德士古气化炉闭式升温烧嘴

德士古气化炉闭式升温烧嘴（Z1302A/B/C）系统

一、总则

本方案规范阐述了预热烧嘴的作用、形式以及工艺条件。

预热烧嘴的加工方法以及管道、管件的使用压力等级和材料选用，均需依据有关压力容器制造规范。

二、流程说明

在开车时，气化炉升温阶段用预热烧嘴（Z1302A/B/ C）临时替换工艺烧嘴（Z1301A/B/C），用石油液化气作燃料，空气辅助燃烧，对气化炉进行升温。用蒸汽驱动开工抽引器（J1301A/B/C）,使气化炉内形成微负压，蒸汽和燃烧后的尾气经过开工抽引器（J1301A/B/C）后排入大气。

气化炉投料时要求的最低炉温为1000℃。如果气化炉投料前炉温降至1000℃以下进行，气化炉投料会对气化炉耐火材料造成过度“热震击”，避免出现投料不成功的情况，气化炉炉温在1000℃以上时投料。

三、设备、工艺条件数据表

INCONEL-600产品产地：/德国/日本

主要成分：77Ni-16Cr -6Fe

INCONEL 600的高镍成分使合金具有非常强的抗氯化物应力裂变腐蚀能力，以及在还原状态下可维持其高耐蚀性及在碱溶液中亦具有很强的耐腐蚀能力。同时因含铬，所以在氧化性环境下耐腐蚀性更胜纯镍。

INCONEL600是一种镍基合金，是Ni-Cr-Fe合金系列的代表性材料，其成分大致为Ni75%，Cr16%，Fe8%。Inconel 600的力学性能与普通奥氏体304相近

镍合金:又称蒙乃尔合金，是一种以金属镍为基体添加铜、铁、锰等其它元素而成的合金。蒙乃尔合金耐腐蚀性好,呈银白色,适合作边丝材料。蒙乃尔合金的用途蒙乃尔400合金的组织为高强度的单相固溶体,它是一种用量最大、用途最广、综合性能极佳的耐蚀合金。

一、工艺烧嘴（Z0402）

① 结构说明

a．所有与氧气接触的部件材质选用Inconel600不锈钢。

b．烧嘴加工方法以及管道和管件主要使用压力等级，依据有关压力容器制造规范。

c．所有螺栓孔跨在中心线上。

d．烧嘴装运前，烧嘴所有表面用三氯乙烷进行彻底脱脂。

e．烧嘴水压试验依据施工规范。

f．所有焊缝依据施工规范进行测试。

g．所有配管及管件采用无缝管。

h．装配法兰下方的烧嘴部件必须能够放入内径为320mm的耐火材料炉颈部。

② 设计操作条件

二、预热烧嘴（Z0401A/B/C）

① 预热烧嘴的作用

预热烧嘴用于气化炉耐火材料安装就位后的养护干燥，以及将气化炉从常温预热至约1300℃。预热烧嘴也用于气化炉保持热备状态即恒温阶段。

② 预热烧嘴的形式

预热烧嘴为抽风倒焰式预热烧嘴。

③ 预热烧嘴的工艺要求

燃料：本设计使用石油液化气为主燃料。

放热量：12560 MJ/h（针对单台预热烧嘴）

④ 预热烧嘴的机械要求

a.烧嘴应适于装在气化炉结构图中所示的气化炉顶部法兰上。

b.烧嘴应设计一只顶部吊耳，便于通过电动葫芦将其装入气化炉或从气化炉中吊出。

c.最小放热量应为上述满负荷放热量的10％。负荷变化范围应为满负荷放热量的10％～100％。

d.仪表及控制系统的有关要求应与用户要求及有关此类设备的标准相一致。

e.烧嘴壳体采用碳钢。由供货厂商确定喷管材质。

f.预热烧嘴应设计点火口，以便进行手动点火。

g.要求提供以下控制系统以便对预热烧嘴进行调节控制：

●调节点火气体需要的自调节式压力调节阀（PCV）。

●压力显示表（现场）。

●手动流量调节阀。

●流量显示表（现场）。

气化炉材料说明

1.耐火材料的分布种类及所在部位如下：

A.向火面耐火砖：直接受气化反应生成的粗合成气及熔渣作用的高铬耐火材料（Cr-90，重量6.85T，

密度1.4g/cm3）。

B.绝热层耐火砖：紧靠向火面耐火砖外侧设置（Cr-10，重量6.85T，密度1.4g/cm3）。

C.保温层隔热砖：紧靠绝热层耐火砖外侧设置，用以降低气化炉壳体温度的耐火材料（低硅钢玉，

重量6.85T，密度1.4g/cm3）。

D.烧嘴接入口：气化炉反应室顶部安装烧嘴的部位。

E.耐火衬里拱顶部：气化炉反应室上部位于耐火材料直筒部与烧嘴安装口之间的部位。

F.耐火衬里直筒部：沿气化炉反应室直筒部设置的耐火材料。

G.耐火衬里锥底部：气化炉反应室底部流道缩小的部位，此处形成粗合成气流。

H.耐火衬里下炉口部：位于气化炉反应室耐火衬里下锥底与粗合成气激冷室之间的部位。

2.工艺要求

A.向火面耐火材料应能承受气化炉反应室正常操作温度条件下熔渣的侵蚀作用，使用寿命不应低

于12000小时。且能承受气化炉反应室操作温度短时间剧升至1540℃条件下的高温作用。

B.耐火材料设计应使气化炉炉壁温度比相应的水汽露点温度至少高30℃，以防止气化炉炉壁及耐

火材料发生露点腐蚀。气化炉炉壁最高温度，气化炉壁厚及材质情况下的最大应力等由气化炉设计者确定。

C.热传导曲线的有关计算应考虑粗合成气中氢气的分压。

D.设计一套气化炉炉壁温度检测报警系统，用以监测耐火材料发生故障，或出现高温粗合成气透

过耐火材料层发生所谓“串气”的故障工况，有效的保护气化炉。

气化炉烧嘴说明

水煤浆加压气化技术由于高效、洁净，在我国备受关注并大量推广。但水煤浆气化的烧嘴连

续使用寿命较短，制约了装置的长周期运行，并影响经济效益。为此，国内科研院所、烧嘴使用

单位等开展了大量的工作，从结构、形式、材质等多方面进行改进，期望提高使用寿命。

本文作者多年来一直从事于水煤浆气化炉工艺烧嘴的研制工作，作为专题负责人，主持承担

了“国家重大技术装备研制项目（科技攻关）计划专题合同：水煤浆气化炉烧嘴研制”，并成功

应用于山东华鲁恒升化工股份有限公司的水煤浆加压气化国产化装置。北京达立科科技有限公司、清华大学、山西丰喜肥业集团共同开发的水煤浆分级气化技术（也称之为“非熔渣-熔渣”煤气

化技术），其烧嘴也由我们提供。该技术于2007年12月6日通过了中石化协会组织的专家鉴定。

本文作者全程参与了该项目的开发，在方案的选取、专利申请、气化炉结构的确定、工艺烧嘴的

设计及配置、二次补氧烧嘴的设计、配置等方面提出了建议,配套提供的专用工艺烧嘴和二次补

氧烧嘴,为该工艺技术的工业实施作出了重要的贡献。本文作者就水煤浆气化炉工艺烧嘴研制方

面所进行的一些工作和思考进行简单的介绍,同时对烧嘴的改进提供一些个人看法,仅供同行参

考。

1工艺烧嘴的设计

目前普遍采用的气化炉工艺烧嘴头部结构如图1所示。烧嘴的设计需要考虑的因素有以下。

图1 水煤浆气化炉工艺烧嘴头部典型结构