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水煤漿氣化氧氣流速對燒嘴壓差的影響

時間:2020年09月04日 所屬分類:電子論文 點擊次數:

摘要:通過對工藝燒嘴的改造,提升了氣化爐的生產能力,燒嘴壓差前后也發生變化,本文就燒嘴壓差的降低進行分析。 關鍵詞:燒嘴;燒嘴壓差;氧氣流速 中海石油華鶴煤化有限公司(簡稱華鶴公司)年產30萬噸合成氨、52萬噸大顆粒尿素項目坐落于黑龍江省鶴崗市,于2

  摘要:通過對工藝燒嘴的改造,提升了氣化爐的生產能力,燒嘴壓差前后也發生變化,本文就燒嘴壓差的降低進行分析。

  關鍵詞:燒嘴;燒嘴壓差;氧氣流速

水漿煤氣工藝

  中海石油華鶴煤化有限公司(簡稱華鶴公司)年產30萬噸合成氨、52萬噸大顆粒尿素項目坐落于黑龍江省鶴崗市,于2014年建設成功投產,氣化技術使用美國通用電氣公司水煤漿加壓氣化技術,合成氨采用丹麥托普索公司S-300合成塔,日本三菱重工公司合成氣壓縮機,尿素采用荷蘭斯塔米卡幫公司2000+超優二氧化碳氣提、池式反應技術。共設計3臺氣化爐,2開1備。氣化系統日投煤量1500噸,氣化壓力6.5Mpa(G),四級閃蒸技術。

  1、工藝燒嘴使用情況

  1.1 工藝燒嘴的運行

  水煤漿由于需要將液體原料(含高濃度的固體煤粉)通過工藝燒嘴進行霧化,工作條件非常惡劣,因此,燒嘴的連續使用壽命制約了整個氣化爐的連續運行周期。

  工藝燒嘴為美國通用電氣公司生產,在國內進行維修。由于較高的石灰石添加量,在工藝操作上進行精細化管理,制定了專門的燒嘴檢維修臺賬,并根據燒嘴實際檢修情況制定科學的氣化爐運行周期,燒嘴頭部端面加工兩次后必須進行更換,對燒嘴維修不斷提高要求,燒嘴的使用壽命均在70天以上,由于燒嘴外環氧環隙設計較小,導致氧氣爐頭壓力升高至8.5Mpa(G),系統負荷較高時,全部打開后氧氣量仍然無法增加,因此通過改造外環氧燒嘴環隙的辦法來增加操作的彈性。

  1.2 工藝燒嘴的結構與性能

  結構形式為同心三套管形式,燒嘴中心氧管的出口設計成縮口形式,目的是對中心氧進行加速,同時其端面距燒嘴斷面基準面有一定的縮入量,形成一個水煤漿和中心氧的預混合腔,水煤漿的出口管路也設計成縮口形式,使進入預混合腔的水煤漿具備一定的速度[1]。在預混合腔內,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,共同的作用就是為了保證水煤漿在離開燒嘴后的霧化效果[2]。外氧管口的縮口比例更大一些,目的是提供更高流速的氧氣,對于通過預混腔的水煤漿混合物進行良好的霧化,以便在氣化爐內達到良好的氣化效果。

  2、工藝燒嘴氧氣流量增加受限的原因分析

  2.1 運行數據的分析

  氣化爐氧氣流量17900Nm3情況下,氧氣流量調節閥開度為85%,氣化爐煤漿運行流量為36方/時。為保證氣化爐運行負荷,只能由采取提升空分氧氣壓力的方法,又引發液氧泵運行不穩定等原因。氧氣量無法提升是限制氣化爐負荷不能提高的主要原因,也是系統操作彈性較小的主要原因[3]。

  對氧氣流量調節閥壓差進行分析,同行業某企業氧氣調節閥前后壓差為0.912 Mpa(G),本單位調節閥前后壓差0.175 Mpa(G),同行業某企業氧氣入爐前壓力為7.365 Mpa(G),本單位氧氣入爐前壓力為8.51Mpa(G)。

  2.2 改造方法

  改造采取改變燒嘴外環氧法蘭墊片厚度的方法,通過該措施,將工藝燒嘴中噴頭上移,以增大外環氧通道流通面積,根據專利商要求,氧氣爐頭壓力不得低于8.36 Mpa(G),經過與專利商確定,將工藝燒嘴外環氧流通環隙尺寸增加0.705mm[3]。

  3 工藝燒嘴外環氧流通道調整后運行情況

  經過燒嘴改造,氧氣流量調節閥開度50%,前后壓差1.71 Mpa(G),氧氣流量可以加至19000 Nm3,氣化爐負荷也有之前的35方/時增加到38.5方/時,氣化系統運行穩定,氣化爐壁溫度分布正常,系統排渣情況正常。

  3.1 燒嘴調整后燒嘴壓差變化對比

  改造前氣化爐的燒嘴壓差為460 kpa(G),改造后氣化爐燒嘴壓差為340 kpa(G),前后比較,壓差有明顯降低。

  3.2 燒嘴壓差降低原因分析

  出工藝燒嘴介質流動速度一般為,中心氧的出口流速150~180米/秒,煤漿出口流速2~4米/秒,預混合腔出口平均流速一般為12-20米/秒,外氧的出口流速160~200米/秒。

  燒嘴環隙經過更改由2.47mm增加到3.175mm,燒嘴壓差降低。外環氧壓力由之前8.5 Mpa(G)降低到6.96 Mpa(G),其中外環氧管線為DN120,中心氧管線為DN80,進管線流量流速計算軟件計算:

  燒嘴改變之前外環氧管線內氧氣平均流速為:180米/秒;

  中心氧管線內氧氣平均流速為:170米/秒;

  燒嘴改變之后外環氧管線內氧氣平均流速為:160米/秒;

  中心氧管線內氧氣平均流速為:150米/秒。

  由于改造后氧氣的噴射速度降低,對煤漿產生的阻力減少,直接造成燒嘴更改后的燒嘴壓差小于之前。因為氧氣流速的變化進而影響到燒嘴壓差。

  化工師論文投稿刊物:化工設計通訊旨在幫助讀者運用化工基礎理論與知識,解決化工研究與生產中所遇到的實際問題,提高行業生產技術水平,推廣和交流新產品、新技術、新材料、新設備、新工藝。

  4 結束語

  對工藝燒嘴的改造后,燒嘴壓差與之前相比有一定幅度的降低,當前生產工況穩定,在氣化爐檢修期間耐火磚情況良好,爐內流場分布合理,該項改造帶來了積極效果,并明顯提升了氣化系統的操作彈性。

  參考文獻:

  [1] 現代煤化工技術手冊 賀永德 化學工業出版社 2004年3月第1版

  [2] 氣化爐工藝燒嘴擴產改造小結 李兵科等 全國氮肥與甲醇技術交流及業務洽談年會論文匯編 2008年9月

  [3] GE水煤漿氣化工藝燒嘴的運行與改造 賈喆 化工設計通訊 2016年

  作者簡介:賈喆

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