摘要：通過對工藝燒嘴的改造，提升了氣化爐的生產能力，燒嘴壓差前后也發生變化，本文就燒嘴壓差的降低進行分析。

　　關鍵詞：燒嘴;燒嘴壓差;氧氣流速

　　中海石油華鶴煤化有限公司(簡稱華鶴公司)年產30萬噸合成氨、52萬噸大顆粒尿素項目坐落于黑龍江省鶴崗市，于2014年建設成功投產，氣化技術使用美國通用電氣公司水煤漿加壓氣化技術，合成氨采用丹麥托普索公司S-300合成塔，日本三菱重工公司合成氣壓縮機，尿素采用荷蘭斯塔米卡幫公司2000+超優二氧化碳氣提、池式反應技術。共設計3臺氣化爐，2開1備。氣化系統日投煤量1500噸，氣化壓力6.5Mpa(G)，四級閃蒸技術。

　　1、工藝燒嘴使用情況

　　1.1 工藝燒嘴的運行

　　水煤漿由于需要將液體原料(含高濃度的固體煤粉)通過工藝燒嘴進行霧化，工作條件非常惡劣，因此，燒嘴的連續使用壽命制約了整個氣化爐的連續運行周期。

　　工藝燒嘴為美國通用電氣公司生產，在國內進行維修。由于較高的石灰石添加量，在工藝操作上進行精細化管理，制定了專門的燒嘴檢維修臺賬，并根據燒嘴實際檢修情況制定科學的氣化爐運行周期，燒嘴頭部端面加工兩次后必須進行更換，對燒嘴維修不斷提高要求，燒嘴的使用壽命均在70天以上，由于燒嘴外環氧環隙設計較小，導致氧氣爐頭壓力升高至8.5Mpa(G)，系統負荷較高時，全部打開后氧氣量仍然無法增加，因此通過改造外環氧燒嘴環隙的辦法來增加操作的彈性。

　　1.2 工藝燒嘴的結構與性能

　　結構形式為同心三套管形式，燒嘴中心氧管的出口設計成縮口形式，目的是對中心氧進行加速，同時其端面距燒嘴斷面基準面有一定的縮入量，形成一個水煤漿和中心氧的預混合腔，水煤漿的出口管路也設計成縮口形式，使進入預混合腔的水煤漿具備一定的速度[1]。在預混合腔內，利用中心氧對水煤漿進行稀釋和初加速，改善水煤漿的流變性能，共同的作用就是為了保證水煤漿在離開燒嘴后的霧化效果[2]。外氧管口的縮口比例更大一些，目的是提供更高流速的氧氣，對于通過預混腔的水煤漿混合物進行良好的霧化，以便在氣化爐內達到良好的氣化效果。

　　2、工藝燒嘴氧氣流量增加受限的原因分析

　　2.1 運行數據的分析

　　氣化爐氧氣流量17900Nm3情況下，氧氣流量調節閥開度為85%，氣化爐煤漿運行流量為36方/時。為保證氣化爐運行負荷，只能由采取提升空分氧氣壓力的方法，又引發液氧泵運行不穩定等原因。氧氣量無法提升是限制氣化爐負荷不能提高的主要原因，也是系統操作彈性較小的主要原因[3]。

　　對氧氣流量調節閥壓差進行分析，同行業某企業氧氣調節閥前后壓差為0.912 Mpa(G)，本單位調節閥前后壓差0.175 Mpa(G)，同行業某企業氧氣入爐前壓力為7.365 Mpa(G)，本單位氧氣入爐前壓力為8.51Mpa(G)。

　　2.2 改造方法

　　改造采取改變燒嘴外環氧法蘭墊片厚度的方法，通過該措施，將工藝燒嘴中噴頭上移，以增大外環氧通道流通面積，根據專利商要求，氧氣爐頭壓力不得低于8.36 Mpa(G)，經過與專利商確定，將工藝燒嘴外環氧流通環隙尺寸增加0.705mm[3]。

　　3 工藝燒嘴外環氧流通道調整后運行情況

　　經過燒嘴改造，氧氣流量調節閥開度50%，前后壓差1.71 Mpa(G)，氧氣流量可以加至19000 Nm3，氣化爐負荷也有之前的35方/時增加到38.5方/時，氣化系統運行穩定，氣化爐壁溫度分布正常，系統排渣情況正常。

　　3.1 燒嘴調整后燒嘴壓差變化對比

　　改造前氣化爐的燒嘴壓差為460 kpa(G)，改造后氣化爐燒嘴壓差為340 kpa(G)，前后比較，壓差有明顯降低。

　　3.2 燒嘴壓差降低原因分析

　　出工藝燒嘴介質流動速度一般為，中心氧的出口流速150~180米/秒，煤漿出口流速2~4米/秒，預混合腔出口平均流速一般為12-20米/秒，外氧的出口流速160~200米/秒。

　　燒嘴環隙經過更改由2.47mm增加到3.175mm，燒嘴壓差降低。外環氧壓力由之前8.5 Mpa(G)降低到6.96 Mpa(G)，其中外環氧管線為DN120，中心氧管線為DN80，進管線流量流速計算軟件計算：

　　燒嘴改變之前外環氧管線內氧氣平均流速為：180米/秒;

　　中心氧管線內氧氣平均流速為：170米/秒;

　　燒嘴改變之后外環氧管線內氧氣平均流速為：160米/秒;

　　中心氧管線內氧氣平均流速為：150米/秒。

　　由于改造后氧氣的噴射速度降低，對煤漿產生的阻力減少，直接造成燒嘴更改后的燒嘴壓差小于之前。因為氧氣流速的變化進而影響到燒嘴壓差。

　　化工師論文投稿刊物：化工設計通訊旨在幫助讀者運用化工基礎理論與知識，解決化工研究與生產中所遇到的實際問題，提高行業生產技術水平，推廣和交流新產品、新技術、新材料、新設備、新工藝。

　　4 結束語

　　對工藝燒嘴的改造后，燒嘴壓差與之前相比有一定幅度的降低，當前生產工況穩定，在氣化爐檢修期間耐火磚情況良好，爐內流場分布合理，該項改造帶來了積極效果，并明顯提升了氣化系統的操作彈性。

　　參考文獻：

　　[1] 現代煤化工技術手冊 賀永德 化學工業出版社 2004年3月第1版

　　[2] 氣化爐工藝燒嘴擴產改造小結 李兵科等 全國氮肥與甲醇技術交流及業務洽談年會論文匯編 2008年9月

　　[3] GE水煤漿氣化工藝燒嘴的運行與改造 賈喆 化工設計通訊 2016年

　　作者簡介：賈喆