第47卷第6期化肥設(shè)計(jì)Dec.20092009年12月Chemical Fertilizer Design35●生產(chǎn)技術(shù)殼牌煤氣化爐I代燒嘴罩的設(shè)計(jì)特點(diǎn)李亞東(鶴壁煤電股份有限公司煤化工籌建處,河南鶴壁458030)摘要:簡(jiǎn)迷了殼牌粉煤氣化工藝流程,介紹了氣化爐燒嘴革的結(jié)構(gòu)和作用，分析了I代燒嘴罩存在的問題及原因;從結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、安裝方式等方面闡述了新型I代燒嘴罩的設(shè)計(jì)特點(diǎn),對(duì)比了I代燒嘴罩與I 代燒嘴罩在中石化3套氣化裝置的應(yīng)用情況。結(jié)果表明, I代燒嘴罩的運(yùn)行較為穩(wěn)定較之1代燒嘴罩,其泄漏次數(shù)之比僅為1:32。關(guān)鍵詞:殼牌粉堞氣化;氣化爐;燒嘴; I代燒嘴罩; I代燒嘴罩;泄漏;改造;設(shè)計(jì);特點(diǎn)中圖分類號(hào): TQ545文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào): 1004 - 8901 (2009)06 -0035 -03Design Features for Second Coal Gasifier Burner Cover of Shell Coal Gasificationu Ya- dong( Coal Chemical- Engineering Construction Preparation Department, Huobi Coal Elecriciny Suock Company Ld. , Huobi Henan 458030 China)Abstract: Author has briely decribed the procee of Shell coal gaisfcaion , has introduced the structure and function of burner cover of gasfier, hasanalyzed the existing problems and cause of the first generation bumer cover; has descrbed also the design features of the second generation new- typebumer cover from aspects of structure，material quality and inallaion type and 8 on, has compared the aplication situation of the second generationbumer cover with the first generation bumer cover in the 3 sets on coal gasifcation plants built by the China petrochemical engineering corporation. Theresult indicates that the running situation of the second generation bumer cover is more stable than the first generation bumner cover; their leakage times'ra-tiois 1:32.Key words :Shell pulverized coal gaification; gasifer; burmer; first generation burmer cover; second generation bumer cover; leakage; reformation;deign; features近年來,國(guó)內(nèi)的煤化工項(xiàng)目紛紛上馬,其煤氣成分的煤氣離開氣化爐?；夹g(shù)多采用殼牌粉煤氣化工藝。前幾套殼牌煤1.2工藝流程氣化裝置在試車和運(yùn)行過程中均出現(xiàn)了不同程度原料煤經(jīng)破碎由運(yùn)輸設(shè)施送至磨煤機(jī),在磨煤的煤燒嘴燒蝕、燒嘴罩燒漏等事故。為了改善燒嘴機(jī)內(nèi)將原料煤磨成煤粉并干燥,煤粉經(jīng)常壓煤粉運(yùn)行環(huán)境,延長(zhǎng)燒嘴使用壽命,殼牌公司對(duì)I代燒倉(cāng)、加壓煤粉倉(cāng)及給料倉(cāng),由高壓氮?dú)?二氧化碳?xì)庾煺? BURNER MUFFLE I ) 進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，推出了將煤粉送至氣化爐粉煤燒嘴。來自空分的高壓氧I代燒嘴罩。經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn),使用效果良好,氣經(jīng)預(yù)熱后與300 C中壓過熱蒸汽混合后導(dǎo)人煤促進(jìn)了煤氣化裝置的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行,筆者對(duì)此作燒嘴。煤粉、氧氣及蒸汽在氣化爐高溫加壓條件下如下簡(jiǎn)要介紹。發(fā)生碳的氧化及各種轉(zhuǎn)化反應(yīng),氣化爐頂部約1600C的高溫煤氣經(jīng)除塵冷卻后的冷煤氣激冷至1殼牌粉煤氣化技術(shù)概況900 C左右進(jìn)入合成氣冷卻器。經(jīng)合成氣冷卻器回1.1 粉煤氣化過程收熱量后的煤氣進(jìn)人干式除塵及濕法洗滌系統(tǒng),處殼牌粉煤氣化過程是在1400~1 600 C、加壓理后的煤氣塵含量小于1 mg/ m'送后續(xù)工序。4.1 MPa條件下進(jìn)行的,煤粉氧氣及少量蒸汽在加濕洗系統(tǒng)排出的廢水大部分經(jīng)冷卻后循環(huán)使壓條件下并流進(jìn)入氣化爐內(nèi),在極為短暫的時(shí)間內(nèi)用,小部分廢水經(jīng)閃蒸、沉降及氣提處理后送污水完成升溫?fù)]發(fā)分脫除、裂解、燃燒及轉(zhuǎn)化等-系列處理裝置進(jìn)- -步處理。閃蒸氣及氣提氣可作燃料物理和化學(xué)過程。由于氣化爐內(nèi)溫度很高,在有氧或逍中國(guó)煤化工存在的條件下,碳、揮發(fā)分及部分反應(yīng)產(chǎn)物(H2、.CO作者簡(jiǎn)YHC N M H G人.1996年畢業(yè)于鄭州等)以發(fā)生燃燒反應(yīng)為主;在氧氣消耗殆盡之后發(fā)工業(yè)大學(xué)化學(xué).工程與工藝專業(yè),工程師，從事殼牌煤氣化工藝技術(shù)生碳的各種轉(zhuǎn)化反應(yīng),最終形成以CO+H2為主要及生產(chǎn)管理工作。.36化肥設(shè)計(jì)2009年第47卷在氣化爐內(nèi)氣化產(chǎn)生的高溫熔渣,自流人氣化熔渣進(jìn)人燒嘴罩的原因是渣的黏度發(fā)生了變爐下部的渣池進(jìn)行激冷,高溫熔清經(jīng)激冷后形成直化,在氣化爐水冷壁上不能形成正常穩(wěn)定的液態(tài)徑1mm大小的玻璃體,可作建筑材料或用于路基。流。熔渣的生活黏度又與許多因索有關(guān),如煤種選殼牌粉煤氣化工藝流程見圖1。擇、助溶劑配比、氧碳比控制等。石灰石循環(huán)氣去激冷熔渣覆蓋燒嘴的情況見圖3。原料煤高壓/中壓蒸汽|煤粉制備h過勢(shì)豪類1化族氣T-原列一 l國(guó)a想臺(tái)氣高壓氧氣飛灰四步水處理排污水圈3燒嘴罩被熔渣覆蓋返回醫(yī)_ _. _. j4I代燒嘴罩設(shè)計(jì)特點(diǎn)圈1殼牌粉煤 氣化工藝流程為了滿足更加復(fù)雜的工藝條件,使燒嘴翠能適1-氣化爐;2-合成氣冷卻器 ;3-循環(huán)氣壓縮機(jī)應(yīng)更惡劣的運(yùn)行工況，提高運(yùn)行的穩(wěn)定性,殼牌公2燒嘴罩的結(jié)構(gòu)和作用司設(shè)計(jì)部門開發(fā)出了第1I代燒嘴罩,較之第I代燒因煤燒嘴在氣化爐的高溫環(huán)境中工作,在燒嘴嘴罩, I代燒嘴罩在設(shè)計(jì)、材質(zhì)和安裝上有如下頭部設(shè)計(jì)有1個(gè)燒嘴冷卻罩,以便在燒嘴頭部提供特點(diǎn)。(1) I代燒嘴罩增加了1圈冷卻水管。I代為一個(gè)“冷”環(huán)境,達(dá)到保護(hù)燒嘴的目的。燒嘴罩安裝在氣化爐水冷壁上,呈圓錐形結(jié)7圈,I代為8圈。構(gòu),為燒嘴提供1個(gè)通道,防止熔渣流到燒嘴上。(2)I代燒嘴罩冷卻水管的底圈無進(jìn)出口水燒嘴罩實(shí)際上類似1個(gè)喇叭形的小廢熱鍋爐,環(huán)形管,而是將進(jìn)出口水管管口均布在第2圈上,以防管中通人鍋爐水強(qiáng)制循環(huán),生成中壓蒸汽,把熱量止燒嘴罩被燒損。(3)加大燒嘴罩冷卻水管進(jìn)口流量孔板孔徑,移走,從而達(dá)到降低燒嘴頭部溫度的目的。增加冷卻水流量,減少燒嘴罩的熱負(fù)荷,從而降低燒嘴罩結(jié)構(gòu)形式見圖2。燒嘴頭部“冷環(huán)境”的環(huán)境溫度,起到了保護(hù)燒嘴頭部和燒嘴罩的作用。(4)燒嘴罩向氣化爐中心偏移42 mm,增加了燒嘴翠插人氣化爐的深度,使頂部的溝槽能夠更加有效地將流渣導(dǎo)向兩側(cè),由此可避免氣化段膜壁上的熔融渣流入燒嘴罩內(nèi),從而減少了燒嘴罩被燒損的可能性。圖2燒嘴罩(5)材質(zhì)更換為耐高溫的13GrMo44,可以承受更高熱負(fù)荷的變化。3 I 代燒嘴罩存在的問題(6)將管壁減薄為4.0 mm。由于壁厚減薄,溫最初的幾套殼牌煤氣化裝置均采用I代燒嘴度梯度相應(yīng)降低,可增強(qiáng)抗熱疲勞的能力。罩,其在試車生產(chǎn)過程中頻繁出現(xiàn)燒嘴罩換熱管燒(7)燒嘴與燒嘴罩之間增加擋渣纖維毯和籠穿事故,且每次修復(fù)安裝都需要停爐降溫、置換排套,以避免熔渣流人燒嘴與燒嘴罩之間的空隙處。放,耽誤很長(zhǎng)時(shí)間，但又無法從根本上解決問題。中國(guó)煤化工加保溫填料插件,經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，I代燒嘴罩損毀的主要原因是熔渣進(jìn)減YHCNMHG由此可避免開、停人燒嘴罩,干擾了火焰和合成氣的流動(dòng),造成局部車時(shí)法蘭空間內(nèi)的氣體哭然泄放,導(dǎo)致膨脹節(jié)熱負(fù)荷過高,導(dǎo)致?lián)Q熱管燒穿和燒嘴罩泄漏。損壞。第6期李亞東殼牌煤氣化爐 n代燒嘴罩的設(shè)計(jì)特點(diǎn)●37●5I代燒嘴罩應(yīng)用情況6結(jié)語以中石化安慶、湖北、岳陽3套煤氣化裝置為(1)殼牌煤氣化爐I代燒嘴組件在裝置運(yùn)行例,其均采用過第I代燒嘴罩,自2006年年底開車中出現(xiàn)了燒嘴燒壞、燒嘴罩泄漏的情況，更換了I以來,3套煤氣化裝置因燒嘴罩泄漏而造成的停車代燒嘴組件后,基本上沒有再出現(xiàn)燒嘴罩損壞的情次數(shù)占裝置總停車次數(shù)的51% ,燒嘴罩頻繁泄漏成況,實(shí)際運(yùn)行證明I代燒嘴罩的設(shè)計(jì)是成功的,且為制約裝置長(zhǎng)周期生產(chǎn)的最突出的問題。2007年更為耐用,操作窗口更大。目前在建的十多套殼牌7月,3家公司先后將I代燒嘴罩更換為II代燒嘴氣化爐已都改為了II代燒嘴罩組件。罩,裝置運(yùn)行狀況大為改觀。截至2008年8月,除.(2)由于燒嘴罩的進(jìn)出口管線與整個(gè)氣化爐安慶裝置因更換煤種的操作不當(dāng)而發(fā)生過1次燒水汽系統(tǒng)相連,沒有設(shè)置單獨(dú)的監(jiān)控儀表,所以對(duì)嘴罩泄漏事故外,3套煤氣化裝置I代燒嘴罩均未其運(yùn)行無法做到在線監(jiān)測(cè)，如能進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì),發(fā)生泄漏事故。在燒嘴罩進(jìn)出口管線上增設(shè)溫度、流量測(cè)量?jī)x表,I代燒嘴罩的可靠運(yùn)行保證了煤燒嘴的正常將對(duì)了解燒嘴罩的實(shí)際運(yùn)行情況,及時(shí)判斷燒嘴罩使用,延長(zhǎng)了燒嘴頭部的使用壽命,保障了煤氣化是否泄漏會(huì)有更大的幫助。裝置安全長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。中石化3套氣化裝置(3)殼牌氣化爐是目前我國(guó)煤氣化項(xiàng)目引進(jìn)爐型中最多的爐型,筆者相信,隨著眾多裝置的投燒嘴罩泄漏次數(shù)對(duì)比見表i。表1中石化3 套氣化裝黛燒嘴罩泄漏次數(shù)對(duì)比人運(yùn)行和進(jìn)一-步消化吸收引進(jìn)技術(shù)以及操作經(jīng)驗(yàn)不斷地總結(jié)積累,殼牌氣化爐長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的愿裝置所在地1代燒嘴罩I代燒嘴翠望一定能夠?qū)崿F(xiàn)。(2006-12 -2007 -06) (2007 -07 -2008 -08)參考文獻(xiàn):安慶[1]殼牌媒氣化用戶會(huì)議資料. Bumer mufle development [R].北京,2007.湖北[2]殼牌煤氣化用戶會(huì)議資料.中石化煤氣化裝置運(yùn)行實(shí)踐[R].岳陽湖南岳附2008.[3]李耀剛，崔廣木Shell煤氣化工藝優(yōu)化之商榷[ J].化肥設(shè)計(jì),合計(jì)/次2:2009 ,47(1):21 -26.收稿日期: 2009-06-10(上接第34頁)(2):7-11.[3]唐宏青. Shell煤氣化工藝的評(píng)述和改進(jìn)意見[J].煤化工2005,6結(jié)論121(6):9-14.(1)殼牌煤氣化裝置為連續(xù)氣化裝置,氣化過[4]馬軍,孫志萍. Shell煤氣化技術(shù)及其在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用[J].化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù).208.29(3);54 -S7.程在氣化爐內(nèi)連續(xù)進(jìn)行,生產(chǎn)操作過程中火災(zāi)危險(xiǎn)[S]何正兆，楊小艷,呂慶元,等Shell煤氣化技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用前性較低。最及設(shè)計(jì)實(shí)踐[J].化肥設(shè)計(jì),003,41(4):5-8.(2)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粗煤氣,由于其中一[6] CB50016 - 2006,0建筑設(shè)計(jì)防火設(shè)計(jì)規(guī)范[S].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2006.氧化碳的含量遠(yuǎn)高于氫氣的含量,該種粗煤氣的爆7] GB50028 - 2006,城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范[S].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版炸極限下限(11.12% )高于《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》對(duì)甲類可燃?xì)怏w的下限限定( < 10% ) ,因此天津堿廠[8] CB50160-92(1999版) ,石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].中國(guó)氣化裝置的生產(chǎn)火災(zāi)危險(xiǎn)性類別的分類應(yīng)劃分為標(biāo)準(zhǔn)出版社,1999.“乙”類。[9]孫連捷安全科學(xué)技術(shù)百科全書[ M].北京:中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障(3)由于氣化裝置生產(chǎn)過程中仍以氫氣、一氧出版杜,2003.化碳等易燃物為主,生產(chǎn)廠房的耐火等級(jí)應(yīng)按1級(jí)[10]廖漢瓶.現(xiàn)代煤炭轉(zhuǎn)化與煤化工新技術(shù)新工藝實(shí)用全書[M].合肥:安徽文化音像出版社2004.耐火等級(jí)設(shè)計(jì)。[11]中國(guó)煤化王*[J].化果設(shè)計(jì).200[1]鄭振安.殼牌煤氣化工藝在荷蘭德婿科列克ICCC工廠的應(yīng)用[12]YHCN M H G CCC[C化肥設(shè)計(jì)，[J].化肥設(shè)計(jì),2002 ,40(5):5-7.2006 ,44(5) :3.[2]鄭振安. Shell煤氣化技術(shù)( SCCP)的特點(diǎn)[J].媒化L 2003.31收稿日期: 2009-05-19