氣化爐燒嘴技術研究
工作總結
兗礦魯南化肥廠
二oo七年五月
目錄驗收材料之一：專案概述
一、 總論
二、 氣化爐燒嘴原執行狀況
三、 國內外研究的現狀
四、 專案建設的目的和意義
五、 研究開發的主要內容和目標
驗收材料之二：工作報告
一、專案提出的背景
二、專案立項
三、專案技術研究過程
四、專案實施過程
五、專案實施過程中的難點及解決措施
六、專案實施後的執行除錯
驗收材料之三：技術研究報告
一、 國內外現狀
二、 現有裝置的調查與測試
三、 主要裝置配置
四、專案實施過程
五、關鍵技術及創新點
驗收材料之四：工業應用報告
一、目前情況簡介
二、專案實施情況
三、工藝流程及主要工藝指標
四、專案考核過程描述
五、專案執行考核結論
驗收材料之五：經濟效益和社會效益分析
一、經濟效益分析
二、社會效益分析
氣化爐燒嘴技術研究
專案概述
二oo七年五月
一、總論
魯南化肥廠建設於六十年代，是全國同期建設八個大型氮肥廠之一（年產6萬噸合成氨，後經過填平補齊擴產到8萬噸合成氨），設計使用焦炭為原料，採用固定層造氣製取半水煤氣，後又改用無煙煤為原料。
2023年經化工部、國家計委批准，魯南化肥廠引進美國德士古水煤漿加壓氣化技術，建設我國第一套水煤漿加壓氣化裝置。該裝置僅引進了工藝軟體包（pdp）和進口少數關鍵裝置，於93年4月建成並試車，94年3月完成了化工部組織的72小時滿負荷考核，94年6月通過了化工部專家組的技術鑑定，95年產量達到了設計值。經過幾年的技術改造和攻關，我們消化吸收並發展了水煤漿加壓氣化技術，於95年12月我廠的「水煤漿加壓氣化及氣體淨化制合成氨新工藝」榮獲國家科技進步一等獎，形成了我廠獨有的生產技術。
2023年魯化在國內第乙個引進美國德士古水煤漿加壓氣化技術的基礎上，經過消化、吸收和創新，於2023年新上第三台氣化爐，該裝置完全立足於國內，國產化率達到100％。多年來，我們不斷實施技術創新占領煤化工技術制高點。
燒嘴屬於易損件，其材料採用inconel600和yrs188耐高溫、耐沖刷、耐腐蝕、耐磨損ni基特殊鋼材，**比較昂貴，多數是美國進口（每套進口價約40萬元人民幣），目前兗礦魯化的燒嘴正常使用時間為80～90天，在國內同行業中處於領先水平。比國際水平還有一定的差距，所以要降低水煤氣製備的成本，只有在燒咀的製造和修復技術方面進行突破。從2023年至今，兗礦魯化一直在摸索研發該部件的技術突破，也總結了很多的經驗，為了進一步創出高科技的新型耐磨燒嘴，特組織對燒嘴的結構，材料，製作、焊接，修復進行系統攻關。
二、氣化爐燒嘴原執行狀況
煤氣化作為一種潔淨煤技術，為我國煤化工行業的可持續發展提供了技術保證，但氣化爐燒嘴的使用壽命短一直是制約氣化爐長週期執行的難題，原燒嘴的最長執行週期為101天，正常為90天左右，燒嘴到使用後期存在煤漿噴頭磨損大，霧化效果差，容易造成煤漿偏流現象，制約系統長週期執行，且煤渣中含碳量較高，直接影響經濟效益。每次更換燒嘴時也將損失一定量煤漿與合成氣。
三、國內外研究現狀
在兗礦魯南化肥廠研究延長氣化爐燒嘴使用壽命之前，國內對此專案的研究是一片空白，為繼續占領煤化工技術制高點，我廠與華東理工大學、水煤漿加壓氣化及煤化工國家工程研究中心共同開發的新型水煤漿氣化噴嘴從2023年至今，兗礦魯化一直在摸索研發該部件的技術突破，也總結了很多的經驗，為了進一步創出高科技的新型耐磨燒嘴，特組織對燒嘴的結構，材料，製作、焊接，修復進行系統攻關。
四、專案建設的目的和意義
1、新型氣化爐燒嘴的執行週期提高到150天以上（原燒嘴的執行時間為90天左右，最高101天）。
2、新型燒嘴各項技術指標均超過texaco燒嘴，比texaco燒嘴節煤~2.6％，節氧2％~5％，碳轉化率提高~2％，
3、填補國內空白，形成了中國水煤漿氣化技術特色，達到國際領先水平。
五、研究開發的主要內容和目標
此研究主要內容是：兗礦魯化對工藝燒嘴的易損部件進行優化設計，採用新型耐磨材料，並委託華東理工大學製造該材料。通過採用鑲嵌耐磨材料達到耐溫，耐蝕、耐沖刷，提高燒嘴的使用壽命；另外改變原有修復工藝，不切割一次氧噴頭，整體修復端麵，降低備件費用，
改造使用的主要材料有煤漿噴頭、託套、噴頭。
預計使用壽命達150天以上，比目前使用燒嘴增加三分之一左右的使用壽命，實現歷史性突破。
氣化爐燒嘴技術研究
工作報告
二oo七年五月
一、專案提出的背景
2023年魯化在國內第乙個引進美國德士古水煤漿加壓氣化技術的基礎上，經過消化、吸收和創新，於2023年新上第三台氣化爐，該裝置完全立足於國內，國產化率達到100％。多年來，我們不斷實施技術創新占領煤化工技術制高點。
燒嘴屬於易損件，其材料採用inconel600和yrs188耐高溫、耐沖刷、耐腐蝕、耐磨損ni基特殊鋼材，**比較昂貴，多數是美國進口（每套進口價約40萬元人民幣），目前兗礦魯化的燒嘴正常使用時間為80～90天，在國內同行業中處於領先水平。比國際水平還有一定的差距，所以要降低水煤氣製備的成本，只有在燒咀的製造和修復技術方面進行突破。從2023年至今，兗礦魯化一直在摸索研發該部件的技術突破，也總結了很多的經驗，為了進一步創出高科技的新型耐磨燒嘴，特組織對燒嘴的結構，材料，製作、焊接，修復進行系統攻關。
二、專案立項
該專案被集團公司列為2023年度的維持簡單再生產投資計畫，研究專案總投資為3.4萬元。
三、專案技術研究過程
1、首先將更換下的待修燒嘴進行清洗，詳細測量、記錄各部分磨損尺寸；
2、選擇合適的焊接工藝技術。採用tig焊接技術，保證該類材料焊接的質量，焊接技術掌握不好容易產生焊接裂紋和焊接變形，有可能造成噴頭報廢（因該類材料焊接效能較差，且不宜進行多次重複焊接）。
3、焊後的熱處理也很關鍵，這關係到焊接應力的消除，尺寸、形狀誤差的控制，以及燒咀機械效能的保證，如強度、硬度、耐高溫、耐沖刷、耐磨損效能。
4、嚴格控制焊後機械加工精度，使其達到滿足生產需求的機械效能引數。
隨著我國水煤漿氣化技術迅速發展，也將會有大量的燒嘴需要檢修，市場前景非常樂觀，其社會效益和經濟效益非常顯著。
四、專案實施過程
2023年6月，根據改造後的新型燒嘴方案，重新加工製作了新型燒嘴，2023年8月29日在德士古氣化爐的b爐上使用，至2023年1月13日更換退出，連續使用151天，創國內外燒嘴執行的最高紀錄。
五、專案實施過程中的難點及解決措施
新型燒嘴在執行期間，因外部故障出現5次(4次連投)系統停車，燒嘴在使用期間自身未發生異常，但是系統執行的波動對新型燒嘴的使用壽命造成一定程度的影響。
在新型燒嘴使用期間，需要加強機電化儀各專業的綜合管理力度，儘量減少氣化爐的停車次數，減少對新型燒嘴的影響和衝擊。
六、專案實施後的執行除錯
該燒嘴於2023年8月29日在b爐上使用，至2023年1月13日更換退出，累計執行151天(3625小時15分)，期間開停車5次(4次連投)，燒嘴在使用期間自身未發生異常。執行時間見表1。
表1 新型燒嘴執行時間統計
氣化爐燒嘴技術研究
技術研究報告
二oo七年五月
一、國內外現狀
目前兗礦魯化的燒嘴正常使用時間為80～90天，在國內同行業中處於領先水平。比國際水平還有一定的差距，所以要降低水煤氣製備的成本，只有在燒咀的製造和修復技術方面進行突破。從2023年至今，兗礦魯化一直在摸索研發該部件的技術突破，也總結了很多的經驗，為了進一步創出高科技的新型耐磨燒嘴，特組織對燒嘴的結構，材料，製作、焊接，修復進行系統攻關。
二、現有裝置的調查與測試
為了更好地摸索新型燒嘴的執行效果，完善新型燒嘴，和原有燒嘴的運**況做好資料比較對照，於2023年4～5月進行了調查和測試。
表1：原燒嘴執行資料
表2： 新型燒嘴執行資料
分析比較以上資料，新型燒嘴比原燒嘴碳轉化率提高～1％、比氧耗下降7％、噸氨耗煤下降1.3％，合成氨產量提高0.63％，結論是新型燒嘴主要執行引數均優於原燒嘴，更重要的是新型燒嘴的主要優勢在於執行周期長。
三、現在工業化流程
水煤漿加壓氣化工藝屬氣流床氣化，水煤漿進料，以純氧為氣化劑。氣化壓力可在2.0mpa～8.
5mpa範圍選擇，氣化溫度約1300～1500℃，溼煤氣主要含有co、h2、co2、h2o、n2 、h2s、ch4等。在氣化爐中進行的主要反應有：1）煤的熱裂解與揮發物的燃燒氣化；2）固定碳與氣化劑（氧氣、蒸汽）間的反應；3）反應生成氣體彼此間進行的反應；4）生成的氣體與氣化劑、固定碳之間的反應。
原煤經溼磨製漿後成為63％（wt）左右的水煤漿，經過隔膜幫浦幫浦送與純氧（98％）一起進入德士古噴嘴，煤漿經噴嘴霧化與氧氣在氣化爐內發生部分氧化反應生成水煤氣（合成氣）。本裝置氣化爐壓力3.0mpa，溫度1300℃左右。
合成氣出氣化爐後，**氏管、洗滌塔增濕除塵後送往後工序，用於制合成氨或甲醇。灰渣經鎖灰鬥收集，定期排出系統。黑水經閃蒸**熱量，再沉降處理返回系統使用。
四、新型燒嘴完善技術研究
1、新型燒嘴的工作原理
燒嘴是將煤漿和氧氣混合的裝置，在燒嘴的端部煤漿和氧氣的混合物以較高的速度離開燒嘴頭部，同時會對燒嘴頭部產生磨損，磨損程度決定了燒嘴的使用壽命，要想延長其使用壽命，必須從減輕煤漿對噴頭的磨損著手解決。為了最大限度減輕氣化過程中對燒嘴噴頭的磨損，一般燒嘴頭部均選用新材料製作，也有將燒嘴中煤漿和氧氣混合形式由預混改為預膜。使煤漿與氧氣混合形式由預混改變為預膜，從而減少煤漿對燒嘴的直接磨損，同時可提高產量。
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