楊海斌
摘 要:粉煤燒嘴是殼牌氣化爐的重要組成部分,受高壓及高溫的影響,殼牌氣化爐粉煤燒嘴損壞頻率較高。本文從粉煤燒嘴的結(jié)構(gòu)入手,重點探究氣化爐粉煤燒嘴損壞的主要特征與原因。
關(guān)鍵詞:殼牌氣化爐;粉煤燒嘴;結(jié)構(gòu);損壞原因
殼牌煤氣化是指在高溫及高壓環(huán)境下,將煤粉、氧氣與水蒸氣加壓后送入帶氣化爐內(nèi),在短時間內(nèi)完成升溫、燃燒以及轉(zhuǎn)化的過程。殼牌氣化爐主要應(yīng)用于大型化工企業(yè),目前已經(jīng)投入規(guī)模化生產(chǎn)應(yīng)用。但受外界環(huán)境影響,殼牌氣化爐在實際應(yīng)用過程中還存在一些問題,粉煤燒嘴作為一項重要工藝,在高溫與高壓環(huán)境中,粉煤燒嘴容易出現(xiàn)損壞,在一定程度上影響了化工企業(yè)的正常生產(chǎn)。
1 粉煤燒嘴的結(jié)構(gòu)
粉煤燒嘴是殼牌氣化爐的關(guān)鍵工藝之一,在使用過程中,為方便維修與更換零部件,粉煤燒嘴采用分裝工藝,分為內(nèi)外兩部分,由燒嘴頭與燒嘴身組成。燒嘴頭是粉煤燒嘴的核心組成部分,是由高強度合金構(gòu)成。粉煤燒嘴的內(nèi)外兩部分構(gòu)成了多層套管,煤粉、氧氣與水蒸氣通過燒嘴頭進入殼牌氣化爐的腔體。一般而言,一臺殼牌氣化爐需要安裝四到六個粉煤燒嘴。
2 粉煤燒嘴損壞的主要特征
殼牌氣化爐在使用一段時間后,就會出現(xiàn)不同程度的故障,其中粉煤燒嘴損壞的頻率最高。為保證殼牌氣化爐的正常運轉(zhuǎn),粉煤燒嘴出現(xiàn)故障后,要立即進行更換護或維修,粉煤燒嘴損壞的形式主要有以下幾種:
2.1 燒嘴頭損壞
燒嘴頭損壞的形式有如下幾種:燒嘴噴口出現(xiàn)裂紋,燒嘴頭前端的金屬厚度約為1-3mm,使用時間過長,燒嘴頭很容易產(chǎn)生放射狀裂紋,造成冷水滲漏問題;燒嘴頭前壁結(jié)渣燒熔,燒嘴頭由合金組成,使用過程中容易出現(xiàn)金屬熔融問題,使燒嘴頭壁面缺損,導(dǎo)致冷水滲漏;機械損壞,在安裝過程中,如果受到磕碰,燒嘴頭也容易出現(xiàn)損壞。出現(xiàn)機械損壞后,難以修復(fù),需要更換新的燒嘴頭。
2.2 燒嘴身損壞
燒嘴身損壞的形式如下,回火燒熔,受高溫合成氣的影響,燒嘴身容易出現(xiàn)回火燒熔的狀況;管路腐蝕,受高溫高壓與腐蝕物質(zhì)的影響,燒嘴外管中容易出現(xiàn)腐蝕性坑洞,導(dǎo)致冷水滲漏;機械損壞,在安裝過程中,燒嘴法蘭部位容易磕碰劃傷。
3 粉煤燒嘴損壞的主要原因分析
殼牌氣化爐在使用過程中,粉煤燒嘴出現(xiàn)故障的頻率最高,大大降低了粉煤燒嘴的使用壽命,對工廠的正常生產(chǎn)造成了一定影響,粉煤燒嘴的損壞原因主要有以下幾點:
3.1 粉煤管線溫度達不到標準
粉煤管線中粉煤投放過程是一個內(nèi)部循環(huán)過程,對溫度有著嚴格的要求。但在實際應(yīng)用過程中,因氣化爐工作時間較長,而外界的操作溫度過低,受煤粉質(zhì)量與恒溫系統(tǒng)的影響,殼牌氣化無法完成伴熱工作,粉煤燒嘴管線中經(jīng)常呈現(xiàn)出常溫形式,外界溫度出現(xiàn)明顯下降時,粉煤管線中的溫度也會相應(yīng)降低,使粉煤燒嘴出現(xiàn)跳車問題,對粉煤的傳輸與運送造成一定的影響。如果殼牌氣化爐中的粉煤燒嘴是以串聯(lián)形式工作,一個粉煤燒嘴出現(xiàn)問題,粉煤燒嘴運行數(shù)量減少,火焰偏燒現(xiàn)象會更加明顯,高溫回流會對燒嘴罩造成一定的影響,使得其他燒嘴所承受的熱負荷增加,使得其他燒嘴金屬壁在高溫環(huán)境下失效,出現(xiàn)滲水問題,對殼牌氣化爐的正常運行造成一定的影響。
3.2 粉煤燒嘴金屬壁厚度不均
粉煤燒嘴是由高硬度合金組成,但高溫合金的塑性高,硬度較大,加工過程比較困難,粉煤燒嘴的尺寸精準度較高,對金屬面的粗糙度也有著一定的要求,粉煤燒嘴在制造過程中容易出現(xiàn)金屬壁厚度不均的問題,影響了粉煤燒嘴的使用壽命。粉煤燒嘴的燒嘴頭為尖角結(jié)構(gòu),受內(nèi)部冷水與外部高溫的作用下,加上粉煤管道中煤粉的沖刷,使得粉煤燒嘴容易損壞。
3.3 煤粉中雜質(zhì)角度
煤粉中雜質(zhì)含量高,也容易對粉煤燒嘴造成一定的損傷,粉煤中普遍含有氧化硅、三氧化二鋁、氧化鎂、三氧化二鐵、氧化鈉與氧化鉀等物質(zhì),這些雜質(zhì)的粘度不同,當氣化爐內(nèi)的溫度達到不氣化溫度時,煤粉中懸浮殘渣的流動性相對較差,這些殘渣會附著在燒嘴金屬壁面上,對粉煤燒嘴造損壞,這些高溫殘渣會附著在燒嘴頭的金屬壁上,金屬壁面上會出現(xiàn)大小不一的熔融坑洞。
3.4 操作失誤
大部分化工企業(yè)為降低粉煤燒嘴的損壞頻率,使氣化爐保持低負荷的運行狀態(tài),殼牌煤氣爐的操作壓力大,但操作負荷較低,進入粉煤管道中的粉煤量降低,水蒸氣與氧氣的流速也相應(yīng)降低,煤粉燒嘴的出料流速降低,使的火焰黑區(qū)大幅度縮短,霧化角范擴大,燒嘴頭溫度升高,造成燒嘴壁在高溫環(huán)境下容易產(chǎn)生裂紋或是穿孔。在實際操作中存在操作失誤而導(dǎo)致的壓力穩(wěn)定,如誤開泄壓閥門等,使管道中的煤粉含量急劇減少,造成粉煤燒嘴因瞬間過氧而跳車,引起氣化爐中壓力與熱量失衡,嚴重時會出現(xiàn)回火現(xiàn)象,對粉煤燒嘴造成一定的損害。
4 結(jié)束語
隨著科學(xué)技術(shù)的進步,殼牌氣化爐的制造工藝在不斷進步,但是在使用過程中,總是出現(xiàn)這樣或是那樣的問題,對工廠的正常運轉(zhuǎn)造成了一定的影響。因此在制造過程中,要根據(jù)實際使用情況,不斷完善粉煤燒嘴的制作工藝,提高粉煤燒嘴的使用壽命,對于化工企業(yè)而言,要加強粉煤管道溫度的把控,將粉煤燒嘴的損耗降到最低。
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