壳牌煤气化炉Ⅱ代烧嘴罩的设计特点

第47卷第6期化肥设计Dec.20092009年12月Chemical Fertilizer Design35●生产技术壳牌煤气化炉I代烧嘴罩的设计特点李亚东(鹤壁煤电股份有限公司煤化工筹建处,河南鹤壁458030)摘要:简迷了壳牌粉煤气化工艺流程,介绍了气化炉烧嘴革的结构和作用，分析了I代烧嘴罩存在的问题及原因;从结构、材质、安装方式等方面阐述了新型I代烧嘴罩的设计特点,对比了I代烧嘴罩与I 代烧嘴罩在中石化3套气化装置的应用情况。结果表明, I代烧嘴罩的运行较为稳定较之1代烧嘴罩,其泄漏次数之比仅为1:32。关键词:壳牌粉堞气化;气化炉;烧嘴; I代烧嘴罩; I代烧嘴罩;泄漏;改造;设计;特点中图分类号: TQ545文献标识码:A文章编号: 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近年来,国内的煤化工项目纷纷上马,其煤气成分的煤气离开气化炉。化技术多采用壳牌粉煤气化工艺。前几套壳牌煤1.2工艺流程气化装置在试车和运行过程中均出现了不同程度原料煤经破碎由运输设施送至磨煤机,在磨煤的煤烧嘴烧蚀、烧嘴罩烧漏等事故。为了改善烧嘴机内将原料煤磨成煤粉并干燥,煤粉经常压煤粉运行环境,延长烧嘴使用寿命,壳牌公司对I代烧仓、加压煤粉仓及给料仓,由高压氮气/二氧化碳气嘴罩( BURNER MUFFLE I ) 进行改进设计，推出了将煤粉送至气化炉粉煤烧嘴。来自空分的高压氧I代烧嘴罩。经过实际运行检验,使用效果良好,气经预热后与300 C中压过热蒸汽混合后导人煤促进了煤气化装置的长周期稳定运行,笔者对此作烧嘴。煤粉、氧气及蒸汽在气化炉高温加压条件下如下简要介绍。发生碳的氧化及各种转化反应,气化炉顶部约1600C的高温煤气经除尘冷却后的冷煤气激冷至1壳牌粉煤气化技术概况900 C左右进入合成气冷却器。经合成气冷却器回1.1 粉煤气化过程收热量后的煤气进人干式除尘及湿法洗涤系统,处壳牌粉煤气化过程是在1400~1 600 C、加压理后的煤气尘含量小于1 mg/ m'送后续工序。4.1 MPa条件下进行的,煤粉氧气及少量蒸汽在加湿洗系统排出的废水大部分经冷却后循环使压条件下并流进入气化炉内,在极为短暂的时间内用,小部分废水经闪蒸、沉降及气提处理后送污水完成升温挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等-系列处理装置进- -步处理。闪蒸气及气提气可作燃料物理和化学过程。由于气化炉内温度很高,在有氧或逍中国煤化工存在的条件下,碳、挥发分及部分反应产物(H2、.CO作者简YHC N M H G人.1996年毕业于郑州等)以发生燃烧反应为主;在氧气消耗殆尽之后发工业大学化学.工程与工艺专业,工程师，从事壳牌煤气化工艺技术生碳的各种转化反应,最终形成以CO+H2为主要及生产管理工作。.36化肥设计2009年第47卷在气化炉内气化产生的高温熔渣,自流人气化熔渣进人烧嘴罩的原因是渣的黏度发生了变炉下部的渣池进行激冷,高温熔清经激冷后形成直化,在气化炉水冷壁上不能形成正常稳定的液态径1mm大小的玻璃体,可作建筑材料或用于路基。流。熔渣的生活黏度又与许多因索有关,如煤种选壳牌粉煤气化工艺流程见图1。择、助溶剂配比、氧碳比控制等。石灰石循环气去激冷熔渣覆盖烧嘴的情况见图3。原料煤高压/中压蒸汽|煤粉制备h过势豪类1化族气T-原列一 l国a想台气高压氧气飞灰四步水处理排污水圈3烧嘴罩被熔渣覆盖返回医_ _. _. j4I代烧嘴罩设计特点圈1壳牌粉煤 气化工艺流程为了满足更加复杂的工艺条件,使烧嘴翠能适1-气化炉;2-合成气冷却器 ;3-循环气压缩机应更恶劣的运行工况，提高运行的稳定性,壳牌公2烧嘴罩的结构和作用司设计部门开发出了第1I代烧嘴罩,较之第I代烧因煤烧嘴在气化炉的高温环境中工作,在烧嘴嘴罩, I代烧嘴罩在设计、材质和安装上有如下头部设计有1个烧嘴冷却罩,以便在烧嘴头部提供特点。(1) I代烧嘴罩增加了1圈冷却水管。I代为一个“冷”环境,达到保护烧嘴的目的。烧嘴罩安装在气化炉水冷壁上,呈圆锥形结7圈,I代为8圈。构,为烧嘴提供1个通道,防止熔渣流到烧嘴上。(2)I代烧嘴罩冷却水管的底圈无进出口水烧嘴罩实际上类似1个喇叭形的小废热锅炉,环形管,而是将进出口水管管口均布在第2圈上,以防管中通人锅炉水强制循环,生成中压蒸汽,把热量止烧嘴罩被烧损。(3)加大烧嘴罩冷却水管进口流量孔板孔径,移走,从而达到降低烧嘴头部温度的目的。增加冷却水流量,减少烧嘴罩的热负荷,从而降低烧嘴罩结构形式见图2。烧嘴头部“冷环境”的环境温度,起到了保护烧嘴头部和烧嘴罩的作用。(4)烧嘴罩向气化炉中心偏移42 mm,增加了烧嘴翠插人气化炉的深度,使顶部的沟槽能够更加有效地将流渣导向两侧,由此可避免气化段膜壁上的熔融渣流入烧嘴罩内,从而减少了烧嘴罩被烧损的可能性。图2烧嘴罩(5)材质更换为耐高温的13GrMo44,可以承受更高热负荷的变化。3 I 代烧嘴罩存在的问题(6)将管壁减薄为4.0 mm。由于壁厚减薄,温最初的几套壳牌煤气化装置均采用I代烧嘴度梯度相应降低,可增强抗热疲劳的能力。罩,其在试车生产过程中频繁出现烧嘴罩换热管烧(7)烧嘴与烧嘴罩之间增加挡渣纤维毯和笼穿事故,且每次修复安装都需要停炉降温、置换排套,以避免熔渣流人烧嘴与烧嘴罩之间的空隙处。放,耽误很长时间，但又无法从根本上解决问题。中国煤化工加保温填料插件,经试验检测，I代烧嘴罩损毁的主要原因是熔渣进减YHCNMHG由此可避免开、停人烧嘴罩,干扰了火焰和合成气的流动,造成局部车时法兰空间内的气体哭然泄放,导致膨胀节热负荷过高,导致换热管烧穿和烧嘴罩泄漏。损坏。第6期李亚东壳牌煤气化炉 n代烧嘴罩的设计特点●37●5I代烧嘴罩应用情况6结语以中石化安庆、湖北、岳阳3套煤气化装置为(1)壳牌煤气化炉I代烧嘴组件在装置运行例,其均采用过第I代烧嘴罩,自2006年年底开车中出现了烧嘴烧坏、烧嘴罩泄漏的情况，更换了I以来,3套煤气化装置因烧嘴罩泄漏而造成的停车代烧嘴组件后,基本上没有再出现烧嘴罩损坏的情次数占装置总停车次数的51% ,烧嘴罩频繁泄漏成况,实际运行证明I代烧嘴罩的设计是成功的,且为制约装置长周期生产的最突出的问题。2007年更为耐用,操作窗口更大。目前在建的十多套壳牌7月,3家公司先后将I代烧嘴罩更换为II代烧嘴气化炉已都改为了II代烧嘴罩组件。罩,装置运行状况大为改观。截至2008年8月,除.(2)由于烧嘴罩的进出口管线与整个气化炉安庆装置因更换煤种的操作不当而发生过1次烧水汽系统相连,没有设置单独的监控仪表,所以对嘴罩泄漏事故外,3套煤气化装置I代烧嘴罩均未其运行无法做到在线监测，如能进一步优化设计,发生泄漏事故。在烧嘴罩进出口管线上增设温度、流量测量仪表,I代烧嘴罩的可靠运行保证了煤烧嘴的正常将对了解烧嘴罩的实际运行情况,及时判断烧嘴罩使用,延长了烧嘴头部的使用寿命,保障了煤气化是否泄漏会有更大的帮助。装置安全长周期稳定运行。中石化3套气化装置(3)壳牌气化炉是目前我国煤气化项目引进炉型中最多的炉型,笔者相信,随着众多装置的投烧嘴罩泄漏次数对比见表i。表1中石化3 套气化装黛烧嘴罩泄漏次数对比人运行和进一-步消化吸收引进技术以及操作经验不断地总结积累,壳牌气化炉长周期稳定运行的愿装置所在地1代烧嘴罩I代烧嘴翠望一定能够实现。(2006-12 -2007 -06) (2007 -07 -2008 -08)参考文献:安庆[1]壳牌媒气化用户会议资料. 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