下载文档原格式
水煤浆气化炉工艺烧嘴作者/来源：刘孝弟（北京航天动力研究所，北京 100076) 日期：2005-9-161 水煤浆气化炉工艺烧嘴简要描述1.1 烧嘴技术性能、参数北京航天动力研究所是从事液体火箭发动机研究的科研单位。
从1984年军转民以来，利用多年来军品技术上的优势，开发了大量新产品、新技术用于工业生产，水煤浆气化炉的工艺烧嘴就是其中的一项。
典型的水煤浆气化炉工艺烧嘴结构及尺寸如图1所示。
1995年，我所与上海焦化有限公司合作，将工艺烧嘴国产化，取得了成功。
第一批国产化烧嘴共三台总成，三套喷嘴备件及三套冷却水盘管。
1998年4月开始投用，其使用寿命与进口产品相当，燃烧所产生的气体成分亦相当。
同年6月2日、3日对国产烧嘴和进口烧嘴分别进行了燃气成分测定，结果见表1、2。
图1 典型气化炉工艺烧嘴结构及尺寸表1 我所的烧嘴使用在4#炉上的参数表2 国外进口烧嘴使用在1#炉上的参数从表1、2可知，两者应用效果基本一致，国产烧嘴在有效气体（CO+H2）成分上稍高于进口烧嘴。
2004年我所又为该公司提供3台总成烧嘴。
1998年为陕西渭河化肥厂提供2台国产化烧嘴，其烧嘴操作压力较上海焦化有限公司的为高（上海焦化有限公司总成设计压力为4.32MPa，渭化为6.9MPa）。
年底投入使用，寿命和燃气有效气体成分与进口烧嘴相当。
1999年又为渭化改造两台烧嘴，喷嘴头部和部分零件为进口元件，其余为我所完善，使用表明，其效果、寿命与国外相当。
只是中心氧偏高（约15%），希望降为12%，后由渭化自行解决。
2003年又为渭化提供一台烧嘴作为备件。
2005年，在渭化双甲项目中，我们又为他们设计了两台大流量烧嘴及4套备件。
2001年与安徽淮化集团合作，将两台工艺烧嘴进行国产化改造，次年投入使用，情况良好，使用寿命和性能与进口原烧嘴相一致。
2002年又为淮化提供备用外烧嘴5件，冷却套管5套。
2003年又签订合同，提供5件外烧嘴，2件中烧嘴。
GE水煤浆气化工艺烧嘴压差低原因分析及解决措施摘要：GE水煤浆气化工艺是以煤和氧气为生产原料，即将原料煤、研磨水及水煤浆添加剂按一定配比研磨出合格的煤浆，与来自空分装置的纯氧通过三通道工艺烧嘴预混合后进入气化炉，在一定温度及压力下进行不完全氧化反应，生产为主要成分的粗合成气，粗合成气送至下游净化装置。
在实际生产运行以CO+H2中，经常会出现烧嘴压差低于联锁值（20kPa）触发气化炉跳车，从而严重制约装置的长周期稳定运行。
烧嘴压差是指煤浆进入烧嘴前的压力与气化炉合成气出口压力的差值，烧嘴压差能反映烧嘴喷头的磨蚀及烧嘴喷射雾化效果。
设置烧嘴压差低停车联锁主要是防止高温高压合成气反窜进入煤浆管道引起爆炸事故。
本文详细的对烧嘴压差低的各种原因进行深度剖析，并提供相对应的解决措施，减少因烧嘴压差低导致气化炉跳车的次数。
关键词：烧嘴压差；烧嘴改造；煤浆质量；中心氧；操作调整1、中天合创GE水煤浆气化装置简述中天合创鄂尔多斯煤炭深加工示范项目煤气化装置采用美国GE公司“非催化部分氧化法”水煤浆气化技术，购买水煤浆气化工艺包和专利设备，由中石化宁波工程公司完成基础及详细工程设计（如图1）。
煤气化装置共分为气化一、气化二两个系列，两个系列设置相同，主要包含14套煤浆制备系统、14套气化及合成气洗涤系统、14套四级闪蒸系统及相关公用工程系统。
单台气化炉设计原煤日处理量为1496t，有效气产量（CO+H2）10.7万m3/h，14台气化炉正常生产时11开3备，装置于2013年9月份正式开工建设，2016年6月中交，2016年9月份投料开车。
图1 装置工艺流程2、装置运行状态装置在运行初期极不稳定，气化炉跳车频繁、运行周期短，其中2018年，气化炉非计划停车（连续运行天数＜60天）次数多达116次，尤其是烧嘴压差低联锁（T-25）导致气化炉非计划停车次数达到88次，气化炉单炉连续运行时间平均不足30天，大大落后于同行业平均70天的运行水平。
水煤浆气化炉工艺烧嘴泄漏原因浅析发布时间：2022-07-26T01:34:43.685Z 来源：《科学与技术》2022年第30卷第3月第5期作者：刘璐璐[导读] 工艺烧嘴的稳定运行是水煤浆气化炉长周期运行的关键。
据气化炉停车检查情况，在对气化炉工艺烧嘴损伤的刘璐璐联泓（山东）化学有限公司山东滕州 277527摘要：工艺烧嘴的稳定运行是水煤浆气化炉长周期运行的关键。
据气化炉停车检查情况，在对气化炉工艺烧嘴损伤的可能原因进行分析与排查后，主要采取了如下防范措施：加强原料煤煤质监控，确保原料煤的灰分、硫含量、灰熔点等在指标范围内，减轻煤种或原料煤煤质变化引起的烧嘴压差波动；当气化炉原料煤煤质发生变化时，工艺操作上及时进行调整，并通过掺烧一定比例低灰分煤的方式确保烧嘴压差的稳定；加强磨煤机的运行维护及保养，确保磨煤机稳定运行及煤浆粒度分布合格；减轻高压煤浆泵出口流量波动带来的气化炉烧嘴过氧烧蚀。
关键词：煤质；氧煤比；中心氧比例；气化炉运行负荷；盘管折弯部位扁度引言气化炉是化学工厂的重要设施。
为了减少气化炉烧嘴的燃烧损失和泄漏，有必要结合公司的实际运行情况和环境，分析燃烧损失和烧嘴泄漏情况，并采取针对性的改善措施。
只有这样才能在质量控制、技术方法和操作标准等方面延长烧嘴的使用寿命。
1、气化炉烧嘴泄露的原因通过对泄漏烧嘴的检查和分析，气化炉烧嘴泄漏的主要原因如下:(1)气化炉运行时炉温达到1400℃，比残油燃烧时高出约150℃。
气化炉变成原料后，烧嘴几何尺寸相应变化，减小了烧嘴中的压力差，逐渐向上移动炉火焰，将烧嘴热量集中在一个位置。
长时间在烧嘴表面形成高温氧化腐蚀裂纹。
2)在外烧嘴头制造过程中，冷却液腔的两个环形焊缝焊接，没有熔渣夹杂和开裂等穿透或焊接缺陷。
高温条件下，焊接会氧化腐蚀，导致疲劳裂纹或裂纹，导致气化炉烧嘴泄漏。
3、与发达国家相比，中国的焊接水平和焊接设备有点落后，焊接工艺也不完善，使得国内烧嘴在生产过程中容易引起焊接质量问题，焊接热冲击面积过大。
- -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）36-0045-021 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。
水煤浆气化工艺烧嘴问题与处置分析摘要：炉膛压力差也称为炉膛压力差，更确切地说是炉膛炉膛头压力与炉膛压力线压力的差，它可以反映炉膛磨损量和煤浆雾化效果。
当炉膛压力差大大减小且波动频繁时，可能严重影响燃气炉的稳定运行，在严重情况下，甚至可能导致后端系统负荷显着降低，严重影响生产连续性。
关键词：水煤浆气化，工艺烧嘴，冷却水腔，应力，有限元分析引言水煤浆气化制取合成气是我国目前应用最广泛的煤气化技术，其使用寿命是影响水浆气化系统长期运行的一个重要因素。
典型的水浆气化工艺一般采用内外部三流雾化混合工艺，输出道和内流道分别输送高压氧(外氧和中央氧)，中间流道输送高压水浆后半工艺消防龙头设有冷却水腔，消防龙头冷却保护消防龙头。
1水煤浆气化炉水工艺流程某装置采用美国AP公司的GE专利技术。
其生产方法是将原料煤与水在湿式棒磨机中研磨成浓度为60%～63%的水煤浆，用泵加压后送入气化炉，与空分装置来的氧气混合，在加压的情况下，煤中的碳被部分氧化，生成CO、H2、CO2和H2O以及其他如：H2S、CH4等气体，经激冷室水浴降温洗涤后送至文丘里洗涤器、碳洗塔进一步洗涤除尘后，粗煤气送往变换工段。
2水煤浆气化工艺烧嘴问题2.1运行变化在运行一段时间后，对参数变化动态进行了分析。
第一，在使用3天到7天后，煤浆的压差出现了变动，从0.4MPa降低到0.2MPa，甚至会偶尔出现负压差的问题。
操作人员在进行对比分析后发现，在出现压差波动前，对应的生产装置工艺运行指标并没有明显的异动情况。
并且，在压差出现波动的瞬间，氧气阀门的开度没有变化，但是氧气的瞬时流量却出现了骤升现象，而对应的气化炉燃烧室高温热电偶升高到1350℃，造成对应的警告信息。
第二，烧嘴在压差出现波动后，冷却水盘管的进出口流量也伴有异动，表现为参数的上下跳动，与此同时，冷却水回水分离罐也伴有间断式的CO报警信息，使得整个系统出现被迫停炉的现象。
第三，设备的总氧量也会产生波动，使得粗煤气中的一氧化碳组分出现变动，依据其进行运行工况的判定，发现运行状态并不稳定。
气化烧嘴工作原理
气化烧嘴是一种将液体燃料或高沸点液体（例如重油、焦油等）转化为可燃气体的装置。
该装置内部含有一定量的高温介质，通过热交换与液体燃料接触并将其加热。
随后，燃料中的可挥发成分被加热蒸发，形成气体燃料。
最终，这些气体燃料通过喷嘴喷出，并在燃烧室中与空气混合并点燃。
具体工作原理如下：
1. 液体燃料进入气化烧嘴后，与高温介质进行接触。
高温介质可以是燃烧产生的热气体、电加热丝或其他加热元件。
该介质将液体燃料加热至其可挥发成分沸点以上。
2. 高温介质的热量使液体燃料蒸发，生成可燃气体。
这些可燃气体包含着燃料的可挥发成分和其他气体组分。
3. 通过喷嘴的控制，气化烧嘴将气体燃料喷出，形成一个可燃气体喷雾。
喷嘴的设计可以控制气体喷射速度和角度，从而满足不同的燃烧需求。
4. 气体燃料喷出后，与空气或其他氧化剂混合，形成可燃混合气体。
5. 最后，可燃混合气体在燃烧室中点燃，产生高温燃烧，并释放出能量。
气化烧嘴的工作原理可以通过控制液体燃料的供应和喷嘴的气化效果来实现调节燃料的供给量和燃烧效果，从而满足不同的气化烧炼应用要求。
外混式烧嘴，国内生产、研究和即将引进的有二通道、三通道、四通道、五通道、六通道等。
通道数的多少视具体情况而定，冷却方式有外冷式(指夹套或盘管冷却)和内冷式(指进料之间有冷却水通道)。
结构型式和结构尺寸的变化都会使烧嘴的雾化性能变化。
1二通道烧嘴大型合成氨装置早年引进的一些气化炉通常采用两通道烧嘴，以Texaco气化技术为主要代表。
该烧嘴的主要特点是结构简单，气流雾化，能满足基本的工艺要求。
但从国内企业的运行效果来看，该类型烧嘴在与气化炉匹配、有效气含量及产率方面均低于多通道烧嘴。
(1) 渣油气化烧嘴两流道烧嘴采用环形管隙通油—蒸汽混合物料，中心管走氧。
油和蒸汽先在烧嘴外管道三通内混合，混合三通处渣油的进口速度约为15 m/s，蒸汽速度大于60 m/s，渣油在喉口高速下进行雾化。
油—蒸汽混合物在烧嘴环形管隙内流速为75 m/s，氧气在中心管内流速为132～137 m/s，于喷口处与油一蒸汽混合环流相冲击，使油滴进一步雾化。
选择这两个流速是使喷出口处形成一段“黑区”，以保护烧嘴。
例如，乌石化化肥厂第一套合成氨装置气化炉采用德士古专利，其原理是将渣油、蒸汽和氧气以适当配比混合，不完全燃烧生成工艺气［4］。
高压氧气(25 ℃，9. 60 MPa)和经过预热的渣油(315 ℃，10. 0 MPa)、蒸汽(320℃，10.0 MPa)分别通过烧嘴的中心管和环隙喷入气化炉燃烧室，雾化混合燃烧。
烧嘴加装在燃烧室顶部，并设有冷却水盘管及夹套。
冷却水进出口温度分别为38℃、40℃，压力分别为1. 47 MPa，0.098 MPa。
气化炉燃烧室温度1350 ℃。
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。
国内中小型重油气化装置多采用一次机械雾化、二次气流雾化的二通道烧嘴。
德士古煤气化工艺烧嘴的浅议王润斌高级技工助理工程师（鄂尔多斯金诚泰煤化工气化车间2011-9-5）（关键词：煤气化工艺烧嘴）概述“我国石油和化学工业在快速发展的同时，正面临着资源、能源和环境等多重压力”。
由于我国石油和天然气短缺，煤炭相对丰富的资源特征，加之国际油价的持续高位运行状态，煤炭在我国的能源和化工的未来发展中所处的地位会变得越来越重要。
目前，煤炭在我国的能源消费比重不断加大，用于发电和工业锅炉及窑炉的比例大约为70%左右，其余主要是作为化工原料及民用生活。
随着煤化工技术的不断发展，煤炭作为化工原料的比重将会得到不断的提高。
传统的煤化工特点是高能耗、高排放、高污染、低效益，即通常所说的“三高一低”。
随着科技的不断进步，新型的煤气化技术得到了快速的发展，煤炭作为化工原料的重要性得到了普遍的认可。
煤化工目前采用的方法主要有三个途径：煤的焦化、煤的气化、煤的液化。
由于最终产品的不同，三种途径均有存在的市场。
煤焦化的直接产品主要有焦炭、煤焦油及焦炉气，煤气化的直接产品主要有合成气、一氧化碳和氢气，煤液化后可直接得到液体燃料。
煤焦化产业相对比较成熟，煤液化存在直接液化和间接液化两种方法，由于该技术的成熟程度和投资等原因，制约了其产业化和规模化的进一步发展。
随着煤气化技术的不断成熟，特别是加压气化方法的逐步完善和下游产品的多样化，煤气化已成为我国目前煤化工的重中之重。
煤气化所产生的合成气，成为氮肥（主要是尿素）、甲醇、二甲醚、醋酸等过去主要依赖石油化工产品的主要原料，也成为国内目前煤化工所上的主要项目。
煤气化除了投资比较小的常压固定床以外，粉煤加压气化（以壳牌和GSP为主要代表）、水煤浆加压气化（以德士古为主要代表）成为众多厂家引进国外节能环保的主要首选技术。
国内具有自主知识产权的煤气化技术还有：①粉煤加压气化：西安热工院的干煤粉加压气化技术、陕西联合能源的灰粘聚流化床粉煤气化技术、山西煤化所的灰熔聚流化床粉煤气化技术、北京航天万源的航天炉粉煤气化技术等。
德士古煤气化工艺烧嘴的浅议王润斌高级技工助理工程师（鄂尔多斯金诚泰煤化工气化车间2011-9-5）（关键词：煤气化工艺烧嘴）概述“我国石油和化学工业在快速发展的同时，正面临着资源、能源和环境等多重压力”。
由于我国石油和天然气短缺，煤炭相对丰富的资源特征，加之国际油价的持续高位运行状态，煤炭在我国的能源和化工的未来发展中所处的地位会变得越来越重要。
目前，煤炭在我国的能源消费比重不断加大，用于发电和工业锅炉及窑炉的比例大约为70%左右，其余主要是作为化工原料及民用生活。
随着煤化工技术的不断发展，煤炭作为化工原料的比重将会得到不断的提高。
传统的煤化工特点是高能耗、高排放、高污染、低效益，即通常所说的“三高一低”。
随着科技的不断进步，新型的煤气化技术得到了快速的发展，煤炭作为化工原料的重要性得到了普遍的认可。
煤化工目前采用的方法主要有三个途径：煤的焦化、煤的气化、煤的液化。
由于最终产品的不同，三种途径均有存在的市场。
煤焦化的直接产品主要有焦炭、煤焦油及焦炉气，煤气化的直接产品主要有合成气、一氧化碳和氢气，煤液化后可直接得到液体燃料。
煤焦化产业相对比较成熟，煤液化存在直接液化和间接液化两种方法，由于该技术的成熟程度和投资等原因，制约了其产业化和规模化的进一步发展。
随着煤气化技术的不断成熟，特别是加压气化方法的逐步完善和下游产品的多样化，煤气化已成为我国目前煤化工的重中之重。
煤气化所产生的合成气，成为氮肥（主要是尿素）、甲醇、二甲醚、醋酸等过去主要依赖石油化工产品的主要原料，也成为国内目前煤化工所上的主要项目。
煤气化除了投资比较小的常压固定床以外，粉煤加压气化（以壳牌和GSP为主要代表）、水煤浆加压气化（以德士古为主要代表）成为众多厂家引进国外节能环保的主要首选技术。
国内具有自主知识产权的煤气化技术还有：①粉煤加压气化：西安热工院的干煤粉加压气化技术、陕西联合能源的灰粘聚流化床粉煤气化技术、山西煤化所的灰熔聚流化床粉煤气化技术、北京航天万源的航天炉粉煤气化技术等。
②水煤浆加压气化技术：华东理工大学的四对冲烧嘴技术、北京达立科的分级气化技术、西北化工研究院的多元料浆（主要成份是水煤浆）气化技术等。
本作者近年来一直从事于水煤浆气化的工艺及设备作，水煤浆加压气化装置（包括引进装置和国产化装置）是目前国内广泛使用的煤加压气化技术（占到国内煤加压气化装置的75%以上），气化后得到的合成气主要用于合成氨、尿素、甲醇、醋酸等的原料，也可用于城市煤气及钢铁等其他行业，气化炉烧嘴是该装置中的关键设备之一。
本作者就关于水煤浆气化炉工艺烧嘴的使用及维护方面所进行的一些工作和思考进行简单的介绍，同时对于该烧嘴的改进方向提供一些个人看法，仅供同行参考。
二、煤加压气化技术简述煤加压气化的主要技术优势在于：三高1.气化效率高，碳转化率可高达98~99%，煤气中CO+H2（即有效气体成分）可达80~90%。
2.气化压力高，水煤浆加压气化炉压力可达8.5MPa，粉煤加压气化炉压力可达4MPa，有利于实现装置的大型化，与其他先进技术联合使用，可以省去合成气的压缩机，降低能耗。
3.气化温度高，水煤浆加压气化炉温度可达1200~1500℃，粉煤加压气化炉温度可达1300~1700℃,GSP又称黑水泵气化（神华宁煤）技术据说最高可达1900℃或以上。
气化温度高，煤中的有机物质分解气化彻底，降低污染，同时扩大了煤种的适应范围。
目前，我国普遍采用的煤加压气化技术是水煤浆加压气化和粉煤加压气化，二者各有特点，主要有：1.气化压力：由于原料进料方式的不同，粉煤加压气化的压力没有水煤浆加压气化的压力高。
2.气化温度：由于炉内向火面的结构不同，水煤浆气化炉由于使用耐火砖形式，气化温度相对不能太高，这在一定程度上限制了煤种的适用范围。
3.水煤浆气化由于要将原料制成煤浆，因此要求原料煤具有稳定的成浆性能，当然，由于气化温度的限制，煤的灰熔点也不能太高。
4.粉煤气化由于是干粉供应，因此对原料煤的水分有一定的要求，而壳牌粉煤气化使用的废热锅炉冷却合成气，用于制氢和制合成氨时，在一氧化碳变换系统中，还要重新加入蒸汽，部分抵消了气化过程中的优势。
5.水煤浆由于需要将液体原料（含高浓度的固体煤粉）通过工艺烧嘴进行雾化，工作条件非常恶劣，因此，烧嘴的连续使用寿命制约了整个气化炉的连续运行周期。
6.为了追求较高的气化效率（有效气体成份），壳牌粉煤气化中需要用废热锅炉和过滤器，同时要用到循环气对气化炉出口合成气进行激冷，流程相对复杂，投资较大；7．水煤浆气化的需氧量比粉煤气化的需氧量大，即增加了空分装置的工作量，增大投资费用；因此，在选择工艺路线时，要考虑投资、煤种、效益等多方面因素，任何一种工艺技术，都不是十全十美的，均存在需要改进的地方。
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），就是对传统水煤浆加压气化技术的一次有效改进，取得了很好的效果（详细论述见下文），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。
工艺烧嘴的设计及配置、二次补氧烧嘴的设计、配置等方面均有了改造，并得到了有效实施。
同时为该工艺技术配套提供了专用的工艺烧嘴和二次补氧烧嘴，为该工艺技术的工业实施做出了重要的贡献。
三、水煤浆加压气化炉工艺烧嘴水煤浆加压气化技术的一项弱点，就是其工艺烧嘴的一次性连续使用寿命较短，影响了单台气化炉的连续运行时间，因此，一般情况下均有备用炉在线，以便工艺烧嘴更换和维修。
为了满足较高的有效气体成份以及气化炉温度的要求，在较低的比氧给料情况下，利用唯一可用的雾化介质（氧气），将水煤浆进行高效的雾化，获得较高的碳转化率，普遍采用的气化炉工艺烧嘴头部结构如图1所示。
图1 水煤浆气化炉工艺烧嘴头部典型结构1、工艺烧嘴设计的一般原则1.1结构形式为同心三套管形式，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，同时其端面距烧嘴断面基准面有一定的缩入量，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，共同的作用就是为了保证水煤浆在离开烧嘴后的雾化效果。
外氧管口的缩口比例更大一些，目的是提供更高流速的氧气，对于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。
1.2无论是中心氧，还是水煤浆及外氧的流通面积，均需要满足各自介质的流量要求，在供应压力允许的情况下，力争达到必要的混合和雾化效果。
但是，中心氧的比例有一定的限制条件，一般为总氧量的5~25%，其余均作为外氧。
中心氧量不能太小，不然达不到对煤浆的稀释和加速作用。
中心氧量也不能太大，一方面，会使预混合区的混合物流速增加太多，造成中心管出口处的磨损情况恶化，降低烧嘴的连续使用寿命，另一方面，中心氧量增大时，必然使烧嘴出口物料的轴向速度分量增大，径向速度分量减小，其结果使整个烧嘴出口的火焰形状变得细长，无法与气化炉的内部型面匹配，造成较大直径的煤粉颗粒在气化炉内的停留时间变小，炉渣中的含碳量增加，引起气化效率的降低，而且，会使火焰直冲炉底，影响炉底激冷环的工作。
1.3 流动速度的设计，中心氧的出口流速一般为150~180米/秒，煤浆出口流速一般为2~4米/秒，预混合腔出口平均流速一般为12~20米/秒，外氧的出口流速一般为160~200米/秒。
2、影响烧嘴使用寿命的主要问题探讨2.1 冷却水盘管的破坏设计冷却水盘管的目的是为了保护烧嘴处于高温工艺气体的本体部分，冷却水盘管承受着最恶劣的外部环境。
破坏方式一般有三种：2.1.1冷却水盘管和外喷头焊接处的热应力破坏，原因是两个零件之间的焊接方式为角焊缝，壁厚差别较大，使用材料也不同，又处于烧嘴的端部，在使用过程中，容易产生裂纹（主要是热应力的影响）形式的破坏。
我们目前采取的改进方案是将角焊缝处改为同一种材料，收到了一定的效果。
如图2所示。
图2 冷却水盘管安装改进方案2.1.2冷却水盘管内的冷却水温度如果控制不当，会造成盘管表面的低温腐蚀，一般地将冷却水温度控制在170℃以上比较合适。
另外，盘管的材质应选用高温性能稳定的材料，目前可用的材料以Inconel600为最好。
2.1.3冷却水盘管在弯制过程中，要控制好加热温度和弯制速度，控制管材的变形量和减薄量，保证盘管成型后的整体强度和刚度。
2.1.4在正常运行过程中，由于工艺烧嘴端面处存在较强的气体回流，工艺烧嘴与气化炉内壁之间的空隙处经常会出现积渣，在烧嘴拔出过程中也可能造成盘管的损坏，增加盘管的壁厚等级可以有效减轻这一损坏方式。
2.2 物理磨损物理磨损是水煤浆气化炉工艺烧嘴的致命弱点，也是影响水煤浆气化炉连续运行时间和整个工艺路线连续运行时间的最主要因素之一。
一般情况下，水煤浆气化炉工艺烧嘴的连续运行时间为30~60天，就需要停炉进行检修和更换，因此，水煤浆气化工艺中必须有备用炉，这是造成投资费用、运行费用增加的重要原因之一。
如前文所述，为了使水煤浆中的煤粉在气化炉中充分气化，必须对水煤浆利用相应数量的氧气进行有效地雾化，图3示出了水煤浆雾化液滴尺寸和雾化气体流量（即气体流速）之间的关系。
为了达到良好的雾化效果，气体的流速必须达到一定的数值。
也就是说，预混合腔内的混合物（水煤浆、氧气）流速必须达到一定的数值，由于混合物中含有大量的煤粉固体颗粒，这是造成中喷头内腔磨损的主要原因。
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目前唯一可用的方法，当然还要考虑抗氧化性能。
普遍采用的材料是GH188和UMCo-50，可以连续工作的时间也只有30~60天，影响这一周期的因素很多，主要有：煤种、生产负荷等。
据说有关单位已经研究成功了具有较长寿命的陶瓷材料的中喷头，但还没有公开的报道。
预混合腔内的混合物流速不能太小，太小会造成雾化不佳，影响总体碳转化率。
流速也不能太大，混合物的轴向速度分量太大，火焰就会细长，影响部分物料停留时间，直冲炉底，影响碳转化率，而且，从图3中可以看出，混合物流速到达一定数值后对雾化液滴尺寸的影响作用也会变得很小。
图3 水煤浆雾化性能和雾化氧气流量的关系2.3 热、化学、应力影响影响水煤浆气化炉工艺烧嘴连续使用寿命的另外一种损坏形式是外喷头端面的径向放射性裂纹及不规则龟裂的形成。
在烧嘴正常运行一段时间后，沿着外喷头孔口的边沿会出现密集的径向放射性裂纹及不规则的龟裂，见图4。
对于图示裂纹的产生原因，目前还没有形成权威性的结论，作者认为，其影响因素主要有以下几个方面。
图4外喷头的典型损坏形式2.3.1热冲击影响。
由于外喷头的断面迎着炉内高温的工艺气体，一般为1200~1500℃，金属材料在这样的高温条件下长期工作，就会使在冶炼和锻造过程中的所有缺陷逐渐地暴露出来，这样就会形成不规则的龟裂。
