊性质，水煤浆喷嘴必须具备良好的雾化特性，能稳定着火，并有较好的燃烧特性和较高的燃烧效率；具有良好的防堵性能，能长期连续运行；具有较长的使用寿命；具有较低的气耗率；合适的雾化角和射程；负荷调节性能好，在一定的负荷变化范围内，喷嘴仍然维持较好的雾化性能。 水煤浆的雾化喷嘴在国内外已开发出了10多种，按结构形式分，有Y型、旋流型、撞击型、转杯型、对冲式等；按混合方式分，有内混型和外混型。我国研究的水煤浆喷嘴主要有三种类型，即低压旋流内混型、Y型组合喷嘴和撞击式多级雾化喷嘴。其中北京宇明洋高新技术有限公司最新开发的撞击式多级雾化喷嘴，喷嘴容量达0.3 ～1.5t/h之间变动，雾化细度SMD小于75 微米，喷嘴寿命达到1500小时以上。 2．水煤浆燃烧器： 水煤浆燃烧器又称为配风器，是水煤浆燃烧的又一个关键设备。水
煤浆着火热的主要来源是依靠高温烟气的回流，这就需要对燃烧配风的进行合理的组织，以使煤浆雾炬得到有效地加热，能够及时着火。同时，合理的配风是加强燃烧室内湍动，提高水煤浆燃烧速度和燃烬度的关键。合理的配风还将影响到污染物的排放，分段送风可控制NOx的生成和排放。另外，一二次风混合适时适量，可保证燃烧的稳定性和经济性。总之，炉膛中的燃烧工况主要是通过燃烧器的结构及其布置来决定的。燃烧器按其空气动力学特性可分为旋流式和直流式。旋流型燃烧器是利用旋转气流产生合适的回流区，用回流的高温烟气来加热燃料，保证其稳定地着火和燃烧。直流燃烧器是利用射流及其组合来实现燃料燃烧的。 我国已经完成了工业锅炉（2t/h、4t/h、6t/h、10t/h、20t/h、35t/h、60t/h）、电厂锅炉(220t/h)、工业窑炉（轧钢加热炉、退火炉、煅烧炉、隧道式干燥窑、陶瓷喷雾干燥塔热风炉）等多种锅炉和炉窑燃用水煤浆的工程试验和建设。 燃烧水煤浆具有良好的经济和社会效益。 （1）代油效益：山东白杨河电厂锅炉应用水煤浆表明，2t水煤浆替代1t重油，每替代1t重油可节省燃料费1800元。另外节省的油进行深加工，可产生每吨800元效益。 （2）环境效益：首先水煤浆为洗选后精煤制成，含灰、硫、有害物质等远低于常规动力煤和其它工业用煤，相同容量机组的灰场容量仅为燃煤机组的25%。其次由于水煤浆为煤水混合物，其燃烧温度比烧油和煤粉低（约100℃），可大大减少SO2的析出和NOx的生成。
第4期(总第143期)煤化工N o．4(T ot al N o．143) 2009年8月C oal C hem i cal I ndus t ry A ug．20(0 新型多喷嘴对置式气化炉激冷室的改造 杨其成许敬刚王丽君胡大华 (山东兖矿国泰化工有限公司，滕州277527) 摘要介绍了新型多喷嘴对置式气化炉激冷室工艺流程以及在工艺、设备内部结构上的优点．同时结合国泰公司四喷嘴气化炉激冷室运行情况，总结了静态破渣器、鼓泡床、托砖盘法兰及冲洗水、合成气出口挡板等内部件改造及应用情况，经过改造后，提高了气化炉激冷室运行周期，达到了集渣畅通、破泡条运行周期长、锅底温度可控等良好效果。 关键词多喷嘴对置式气化炉激冷室改造 文章编号：1005—9598(2009)一04—0048—03中图分类号：T Q54文献标识码：B 1多喷嘴对置式气化炉激冷室工艺流程 兖矿国泰化工有限公司采用的多喷嘴对置式气化炉(简称“四喷嘴气化炉”)是具有自主知识产权的先进水煤浆加压气化技术炉型，也是煤气化装置中的核心设备，分为燃烧室和洗涤冷却室(俗称“激冷室”)，采用激冷流程的工艺流程如下： 洗涤水进入分布环．经一排孔与环缝喷出。环缝洗涤水沿管壁流下，以保护洗涤冷却管不致超温；一排孑L轴线与洗涤冷却管中心线呈45度相交，水股与来自气化室下渣口的粗煤气进行混合．以强化热质传递。 相继．煤气经洗涤冷却管下端扩口进入鼓泡床，床中设有气泡横向分隔单元，进一步实现煤气的洗涤、降温、增湿的目的。绝大部分灰渣转移到水相，沉降。煤气经洗涤冷却室上部挡板，分离其中的雾沫与携带水分后．再经出口进入下游工序。 进入洗涤水中的灰渣其粒度各异，凡粒径小于150r am者．穿过静态破渣器栅格空间进入其下部，其绝大部分或沉降或为锁斗循环水带至锁斗，小部分(含固量约为1％)随黑水经出口进入蒸发热水塔。凡粒径大于150r am的灰渣将借助重力和水的湍动，沿静 收稿日期：2009—05—21 作者简介：杨其成(1972一)，男，2008年毕业于山东理工大学机械没计制造及其自动化专业，助理工程师，现从事多喷嘴气化炉设备管理和检修等工作。 态破渣器格栅斜面(与水面呈500交角)向下滚动，在滚动过程中，由于水的湍动和静态破渣器的菱角将会被破碎，不被破碎者将堆积于静态破渣锥的底部，为格栅拦截，检修时将其清除。一般而言，这种大块渣(含耐火砖)不会很多。 在洗涤冷却管与静态破渣器之间的渣水因受气泡的扰动，而湍动得相当剧烈。借助渣水的流动可以达到如下两个目的：其一，松散堆积在静态破渣器格栅上的细渣集团，使其下沉；其二，使大渣不断扰动，在与菱锥碰撞中破碎。 2多喷嘴对置式气化炉激冷室工艺优点及结构特点 2．1工艺优点 与德士古气化炉型相比较。多喷嘴对置式气化炉的复合床洗涤冷却室采用了喷淋床与鼓泡床的复合床型．在工艺方面的优点是： (1)洗涤冷却水的喷淋流动既保护洗涤冷却管免受高温合成气的热辐射，又增加了热质传递的有效界面积。 (2)出洗涤冷却管的粗合成气进入液相主体，鼓泡上升，通过设置的多层分隔板，实现了气泡的破碎，增加了热质传递面积，有利于解决合成气的带水带灰问题，增加了操作的稳定性。 2．2在设备内部结构上的特点 (1)采用独特的破泡条代替上升管．洗涤冷却室共设有4层破泡条，每层由若干根截面呈三角型锯齿
气化炉喷嘴资料
在气流床工艺中，将原料物流喷入气化炉进行燃烧的设备叫烧嘴。气化炉中的 烧嘴，有些地方也称作喷嘴，作用上都是一样的。
尽管这个设备相对于气化炉来说是比较小的，但是由于这个设备的重要性不亚 于气化炉本身，在技术层面上可以与气化炉相提并论，一个气化炉的运行状态、 全在烧嘴上。
企业重视烧嘴的另一个原因是它的价格比较贵，国外引进的长寿命烧嘴价格为 国内普通烧嘴的几倍。
烧嘴的结构与烧嘴的寿命密切相关，如果一个烧嘴的运转寿命在一年以上，气 化炉就不需要备炉，在两次系统维修停车之间不要更换或维修烧嘴，可以实现 稳定、长周期和满负荷运行，其意义不言而喻。
根据查阅相关资料，大部分烧嘴的寿命在 3 个月左右，个别较好的能够达到 6 个月左右，有些企业在维修方面总结了不少成功的经验，但是没有突破这个界 限(即取消备用炉，达到长周期单系列运转)，频繁更换烧嘴多少会影响生产和 能耗指标。
大家可以在下方留言，说说自家炉子更换烧嘴的周期是多少，比比谁家炉子的 喷嘴寿命更长.
德士古气化炉喷嘴
德士古工艺烧嘴是气化装置的关键设备，结构简单，一般为三流道外混式结构， 中心管和外环隙走氧气，内环隙走煤浆。在烧嘴中煤浆被高速氧气流充分雾化， 以利于气化反应。
由于德士古烧嘴插入气化炉燃烧室中，承受 1400℃左右的高温，为了防止烧嘴 损坏，在烧嘴外侧设置了冷却盘管，在烧嘴头部设置了水夹套，并有一套单独 的系统向烧嘴供应冷却水，该系统设置了复杂的安全联锁。
烧嘴头部采用耐磨蚀材质，并喷涂有耐磨陶瓷。负荷和气液比不同，中心氧最 佳值不一样，这样可使烧嘴在最佳状态之下工作。
常见问题
烧嘴正常工作时，尽管冷却水及物流对烧嘴有冷却保护作用，但高速物流的冲 刷及含硫工艺气的侵蚀，以及低负荷高温热区的上移都会对烧嘴造成很大的损 害。
同时在停车期间，烧嘴头部受高温辐射，部分区域得不到保护，易发生泄漏。
解决方案
中心氧管(缩口，加速)在预混合腔内对水煤浆进行稀释和初加速，改善水煤浆 的流变性能。
外氧管口提供更高流速的氧气，共同提高水煤浆在离开烧嘴后的雾化效果。
航天炉喷嘴
华东理工大学科技成果——多喷嘴对置式水煤浆气 化技术 项目简介 煤炭气化，即在一定温度、压力下利用气化剂与煤炭反应生成洁净合成气（CO、H2的混合物），是实现煤炭洁净利用的关键，可为煤基化学品（合成氨、甲醇、烯烃等）、整体煤气化联合循环发电（IGCC）、煤基多联产、直接还原炼铁等系统提供龙头技术，为现代能源化工、冶金等行业的技术改造和节能降耗提供技术支撑。 多喷嘴对置式水煤浆气化技术是世界上最先进的气流床气化技术之一。水煤浆经四个对置的喷嘴雾化后进入气化炉内，与氧气反应生成含CO、H2和CO2的合成气，从气化炉出来的粗合成气经新型洗涤冷却室、混合器、旋风分离器和水洗塔等设备的洗涤和冷却后进入后序工段；气体洗涤设备内的黑水则经高温热水塔进行热量回收和除渣后成为灰水再返回气体洗涤设备内，全气化系统基本实现零排放。 该技术工艺指标先进，与同类技术相比，合成气有效成分高2-3个百分点、碳转化率高2-3个百分点、比氧耗降低7.9%、比煤耗降低2.2%等，生产强度大，又减少了专利实施许可费。 所属领域化工、能源 项目成熟度产业化 应用前景 多喷嘴对置式水煤浆气化技术的产业化成功，打破了国外技术在气化领域的垄断地位，标志着我国自主的大型煤气化技术已处于国际
领先地位。目前有33台多喷嘴对置式水煤浆气化装置处于工业运行、建设和设计中，同时该技术已走出国门，为美国一家石化公司提供气化技术。 知识产权及项目获奖情况 与多喷嘴对置式水煤浆气化技术相关的有二十余项发明专利和实用新型专利。拥有自主的知识产权。 项目曾得到国家“九五”科技攻关、“十五”和“十一五”“863”课题、“973”计划的支持。所获主要奖励有：2007年国家科学技术进步二等奖；第十届中国专利奖优秀奖；2006年中国石油和化学工业科技进步特等奖；2006年中国高校-企业合作创新十大案例；2006年中国高校十大科技进展；2005年上海市科技进步三等奖。 合作方式主要以专利（实施）许可和技术转让的模式合作。
多喷嘴对置式煤气化炉用耐火材料的研制及应用 石凯 吴忠阳 (河南省伯马股份有限公司，河南新乡，453000) 摘要 为满足多喷嘴对置式煤气化技术的需要，研制高性能的铬锆材料，经ZrO 2增韧、纳米增韧，改善材料的抗热震性；加入稀土元素及其氧化物促进烧结，增加材料的高温抗折强度；通过降低气孔直径，提高材料的抗渣侵蚀性。研制生产的铬锆产品具有较好的高温性能，工业应用表明，产品满足多喷嘴对置式煤气化技术的使用要求。 关键词 多喷嘴对置式煤气化炉 铬锆材料抗热震性高温强度 抗侵蚀性 高效洁净的煤气化技术是当前我国煤化工行业研究的热点问题，为了研究开发先进的具有自主知识产权的煤气化技术，由国家发改委组织，中国石油和化学工业协会主持了“十五”国家重大技术装备——大型化肥成套设备研制项目，项目依托山东华鲁恒升化工股份有限公司大氮肥国产化技术改造项目，河南省伯马股份有限公司承担了该项目子专题——耐火材料研制，成功开发了适合多喷嘴对置式煤气化技术使用要求的高性能铬锆材料。本文简要介绍了该产品的研究开发和使用情况。 1 高性能铬锆材料的研究 随着多喷嘴对置式煤气化技术的开发，对气化炉炉衬材料提出了新的要求，与顶喷煤气化技术相比，多喷嘴对置式煤气化技术炉衬有如下特点：①喷嘴附近炉内温度场分布的不均匀程度增大，炉衬表面的温度波动更频繁，其波动值也更 大；②喷嘴附近炉衬的表面将经受更强烈的介质冲刷磨损；③在炉衬结构上增加了托砖板结构，托砖将承受较大的剪切力。因此对炉衬材料提出了新的要求：①更优良的抗热震性；②更高的高温抗折强度；③较好的抗侵蚀性。 1.1 提高铬锆材料的抗热震性研究 高纯氧化铬材料的熔点较高，难以获得高强度的材料，且其热膨胀系数较大，因此抗热震性较差，不能满足气化炉温度频繁波动的工况条件，必须提高其抗热震性。通过加入ZrO2微粉和α-A120 纳米粉对材料进行增韧。 1.1.1 ZrO 2含量对材料抗热震性的影响 氧化锆有3种晶相，加热氧化锆时，约在 ll00~C 由单斜相(m ．ZrO 2)向四方相(t-ZrO 2) 转变，并产生约3％ 一5％的异常体积变化， 这一变化是加热时收缩、冷却时膨胀。在Cr 203 材料中加入ZrO 2 ，在烧结的冷却过程中由四 方相向单斜相转变时，产生体积膨胀，可导致： 在z 晶体与Cr 203晶体之间产生微裂纹；使Cr 2O 3 晶体表面受压应力。可起到缓冲应力或阻止裂纹扩展的作用，从而提高材料的抗
多喷嘴煤气化装置：中国走在世界前列 关键词：多喷嘴煤气化8月13日,由兖矿集团和华东理工大学主办、山东兖矿国拓科技工程有限公司（以下简称为兖矿国拓）、华东理工大学洁净煤研究所、水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心承办的“全国多喷嘴煤气化装置优秀运行奖暨耐火砖使用经验交流会”在山东省滕州市举行，兖矿鲁南化肥厂（以下简称为兖矿鲁化）因创造了同类煤气化装置拱顶耐火砖使用时间超过一万小时的国家纪录，获得“多喷嘴煤气化装置优秀运行奖”。此举表明具有我国自主知识产权的多喷嘴对置式煤气化技术，走在了世界前列。 自主创新：全面提升气化装置水平 兖矿国拓董事长丁辉介绍，多喷嘴对置式水煤浆气化技术作为国家“十五”、“十一五” 期间的重大研究课题，被列为“国家863重点攻关项目”。该技术历经基础理论研究、实验室研发、中试、工业示范和工业应用各个阶段的发展和完善，已经走向成熟，积累了完整的理论基础和工业运行经验，随着投入运行数量的不断增加，运行周期不断延长，运行指标不断优化，各项性能指标都已超过单喷嘴水煤浆气化技术，达到世界领先水平。 该技术2001年获“九五”国家重点科技攻关计划优秀成果奖；2006年获中国石油和化学工业协会科技进步特等奖；2007年获国家科技进步二等奖；2009年以多喷嘴对置式气化炉为建设主体的兖矿国泰化工有限公司（以下简称为兖矿国泰）获“新中国成立六十周年百项经典暨精品工程”称号。 丁辉 曾被认为是多喷嘴对置式气化技术“短板”的拱顶耐火砖寿命经过几年的攻关，目前已获得突破性进展：江苏索普、江苏灵谷等多家运行装置气化炉拱顶耐火砖使用寿命已突破7000小时，兖矿国泰耐火砖寿命运行时间超过了9000小时，截止到2011年8月中旬，兖矿鲁化多喷嘴气化炉累计使用寿命已超过10800小时，且还在稳定运行；多喷嘴气化炉耐火砖短板部位运行时间远远超过了单喷嘴耐火砖短板部位——锥底砖的使用寿命。耐火砖使用寿命的延长提高了气化炉的开工率，为企业节省了大量的维修费用。 在兖矿国泰建设的第一套千吨级工业示范装置，经过不断地攻关、创新，开发出装置带压联投和无波动倒炉特有技术，实现煤气化技术上的重大突破，大大降低了气化炉停车几率，提高了气化炉的有效生产时间。带压连投技术目前已普遍使用在多喷嘴气化装置中。 在兖矿鲁化运行的装置，其核心设备多喷嘴对置式水煤浆气化炉下拱顶耐火砖运行时间
气化炉工艺烧嘴的运行监控及管理 发表时间：2017-07-31T16:29:47.103Z 来源：《电力设备》2017年第10期作者：赵德伟 [导读] 水煤浆气化工艺属气流床气化工艺。其原理是将水煤浆与气化剂(纯氧)通过装在气化炉顶的特殊设备——工艺烧嘴(通过氧流股与煤浆流股的动量交换)雾化煤浆，使煤浆在高温气化炉内进行快速气化与燃烧反应得到产物煤气。 （乌鲁木齐市隆盛达环保科技有限公司新疆乌鲁木齐 830000） 摘要：水煤浆气化工艺属气流床气化工艺。其原理是将水煤浆与气化剂(纯氧)通过装在气化炉顶的特殊设备——工艺烧嘴(通过氧流股与煤浆流股的动量交换)雾化煤浆，使煤浆在高温气化炉内进行快速气化与燃烧反应得到产物煤气。 烧嘴使用寿命是决定水煤浆气化炉生产周期长短的关键因素，60%的煤气化安全事故都与烧嘴有关，或由烧嘴引起，或首先造成烧嘴损坏。烧嘴损坏时，可能直接造成气化反应氧碳比失调，使气化炉进料系统物料紊乱，引发气化炉超温、过氧爆炸等严重事故。因此，除了把好烧嘴成品质量外，运行使用中的监控和管理也是非常重要的。 关键词：气化炉工艺；烧嘴；运行监管；分析 1 导言 工艺烧嘴是水煤浆气化装置的核心设备，是影响水煤浆气化炉能否长周期运行的关键因素之一。新型多喷嘴对置式水煤浆加压气化炉工艺烧嘴由于安装在气化炉筒体上顶部，在气化炉运行过程中，烧嘴头部受到炉内高温气流冲刷、高温热辐射及合成气中硫化物、氢气等气体的腐蚀性作用，在使用中出现烧嘴盘管损坏、外氧喷头龟裂、外氧管及冷却水盘管腐蚀等现象，造成非计划停车，不仅影响气化炉长周期运行，还给气化炉运行带来严重安全隐患。 2 工艺烧嘴简介 水煤浆工艺烧嘴结构形式为同心三套管预膜外混形式，从里到外分别为中心氧管、煤浆管、外环氧管。为使喷嘴免受高温影响，外氧喷头的头部（向火面）采用夹层冷却，冷却水直接进入向火面冷却室，冷却向火面金属，自冷却室出来的水流沿喷嘴旋转8周经法兰流出炉外，三个喷头均设计成缩口形式，目的是对氧气及水煤浆进行加速。 其中工艺介质氧气纯度≥99.6%、压力为6.0 MPa，水煤浆浓度60%、压力为4.0 MPa。由于工艺烧嘴工作在高温、高冲刷、高腐蚀性环境中，其本体及喷头部位均采用耐高温、耐腐蚀的特种材料制做，喷头材质为Co50，本体及冷却盘管材质为Inconel600。功能是通过烧嘴的水煤浆及氧气的再加速和充分混合，在同一水平面上向中间对喷，形成由射流区域、撞击区域、撞击流股、回流区域、折返流区域和管流区域组成的气化炉燃烧室内部流场结构。 3 烧嘴的改造、保护及优化 常见对工艺烧嘴的损坏主要因素有3种：1.冷水区盘管和外喷头焊接处的热应力、冷却水盘管内的冷却水温度控制不当对盘管表面的低温腐蚀，冷却水盘管弯制过程中的加热温度和弯制速度管材的变形量和减薄量对冷却水管的破环2.中喷头的物理磨蚀3.反应热、化学腐蚀、应力对外喷头的影响。 据统计，影响工艺烧嘴长周期稳定运行的主要因素是冷却水盘管的损坏。工艺烧嘴进、出口盘管焊缝处由于属角焊，焊肉薄，国内暂时还没有质量检测方法，存在的问题往往在运行过程中才能暴露出来。冷却水盘管损坏的主要形式是前部弯头与外氧喷头连接处焊缝开裂，导致冷却水泄漏，必须停车更换新的工艺烧嘴。 3.1 冷却水盘管的保护 合成气夹带的灰渣进入烧嘴室，与烧嘴冷却水盘管腐蚀、拆卸困难、烧嘴盘管损坏等现象都有直接关系。因此，需对烧嘴头部冷却水盘管部位进行保护，使烧嘴室形成相对密闭的空间，可有效防止气化炉内灰渣进入烧嘴室，既减轻了烧嘴的腐蚀，又便于烧嘴的拆卸。由于烧嘴头部在气化炉内处于高温区，用于头部保护的材料应为耐高温、易成型的材料。氧化铝空心球浇注料具有耐腐蚀、耐高温、易成型的特性，通过对氧化铝空心球浇注料进行配料和浇注方法试验后得到配料方法，能在40min成型凝固后加以修整定型。根据烧嘴室尺寸制作模具，在烧嘴头部按烧嘴室尺寸整体浇注，一次成型。改造后的烧嘴使用120d后，烧嘴保护依然完好;清除保护冷却水盘管的氧化铝空心球浇注料后，冷却水盘管未发现受到侵蚀。实践证明：该改造措施在有效保护烧嘴冷却水盘管不受侵蚀的同时，也保护了盘管焊缝，方便了烧嘴的拆卸。 3.2 加焊挡板保护烧嘴冷却水盘管焊缝 在烧嘴向火端面上（水冷盘管焊缝的正上方）焊接1块宽度为22 mm、厚度为5mm、材质为Inconel600的金属挡板，目的是对直接面对向火面方向高温流体传热和烧蚀的水冷盘管的焊缝进行保护。要求挡板与烧嘴端面相接触的部位应在烧嘴水冷空腔的上方，以便及时移走热量。使用120d后检查，发现保护挡板仍然完好，有效地保护了烧嘴前部弯头处焊缝。 4烧嘴管理 4.1 运行管理要点 （1）按PDF工艺包提供的数据控制烧嘴进料，确保工艺烧嘴在最佳工作状态下运行；（2）投料后，在压力升至1.0 MPa、2.0MPa、3.0 MPa时对烧嘴法兰进行查漏；（3）每小时对烧嘴周边区域温度测量、记录1次；（4）每周从烧嘴冷却水分离罐（烧嘴冷却水槽放空管）处取样1次，检测CO含量；（5）定期校验在线CO分析仪的准确性，按照规范规定定期校验；（6）定期查看、关注烧嘴进出口冷却水流量、压力，增设微量波动流量差报警信号；（7）操作人员监控烧嘴压差情况，发现变化异常，及时排查原因；（8）拱顶超温或筒体局部位超温时，应查看烧嘴运行有无异常，相关指标趋势有无异动；（9）控制室人员实地监控现场烧嘴画面；（10）负荷弹性大小是衡量烧嘴性能的重要指标，低负荷时应特别关注烧嘴流速控制；（11）煤浆灰熔点、灰分应严格控制在指标范围内；（12）禁止高炉温操作。 4.2 台账管理 建立一套完善的烧嘴运行及检修台帐。设立烧嘴专用日志/记录本，所有的仪表测量出来的与烧嘴操作有关的变量均应定期监控。这些变量主要包括氧气与煤浆（入口温度，压力和流量）、冷却水（进出口温度、流量和进口压力）、气化炉操作状况（压力、温度和合成气组分）和产灰量。另外，针对这些变量，还应该记录烧嘴的操作日期、时间、开启次数。对烧嘴上的关键部件（如烧嘴的内外枪和内外喷头）编号，建立检修、检查记录。 同时不论是新烧嘴还是更换下来返修的烧嘴，一定要结合烧嘴运行台帐完整记录下来，这些日志要包括烧嘴目视检查、照片、关键尺
多喷嘴对置式水煤浆加压气化炉系统操作开车规范及优化 赵学圣曲红宾 （恒力炼化煤制氢） 摘要：根据多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置投料的操作流程，总结开车操作的具体优化方法，本文中简述了开车程序的整个流程，主要讲述了开车过程中需要注意的一些问题。 关健词：气化炉烘炉置换投料升压查漏切水并气 恒力炼化煤制氢气化车间采用多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置，自开车以来不断优化开车流程，通过总结经验和技术攻关，目前装置运行稳定。 一．系统开车前准备工作 1.1 公用工程、生产辅助系统开车 1.2 添加剂系统开车 将添加剂加入添加剂槽，建立液位，启动搅拌器,待用。 1.3 絮凝剂系统开车 将絮凝剂加入絮凝剂槽，建立液位，启动搅拌器，待用。 1.4 分散剂系统开车 将分散剂加入分散剂槽，建立液位，启动搅拌器，待用。 1.5 煤浆制备系统开车 (1) 煤运系统提前开车，将煤破碎后送入煤仓。 (2) 打开磨煤机出料槽至磨煤机出料槽泵主管线上的阀门及磨煤机出料槽泵出口至二级滚筒筛主管线上的所有阀门，关闭导淋阀。 (3) 按单体设备操作法启动磨煤机。按单体设备操作法启动煤机给水泵，向磨煤机送水。 (4) 按单体设备操作法启动煤称重进料机送煤进磨煤机。 (9) 按单体设备操作法启动磨煤机出料槽泵向排放池送煤浆，当煤浆符合标准后，切换至二级滚筒筛送至大煤浆槽。当大煤浆槽液位完全覆盖到煤浆槽搅拌器的最底部浆叶时启动煤浆槽搅拌器。合格煤浆存于槽内待用。 注意：在运行期间，所有煤浆制备系统阀门必须处于全关或全开位置，严禁偏离。冲洗水总阀和各个分支阀应确保关到位、不泄漏，冲洗水总管导淋阀全开。对部分关键的冲洗水阀门要挂禁动标志牌。 1.6 气化炉耐火砖的烘炉预热，建立预热水循环。 (1) 倒气化炉黑水管线至澄清槽盲板至通路，打开电动阀。 (2) 倒通低压灰水至气化炉激冷水管线盲板，打开前后手阀，关闭中间导淋，供预热水到激冷环。 (3) 启用激冷水流量调节阀，控制流量不低于180m3 /h，控制激冷室液位在烘炉液位 (5)预热水循环路线：
多喷嘴对置式水煤浆气化技术及其优越性 刘永操 （中国矿业大学化工学院江苏徐州 221116） 摘要：介绍了我国自主研发、拥有自主知识产权的多喷嘴对置式水煤浆气化技术的开发及工业化应用，多喷嘴对置式气化炉流场结构及多喷嘴进料的特点，技术特点及工艺指标，对比单喷嘴气化炉，阐述多喷嘴对置式水煤浆气化技术的优势，并指出多喷嘴存在的问题和发展方向。 关键词：多喷嘴对置式水煤浆气化技术流场结构工艺特点技术优势 1.简介 气流床气化技术因煤种适应范围比较广，气化温度、压力高，易于大型化，成为煤气化技术的发展方向。目前国际上应用较多的气流床气化技术主要有，以水煤浆为原料的多喷嘴对置式水煤浆气化技术、GE(Texaco) 气化技术和Global E-Gas 气化技术，以干煤粉为原料的Shell 气化技术、Prenflo 气化技术和GSP 气化技术。其中多喷嘴对置式水煤浆气化技术是我国自主创新、自主知识产权的煤气化技术，该技术的成功开发和产业化，为我国大规模开展的煤化工事业提供了关键的气化技术，同时标志着我国在水煤浆气流床气化技术方面达到国际领先水平。 2. 多喷嘴对置式水煤浆气化技术的开发及工业化应用 2.1技术开发 多喷嘴对置式新型水煤浆气化技术是由华东理工大学、兖矿鲁南化肥厂( 水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心)、中国天辰化学工程公司共同承担的“九五”国家重点科技攻关项目，并已申请了国家专利。多喷嘴对置式水煤浆气化技术在兖矿鲁南化肥厂进行了中试研究。该技术于2000年1月通过了专家鉴定，专家对新型水煤浆气化炉技术给予了高度的评价。认为所开发的新型(多喷嘴对置)水煤浆气化炉技术性能优于德士古气化炉，已经达到国际领先水平，并可望在以下方面发挥作用：推进化肥领域的技术进步；促进动力燃料及大宗化学品原料路线由油基向煤基的转换；促进煤清洁利用产业的发展。以多喷嘴对置式水煤浆气化工艺为核心技术, 由国家发改委重大技术装备研究项目资金支持建设的山东华鲁恒升300kt/a合成氨装置于2005年6月建成投产,目前运行平稳。该建设项目获得了2006年中国石油和化学工业协会科技进步特等奖。 2.2工业化应用 已经投入运行的生产装置有；兖矿国泰化工有限公司甲醇、醋酸装置 2 台Φ3 4 00 mm 日处理原煤 1 150 t的气化炉；山东华鲁恒升化工股份有限公司 3 00 k t / a合成氨装置 1 台Φ2 800 mm日处理原煤 750 t的气化炉。正在建设的装置有；兖矿国泰化工公司甲醇装置 1 台Φ3 4 00 mm 日处理原煤 1 150 t 的气化炉；兖矿鲁南化肥厂合成氨装置 1 台 3 400 mm 日处理原煤Φ1 150 t 的气化炉；江苏灵谷化工有限公司合成氨装置 2 台Φ3 880 mm 日处理原煤 1 800 t的气化炉；江苏索普集团化工有限公司醋酸装置 3 台Φ3 400 mm日处理原煤 1 500 t的气化炉；山东滕州凤凰化肥有限公司合成氨装置 2 台Φ3 40 0 mm 日处理原煤 1 500 t的气化炉。 3. 多喷嘴对置式气化炉流场结构 四喷嘴气化通过烧嘴的物料(水煤浆及氧气)在同一水平面上向中间对喷，物料撞击后形成由射流区、撞击区、撞击流股、回流区、折返流区和管流区组成的
水煤浆气化炉工艺烧嘴有关问题分析 发表时间：2019-05-09T10:28:58.040Z 来源：《新材料.新装饰》2018年9月下作者：王彬 [导读] 水煤浆气化炉未能长周期运行的重要原因在于气化工艺烧嘴容易损坏。同时，损坏烧嘴的主要因素包含：损坏的冷却水盘管、物理腐蚀、化学影响以及破坏的应力等方面 （内蒙古中煤远兴能源化工有限责任公司，内蒙古自治区鄂尔多斯市 017300） 摘要：水煤浆气化炉未能长周期运行的重要原因在于气化工艺烧嘴容易损坏。同时，损坏烧嘴的主要因素包含：损坏的冷却水盘管、物理腐蚀、化学影响以及破坏的应力等方面。通过对破坏因素的全面探讨，有针对性的采取有效的改进措施，延长使用烧嘴的时间，尽可能降低流速，引进先进材质，合理优化结构等。 关键词：水煤浆；气化炉工艺；工艺烧嘴 一、水煤浆加压气化炉工艺烧嘴使用寿命提高的捷径 1.1中喷头 (1)在满足流量要求和雾化要求的前提下，需尽可能降低预混合腔的出口流速。当颗粒流速达到某一数值(临界速度)时，磨损率就会明显增大。尽量使预混合腔出口物料的流速低于材料磨损的临界流速，其使用中喷头的时间势必受到一定程度的影响。 (2)改善表面结构性能，如保证表面的光洁度、保证材料内在质量的均匀、在中喷头内孔表面喷涂抗磨材料，以改善其抗磨性能。需要注意的是：涂层的厚度具有一定的限制，不然会造成脱落，当然此改进方式也有一定的局限性。 1.2外喷头 (1)将外喷头的材料改成多孔陶瓷或多孔金属，使部分氧气通过多孔介质直接喷入气化炉，可保证端面的有效冷却，防止高温带来的所有问题。如果能用多孔陶瓷实施，化学腐蚀和物理磨损也有可能同时得到解决。 (2)为外喷头的端面加装防热保护板，保护板的材料选择及连接方式应该是需要解决的主要问题。 (3)利用热喷涂技术将特种耐热、耐腐蚀的合金粉末喷涂到外喷头端面，可以起到良好的防热、防腐作用，大大延长外喷头的使用寿命。通过筛选特种合金粉末的种类和改良热喷涂工艺，相信这种方案能够取得令人满意的效果。当前，该工艺方案已经开始实施，工业化运行效果令人满意。 二、水煤浆气化炉工艺烧嘴寿命短的内因 2.1设计工艺烧嘴的基本原则 (1)一般使用同心三套管的架构形式。可设计缩口形式的烧嘴中心氧管出口，主要用来加速中心氧，端头与烧嘴断面基准面的距离保持在一定的缩入量内，构成与中心氧的一个水煤浆预混合腔。同时，也可设计成缩口形式的水煤浆管路出口，保证其具备相应的速度进入预混合腔的水煤浆。预混合腔的内部，稀释及初步加速水煤浆可通过中心氧来实现，具有一定流变性的水煤浆可得以改善，协作的目的在于在脱离烧嘴后，水煤浆的雾化成效可更好的提高。相对比例更大的外氧管口的缩口，作用是为了更高流速的氧气的提供，良好雾化在预混合腔内的水煤浆混合物，从而在气化炉内实现更佳的气化目的。 (2)水煤浆外氧与中心氧的流通面积，均需与对应的介质流量需求指标相符合，在许可的供应压力下，尽可能实现必要的混合和雾化目的。但有一定限制因素的中心氧比例，通常占5%～25%体积分数的总氧量，剩余为外氧。中心氧量大小需一定，若量太小，稀释与加速煤浆的目的无法实现；量太大，一方面会大幅增加混合物在预混合区内的流速，加快磨损中心管的出口处，缩短使用烧嘴的时间，而此方面也是使用烧嘴寿命的最主要影响因素；另一方面增大烧嘴出口物料的轴向速度的分量，降低径向速度分量，势必造成烧嘴出口整体的火焰形状变长，与气化炉内在型面未有效匹配，在气化炉内，减少了较大直径的煤粉颗粒的驻留时间，增加炉渣内的含碳量，一定程度上降低了气化效率，并造成火焰直冲炉底，对炉底激冷环作业造成加大影响。 (3)150～180m/s出口流速的中心氧，2～4m/s出口流速的煤浆，12～20m/s平均出口流速的预混合腔，160～200m/s出口流速的外氧。 2.2使用烧嘴寿命的具体影响因素 (1)损坏的冷却水盘管 处于高温工艺气体的烧嘴主体环节的保护，是冷却水盘管设计的主要目的。而相对外界环境恶劣的冷却水盘管，通常其损坏方式有四种： ①损坏冷区水盘管与外喷头衔处的热应力。而损坏的因素在于角焊缝衔接两个零件，较大差别的壁厚，不尽相同的使用材料，且位于烧嘴的顶端，在使用时以裂纹形式的产生而极易损坏。目前，改进方案的具体实施是使用相同的角焊缝材料，起到了一定的成效。 ②若未合理控制冷却水盘管内的冷却水温度，势必产生低温侵蚀盘管表面。通常需控制在适宜的170℃左右的冷却水温度。但在设计工艺的实际中，通常为小于50℃的冷却水操作温度，此情况下，将存在低温侵蚀盘管表面的现象。低此外，需选择稳定的高温性能材料作为盘管材质，当前Inconel600材料的使用相对最佳。 ③在弯制冷却水盘管时，其温度加热与弯制速度需掌控好，管材的变形量与减薄量需控制，使其整体强度与刚度在盘管成型后得到切实保障。 ④在运作正常的情况下，由于处于气体回流较强的工艺烧嘴端面，易造成工艺烧嘴与气化炉内壁间的空隙处产生积渣，在拔出烧嘴时也会破坏盘管。而针对此情况，盘管壁厚等级的适度增加可最大限度的降低此破坏程度。 (2)物理磨蚀中喷头 在气化炉内，若充分气化水煤浆中的煤粉，需使用一定量的氧气有效雾化水煤浆，同时，雾化良好效果的实现，需保证气体流速符合相应的数值，也即混合物流速在预混合腔内需达到一定数值，但由于混合物中含有大量的煤粉固体颗粒，此为磨损中喷头内腔的重要原因。 为了增加中喷头内腔的抗磨损能力，选用抗磨性能良好的材料成为当前唯一可用的方法，当然还要考虑其抗氧化性能。当前普遍采用的材料是GH188和UMCo250，可以连续工作的时间也只有30～60d。此周期的影响因素相对较多，主要有煤种、生产负荷等。