水煤漿加壓氣化技術(shù)由于高效、潔凈，在我國備受關(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，制約了裝置的長周期運行，并影響經(jīng)濟效益。為此，國內(nèi)科研院所、燒嘴使用單位等開展了大量的工作，從結(jié)構(gòu)、形式、材質(zhì)等多方面進行改進，期望提高使用壽命。
本文作者多年來一直從事于水煤漿氣化爐工藝燒嘴的研制工作，作為專題負責人，主持承擔了“國家重大技術(shù)裝備研制項目（科技攻關(guān)）計劃專題合同：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產(chǎn)化裝置。北京達立科科技有限公司、清華大學、山西豐喜肥業(yè)集團共同開發(fā)的水煤漿分級氣化技術(shù)（也稱之為“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日通過了中石化協(xié)會組織的專家鑒定。本文作者全程參與了該項目的開發(fā)，在方案的選取、專利申請、氣化爐結(jié)構(gòu)的確定、工藝燒嘴的設(shè)計及配置、 二次補氧燒嘴的設(shè)計、配置等方面提出了建議，配套提供的專用工藝燒嘴和二次補氧燒嘴，為該工藝技術(shù)的工業(yè)實施作出了重要的貢獻。本文作者就水煤漿氣化爐工藝燒嘴研制方面所進行的一些工作和思考進行簡單的介紹，同時對燒嘴的改進提供一些個人看法，僅供同行參考。
1 工藝燒嘴的設(shè)計
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)計成縮口形式，目的是對中心氧進行加速，同時其端面相對于燒嘴斷面基準面有一定的縮入量，這樣形成一個水煤漿和中心氧的預(yù)混合腔，水煤漿的出口管路也設(shè)計成縮口形式，使進入預(yù)混合腔的水煤漿具備一定的速度。在預(yù)混合腔內(nèi)，利用中心氧對水煤漿進行稀釋和初加速，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，使通過預(yù)混腔的水煤漿混合物進行良好的霧化，以便在氣化爐內(nèi)達到良好的氣化效果。
（2）流通通道
無論是中心氧、還是水煤漿及外氧的流通面積，均需要滿足各自介質(zhì)的流量要求。在供應(yīng)壓力允許的情況下，力爭達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，不然達不到對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，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)果是使整個燒嘴出口的火焰變得細長，無法與氣化爐的內(nèi)部型面匹配，造成較大直徑的煤粉顆粒在氣化爐內(nèi)停留時間變短，爐渣中的含碳量增加....
