北京十一所水煤浆烧嘴应用

水煤浆气化炉烧嘴国产化改造论述一、引言水煤浆气化技术是一种高效利用煤炭资源的方法，它将煤炭转化为可用于发电或化工生产的合成气。

而在水煤浆气化过程中，烧嘴是至关重要的部件之一，它直接影响气化炉的稳定运行和合成气的质量。

近年来，随着我国对环保和能源利用的重视，水煤浆气化炉烧嘴国产化改造成为了研究的热点之一。

二、水煤浆气化炉烧嘴的国产化改造意义1. 提高自主创新能力水煤浆气化炉烧嘴的国产化改造，将有助于我国企业提高自主创新能力。

通过引进先进技术，并结合国内实际情况进行改良，可提升企业在技术方面的竞争力，加快技术进步，为节能减排和绿色发展做出贡献。

2. 降低依赖进口当前，我国对水煤浆气化炉烧嘴仍然有较大依赖进口的情况，国产化改造将有助于降低这种依赖，降低生产成本，提升企业盈利能力。

3. 加速推动行业发展水煤浆气化炉烧嘴的国产化改造，将加速推动整个气化技术产业链的发展，有利于形成国内气化烧嘴产业集群，促进行业的健康发展。

三、水煤浆气化炉烧嘴国产化改造的关键技术1. 材料技术国产化改造的关键在于研发适应国内煤种特点的耐高温、耐腐蚀材料，以保障烧嘴在长期运行中的稳定性和耐久性。

2. 结构优化针对国产烧嘴的结构进行优化设计，以适应国内气化炉的工况和操作需求，提高烧嘴的适用性和使用寿命。

3. 成本控制在国产化改造过程中，需要在保证烧嘴质量的前提下，尽量降低生产成本，增强国产烧嘴的市场竞争力。

四、水煤浆气化炉烧嘴国产化改造的挑战与对策1. 技术攻关国产化改造需要克服材料、工艺等方面的诸多技术难题，需要企业加大研发投入，提高技术攻关能力，不断提升自主创新能力。

2. 质量稳定性国产烧嘴的质量稳定性是国产化改造中的一大挑战，需要企业加强质量管理，建立健全的质量保障体系，确保烧嘴的稳定性和可靠性。

3. 市场推广国产化改造后的烧嘴需要在市场上获得认可和应用，需要企业加大对产品的推广力度，拓展市场份额，提升国产烧嘴的市场竞争力。

水煤浆加压气化技术由于高效、洁净，在我国备受关注并大量推广。

但水煤浆气化的烧嘴连续使用寿命较短，制约了装置的长周期运行，并影响经济效益。

为此，国内科研院所、烧嘴使用单位等开展了大量的工作，从结构、形式、材质等多方面进行改进，期望提高使用寿命。

本文作者多年来一直从事于水煤浆气化炉工艺烧嘴的研制工作，作为专题负责人，主持承担了“国家重大技术装备研制项目（科技攻关）计划专题合同：水煤浆气化炉烧嘴研制”，并成功应用于山东华鲁恒升化工股份有限公司的水煤浆加压气化国产化装置。

北京达立科科技有限公司、清华大学、山西丰喜肥业集团共同开发的水煤浆分级气化技术（也称之为“非熔渣-熔渣”煤气化技术），其烧嘴也由我们提供。

该技术于2007年12月6日通过了中石化协会组织的专家鉴定。

本文作者全程参与了该项目的开发，在方案的选取、专利申请、气化炉结构的确定、工艺烧嘴的设计及配置、二次补氧烧嘴的设计、配置等方面提出了建议，配套提供的专用工艺烧嘴和二次补氧烧嘴，为该工艺技术的工业实施作出了重要的贡献。

本文作者就水煤浆气化炉工艺烧嘴研制方面所进行的一些工作和思考进行简单的介绍，同时对烧嘴的改进提供一些个人看法，仅供同行参考。

1工艺烧嘴的设计目前普遍采用的气化炉工艺烧嘴头部结构如图1所示。

烧嘴的设计需要考虑的因素有以下。

图1 水煤浆气化炉工艺烧嘴头部典型结构（1）结构形式为同心三套管。

烧嘴中心氧管的出口设计成缩口形式，目的是对中心氧进行加速，同时其端面相对于烧嘴断面基准面有一定的缩入量，这样形成一个水煤浆和中心氧的预混合腔，水煤浆的出口管路也设计成缩口形式，使进入预混合腔的水煤浆具备一定的速度。

在预混合腔内，利用中心氧对水煤浆进行稀释和初加速，改善水煤浆的流变性能，其目的是为了保证水煤浆在离开烧嘴后的雾化效果。

外氧管口的缩入量更大一些，目的是提供更高流速的氧气，使通过预混腔的水煤浆混合物进行良好的雾化，以便在气化炉内达到良好的气化效果。

水煤浆气化炉工艺烧嘴有关问题分析刘飞飞摘要：当今时代，水煤浆气化工艺中，水煤浆气化炉烧嘴使用寿命是重要影响因素，对煤化工业发展带来了很大的制约。

基于此，本文对水煤浆气化炉工艺烧嘴进行了简单的论述。

关键词：水煤浆气化炉；工艺烧嘴；问题引言工业生产中，水煤浆气化炉是非常重要的设备，应用比较广泛，其烧嘴是整个气化炉的重要构成，烧嘴只有运行正常才能确保气化炉稳定运行。

气化炉没有较好的工作环境，操作程序严格且材料质量有考究，各种因素综合起来，使得水煤浆气化炉烧嘴运行出现故障。

因而深入探究水煤浆气化炉工艺烧嘴有关问题，对工业生产具有深远意义。

1、概述气化炉工艺烧嘴1.1概述烧嘴煤化工工艺中，水煤浆气化是一项重要工艺技术，应用比较广泛。

经过多年的研究与优化，工艺技术发展更加成熟。

同时，水煤浆气化原料来源广，形成的气压高，碳转化率明显提高，所制取的水煤气有很好的质量，不会对环境造成很大的污染。

但其存在的重要问题就是，水煤浆气化炉工艺烧嘴使用寿命不长，对水煤浆气化技术发展带来了很大的阻碍。

当前，水煤浆气化工艺发展中，应用最为广泛的是三流道外混式工艺烧嘴技术，其工作原理在于高温环境中，通过烧嘴在气化炉中喷入氧气与水煤浆，发生化学反应并生成煤气，整个工艺质量取决于烧嘴质量，一旦烧嘴出现故障，就难以正常进行气化，因而必须要重视烧嘴质量的提高。

1.2烧嘴结构特点及原理当前，气流床气化工艺应用范围广，其特点表现为，气流作用下分割开每一煤粒，相互不影响，独立发生膨胀与软化，反应并完全形成熔渣，在此过程中，烧嘴发挥的作用是非常关键的。

烧嘴主要包含三个套管结构，为水煤浆与氧气提供了连接通道，从外向里延伸，喷头不断变小。

在此项工艺中，作为一种反应物，氧气对水煤浆发挥着雾化剂作用。

借助两个流道，氧气能够到达烧嘴顶部，其中氧气分为中心氧与外环氧两部分。

水煤浆气化工艺烧嘴，是介质性雾化烧嘴的一种，氧气有很高的流速，而水煤浆流速却比较低，两者接触后形成碰撞与摩擦，击碎水煤浆。

水煤浆气化炉工艺烧嘴有关问题分析摘要：本文对水煤浆气化炉工艺烧嘴常见的故障问题进行了罗列，并对造成故障问题的影响因素进行了分析，在此基础上又对其改善策略进行了论述。

关键词：工艺烧嘴；水煤浆；气化炉；使用寿命；问题；策略引言：工艺烧嘴是煤气化装置中需要用到的关键设备，其为氧气和水煤浆的混合雾化提供了路径，以使二者进入到气化炉后在燃烧室中发生反应生成粗合成气。

其应用公司主要为中石化南化公司，其制造商主要为北京航天石化技术装备工程公司和GE。

一、常见故障问题工艺烧嘴的工作环境处于高温高压状态下，故工艺烧嘴容易出现使用寿命较短的问题，很容易导致非计划停车，进而使得气化炉系统难以实现长周期运行。

常见的故障主要表现为以下几方面：1.外环氧喷嘴向火面出现热疲劳裂纹甚至沟槽，裂纹或沟槽圆周或者径向形状。

2.煤浆喷嘴出现较为严重的磨损，变薄且同心度变差。

3.外环氧喷嘴头与冷却水盘管进口端相互连接的地方容易出现断裂状态的穿透裂纹【1】。

二、影响因素1.操作温度炉膛是水煤浆气化炉工艺烧嘴的工作空间，其内部温度可达到1350。

，虽然会在工艺烧嘴头部安装水夹套和冷却盘管，对其进行降温保护，但高温气体的侵蚀灼烧还是会对工艺烧嘴造成较为严重的损害。

炉膛内的温度越高，这种损害就越为严重。

除此之外炉膛内巨大的温度波动，也会因温差而对工艺烧嘴造成严重的损害。

可以说工艺烧嘴的喷嘴部位集中了整个工艺机械加工应力，但喷嘴的焊接部件在厚度和材质上都不相同，这就导致喷在高温环境中释放应力过程中，会因为热疲劳而导致喷嘴出现裂纹，裂纹一旦形成会随着使用快速增大，最终导致焊缝开裂、烧嘴头部龟裂等问题。

1.燃煤品质燃煤的品质可以影响煤的灰熔点，而煤的灰熔点直接影响着炉膛内的比氧耗和炉温。

灰熔点越高的燃煤，越容易形成挂渣层和渣瘤，进而增加了工艺烧嘴穿透的几率。

燃煤在气化炉内部燃烧时，会在气化炉内部留下一些残留物，这些残留物挂在气化炉炉膛的表层形成挂渣层。

首套褐煤水煤浆气化烧嘴运行中常见的问题李自恩【摘要】大唐呼伦贝尔化肥有限公司水煤浆气化烧嘴在使用过程中,出现拱顶超温、烧嘴压差波动、烧嘴冷却水盘管烧漏、中心氧含量低等诸多问题,曾一度成为制约气化系统稳定长周期运行的瓶颈.通过调整烧嘴尺寸、优化操作、现场管线改造、更换中心氧单向阀等措施,彻底解决了与烧嘴相关的生产问题.【期刊名称】《化肥设计》【年(卷),期】2019(057)002【总页数】4页(P56-58,61)【关键词】褐煤;水煤浆气化;烧嘴;拱顶超温;压差波动;中心氧【作者】李自恩【作者单位】陕煤集团榆林化学有限责任公司,陕西榆林 719000【正文语种】中文【中图分类】TQ545大唐呼伦贝尔化肥有限公司(以下简称大唐化肥)18万t/a合成氨、30万t/a尿素项目，气化技术采用非熔渣—熔渣氧气分级水煤浆气化工艺(即清华炉)，以呼伦贝尔市褐煤为制浆原料，于2012年6月25日一次性投料成功。

然而烧嘴问题是影响气化装置长周期运行的瓶颈之一，截止到目前使用过北京航天十一所、石家庄某厂、浙江某厂、陕西某厂四家维修的烧嘴，从气化炉运行情况看，北京航天十一所相对稳定，也是创下使用时间最长的厂家(103.7 d)，其他厂家所维修的烧嘴，使用短期即出现波动问题，也是没有作为主选的原因。

大唐化肥烧嘴在运行过程中出现拱顶超温、烧嘴压差波动、使用寿命短、中心氧含量低等问题，原因有三点：一是烧嘴尺寸的影响，二是工艺运行的影响，三是现场阀门管线设置的影响。

经过近6年的运行摸索和现场改造，与烧嘴相关的问题基本得以解决，目前烧嘴运行稳定，烧嘴平均寿命在60 d以上。

1 三流道烧嘴介绍水煤浆气化一般采用三流道烧嘴，烧嘴头部示意见图1，中心管和外环隙走氧气，中间环隙走水煤浆。

设置中心氧的目的是为了保证煤浆和氧气的充分混合，中心氧量一般占总量的10%～25%。

1.1 烧嘴具有的特点烧嘴必须具有良好的雾化及混合效果，以获得较高的碳转化率；具有良好的喷射角度和火焰长度，以防损坏耐火砖；要具有一定的操作弹性，以满足气化炉负荷变化的需要；要具有较长的使用寿命，以保证气化运行的连续性。

水煤浆气动烧嘴是一种用于燃烧水煤浆的设备，它具有以下特点：
高效节能：水煤浆气动烧嘴采用了高压雾化技术，使得水煤浆能够充分雾化并混合均匀，提高了燃烧效率，同时减少了能源浪费。

环保清洁：水煤浆是一种清洁燃料，其燃烧产生的废气和烟尘相对较少，有利于环保和减少对环境的污染。

操作简便：水煤浆气动烧嘴采用了自动化控制系统，可以方便地进行调节和控制，操作简单易懂。

适应性强：水煤浆气动烧嘴适用于各种不同的燃料和燃烧场合，具有较强的适应性。

安全可靠：水煤浆气动烧嘴采用了防爆设计，能够有效地防止爆炸等安全事故的发生，保证了设备的安全可靠性。

总之，水煤浆气动烧嘴是一种高效、环保、操作简便、适应性强且安全可靠的设备，适用于各种不同的燃料和燃烧场合。