李龙，李欢，丁海洋
（陕西延长中煤榆林能源化工有限公司，陕西 榆林718500）
［摘 要］陕西延长中煤榆林能源化工有限公司多元料浆气化炉生产运行中烧嘴压差波动频繁，有时波动较小，有时波动较大，甚至会出现烧嘴压差降为负值的情况，经过一段时间后有时烧嘴压差又会突然上涨恢复至正常值，如此反复。简介烧嘴压差波动的现象，详细分析烧嘴压差频繁波动的原因，认为烧嘴压差波动是原料煤煤质变化（灰分增高）、工艺烧嘴尺寸配比不当以及工艺操作（如入炉氧气流量）等共同作用的结果。采取了控制入炉煤灰分、调整煤浆粘度、选择合适的操作温度、修改烧嘴尺寸、适当降低氧气流速等应对措施后，工艺烧嘴压差波动得到有效改善，保证了气化炉的长周期、稳定运行。
［关键词］水煤浆气化炉；烧嘴压差波动；原因排查；原料煤煤质；工艺烧嘴尺寸；工艺操作；应对措施
［中图分类号］TQ546 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2021）02-0020-03
0 引 言
现代煤气化工艺中，水煤浆气化工艺的应用比较广泛，经过多年的工艺优化，其技术更加成熟。在水煤浆气化工艺的发展中，应用最为广泛的是三流道预混式工艺烧嘴，其工作原理为，高温环境中通过烧嘴在气化炉中喷入氧气与水煤浆，两者发生部分氧化反应而生成以CO和H2为主的水煤气，故工艺烧嘴是水煤浆气化工艺的核心设备，而烧嘴压差是表征烧嘴运行状况的一个重要指标。所谓烧嘴压差，是指煤浆入气化炉前的压力与气化炉燃烧室的压力之差，它能直接反映出煤浆在烧嘴处的雾化效果，如果烧嘴压差频繁波动，会直接影响气化炉的平稳运行，导致气化效率低、有效气含量下降、最终产品产量下降、单位产品煤耗增大，调整不及时甚至可能造成气化炉过氧爆炸的事故。为此，笔者结合多年气化工艺操作的经验，以陕西延长中煤榆林能源化工有限公司（简称榆林能化）多元料浆气化炉A、气化炉B（简称A炉、B炉；榆林能化600 kt/a煤制甲醇装置配套3台气化炉，两开一备）的生产实际为例，谈谈烧嘴压差波动的原因及应对措施。
1 烧嘴压差波动时的现象
烧嘴压差波动，表明煤浆在烧嘴处雾化效果变差，部分煤浆未经充分反应就被高速的气流带出气化炉燃烧室，在煤浆流量几乎没有变化的情况下，气化效率下降、产气率降低而导致气化炉压力下降、高压煤浆泵出口压力持续下降，由于氧气与煤浆在烧嘴头部混合，煤浆压力降低造成氧气流量不断上涨，气化炉因处于过氧状态而温度上涨，工艺气组分发生明显变化——CH4、CO含量下降而CO2含量上升，有效气含量明显降低；同时，经过长期的操作观察，烧嘴压差波动具有偶然性，有时波动较小，有时波动较大，甚至会出现烧嘴压差降为负值的情况，经过一段时间后有时又会突然上涨恢复至正常值，如此反复。
图1是A炉、B炉某同一时段（当时A炉烧嘴已运行30 d、B炉烧嘴已运行10 d）烧嘴压差的波动趋势。可以看出，烧嘴压差出现大范围波动时呈现一定的规律性，不同运行周期的A炉、B炉烧嘴压差波动趋势基本一致，因烧嘴压差初始值不同，波动最低点甚至降为负值。
2 烧嘴压差波动的原因分析与排查
2018年7月6日A炉投料后，烧嘴压差出现大幅波动，甚至几次降为负值（-0.030 MPa），工艺气成分也跟着变化，工况调整频繁，粗煤气中有效气含量低，甲醇产量目标不能完成，给工艺操作带来很大的压力，解决这一瓶颈问题已是刻不容缓。在几次的烧嘴压差波动中，对烧嘴压差波动曲线及相关的参数进行详细的统计分析，虽然看似杂乱无章，但也能从中找到一些必然的联系。
2.1 原料煤煤质变化
榆林能化气化炉使用的原料煤为魏强煤，煤种基本稳定，每次烧嘴压差波动大家都想到是不是煤质变化所致，但其实在烧嘴压差波动期间并没有更换或者掺烧其他煤种。不过据长期的原料煤煤质分析数据可以发现，即使同一煤种在不同时期其煤质分析结果差异也会很大。近期气化炉烧嘴压差又出现了波动，从波动前后的煤质分析数据（见表1）可以看出，烧嘴压差波动时原料煤的灰分增高、发热量降低、灰熔点升高。而煤的发热量、灰熔点与煤的灰分有着紧密的关系：灰分越高，煤中有效成分含量越低，煤的发热量会降低；煤的灰熔点一般指熔融温度或流动温度（FT），其高低与煤灰的化学组成密切相关，煤灰中SiO2、Al2O3含量越高，煤灰熔点越高［1］；再者，灰分增高对原料煤的成浆性影响较大，表现为煤浆粘度降低，流动性变好［2］，煤浆与管道的内摩擦力降低，高压煤浆泵出口压力降低，这是烧嘴压差波动的触发因素。
2.2 烧嘴的状况
随着气化炉运行时间的延长，物料持续对烧嘴头部不断冲刷以及炉内高温热辐射，会造成烧嘴喷口冲刷变大，烧嘴压差会不断下降。对气化炉运行期间烧嘴压差数据进行统计，结果见图2。可以看出，烧嘴运行30 d之前压差下降速率约为0.025 MPa/d，运行30 d之后压差下降速率变慢，约为0.015 MPa/d。结合图1，烧嘴运行到30 d以上时，烧嘴压差还会发生小幅波动，故笔者认为，如果是磨损造成的烧嘴压差波动，烧嘴压差应该是持续降低的，不会来回波动；还有，A炉烧嘴运行刚30 d时，烧嘴压差应该在0.33～0.35 MPa，不至于波动至负值，而B炉运行时间只有10 d，烧嘴磨损很少，但也出现了大幅波动。因此，可以排除烧嘴磨损导致了烧嘴压差波动这一因素。