水煤漿氣化爐工藝燒嘴有關(guān)問(wèn)題的探討
作者/來(lái)源：劉孝弟，王 岳，李兵科（北京航天動(dòng)力研究所，北京 100076） 日期： 2009-01-19 點(diǎn)擊率：1341
水煤漿加壓氣化技術(shù)由于高效、潔凈，在我國(guó)備受關(guān)注并大量推廣。但水煤漿氣化的燒嘴連續(xù)使用壽命較短，制約了裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行，并影響經(jīng)濟(jì)效益。為此，國(guó)內(nèi)科研院所、燒嘴使用單位等開(kāi)展了大量的工作，從結(jié)構(gòu)、形式、材質(zhì)等多方面進(jìn)行改進(jìn)，期望提高使用壽命。
本文作者多年來(lái)一直從事于水煤漿氣化爐工藝燒嘴的研制工作，作為專(zhuān)題負(fù)責(zé)人，主持承擔(dān)了“國(guó)家重大技術(shù)裝備研制項(xiàng)目（科技攻關(guān)）計(jì)劃專(zhuān)題合同：水煤漿氣化爐燒嘴研制”，并成功應(yīng)用于山東華魯恒升化工股份有限公司的水煤漿加壓氣化國(guó)產(chǎn)化裝置。北京達(dá)立科科技有限公司、清華大學(xué)、山西豐喜肥業(yè)集團(tuán)共同開(kāi)發(fā)的水煤漿分級(jí)氣化技術(shù)（也稱(chēng)之為“非熔渣-熔渣”煤氣化技術(shù)），其燒嘴也由我們提供。該技術(shù)于2007年12月6日通過(guò)了中石化協(xié)會(huì)組織的專(zhuān)家鑒定。本文作者全程參與了該項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，在方案的選取、專(zhuān)利申請(qǐng)、氣化爐結(jié)構(gòu)的確定、工藝燒嘴的設(shè)計(jì)及配置、 二次補(bǔ)氧燒嘴的設(shè)計(jì)、配置等方面提出了建議，配套提供的專(zhuān)用工藝燒嘴和二次補(bǔ)氧燒嘴，為該工藝技術(shù)的工業(yè)實(shí)施作出了重要的貢獻(xiàn)。本文作者就水煤漿氣化爐工藝燒嘴研制方面所進(jìn)行的一些工作和思考進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，同時(shí)對(duì)燒嘴的改進(jìn)提供一些個(gè)人看法，僅供同行參考。
1 工藝燒嘴的設(shè)計(jì)
目前普遍采用的氣化爐工藝燒嘴頭部結(jié)構(gòu)如圖1所示。燒嘴的設(shè)計(jì)需要考慮的因素有以下。
圖1 水煤漿氣化爐工藝燒嘴頭部典型結(jié)構(gòu)
（1）結(jié)構(gòu)形式
為同心三套管。燒嘴中心氧管的出口設(shè)計(jì)成縮口形式，目的是對(duì)中心氧進(jìn)行加速，同時(shí)其端面相對(duì)于燒嘴斷面基準(zhǔn)面有一定的縮入量，這樣形成一個(gè)水煤漿和中心氧的預(yù)混合腔，水煤漿的出口管路也設(shè)計(jì)成縮口形式，使進(jìn)入預(yù)混合腔的水煤漿具備一定的速度。在預(yù)混合腔內(nèi)，利用中心氧對(duì)水煤漿進(jìn)行稀釋和初加速，改善水煤漿的流變性能，其目的是為了保證水煤漿在離開(kāi)燒嘴后的霧化效果。外氧管口的縮入量更大一些，目的是提供更高流速的氧氣，使通過(guò)預(yù)混腔的水煤漿混合物進(jìn)行良好的霧化，以便在氣化爐內(nèi)達(dá)到良好的氣化效果。
（2）流通通道
無(wú)論是中心氧、還是水煤漿及外氧的流通面積，均需要滿(mǎn)足各自介質(zhì)的流量要求。在供應(yīng)壓力允許的情況下，力爭(zhēng)達(dá)到良好的混合和霧化效果。但是，中心氧的比例有一定的限制，一般為總氧量的5%～25%，其余均作為外氧。中心氧量不能太小，不然達(dá)不到對(duì)煤漿的稀釋和加速作用。中心氧量也不能太大，一方面，太大會(huì)使預(yù)混合區(qū)的混合物流速增加太多，造成中心管出口處的磨損加重，降低燒嘴的連續(xù)使用壽命；另一方面，中心氧量增大時(shí)，必然使燒嘴出口物料的軸向速度分量增大，徑向速度分量減小，其結(jié)果是使整個(gè)燒嘴出口的火焰變得細(xì)長(zhǎng)，無(wú)法與氣化爐的內(nèi)部型面匹配，造成較大直徑的煤粉顆粒在氣化爐內(nèi)停留時(shí)間變短，爐渣中的含碳量增加....
