1、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18- -目 錄驗收材料之一：項目概述一、 總論二、 氣化爐燒嘴原運行狀況三、 國內外研究的現狀四、 項目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、項目提出的背景二、項目立項三、項目技術研究過程四、項目實施過程五、項目實施過程中的難點及解決措施六、項目實施后的運行調試驗收材料之三：技術研究報告一、 國內外現狀二、 現有裝置的調查與測試三、 主要設備配置四、項目實施過程五、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、項目實施情況三、工藝流程及主要工藝指標四、項目考核過程描述五、項目運行考核結論驗

2、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項目概述二OO七年五月一、總 論魯南化肥廠建設于六十年代，是全國同期建設八個大型氮肥廠之一（年產6萬噸合成氨，后經過填平補齊擴產到8萬噸合成氨），設計使用焦炭為原料，采用固定層造氣制取半水煤氣，后又改用無煙煤為原料。1987年經化工部、國家計委批準，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件包（PDP）和進口少數關鍵設備，于93年4月建成并試車，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鑒定，95年產量達到了設計

3、值。經過幾年的技術改造和攻關，我們消化吸收并發展了水煤漿加壓氣化技術，于95年12月我廠的“水煤漿加壓氣化及氣體凈化制合成氨新工藝”榮獲國家科技進步一等獎，形成了我廠獨有的生產技術。1990年魯化在國內第一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，于2002年新上第三臺氣化爐，該裝置完全立足于國內，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。燒嘴屬于易損件，其材料采用INCONEL600和YRS188耐高溫、耐沖刷、耐腐蝕、耐磨損Ni基特殊鋼材，價格比較昂貴，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8090

4、天，在國內同行業中處于領先水平。比國際水平還有一定的差距，所以要降低水煤氣制備的成本，只有在燒咀的制造和修復技術方面進行突破。從1994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，制作、焊接，修復進行系統攻關。二、氣化爐燒嘴原運行狀況煤氣化作為一種潔凈煤技術，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周期運行的難題，原燒嘴的最長運行周期為101天，正常為90天左右，燒嘴到使用后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，制約系統長周期運行，且煤渣中含碳量

5、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，國內對此項目的研究是一片空白，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1994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，制作、焊接，修復進行系統攻關。四、項目建設的目的和意義1、新型氣化爐燒嘴的運行周期提高到150天以上（原燒嘴的運行時間為90天左右，最高101天）。2、新型燒嘴各項技術指標均超過Tex

6、aco燒嘴，比Texaco燒嘴節煤2.6，節氧25，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，采用新型耐磨材料，并委托華東理工大學制造該材料。通過采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，整體修復端面，降低備件費用， 改造使用的主要材料有煤漿噴頭、托套、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、項目提出的背景199

7、0年魯化在國內第一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，于2002年新上第三臺氣化爐，該裝置完全立足于國內，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。燒嘴屬于易損件，其材料采用INCONEL600和YRS188耐高溫、耐沖刷、耐腐蝕、耐磨損Ni基特殊鋼材，價格比較昂貴，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8090天，在國內同行業中處于領先水平。比國際水平還有一定的差距，所以要降低水煤氣制備的成本，只有在燒咀的制造和修復技術方面進行突破。從1994年至今，兗礦魯化一直在摸索研發該部件的技術突破，也總

8、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，制作、焊接，修復進行系統攻關。二、項目立項該項目被集團公司列為2006年度的維持簡單再生產投資計劃，研究項目總投資為3.4萬元。三、項目技術研究過程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。采用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（因該類材料焊接性能較差，且不宜進行多次重復焊接）。3、焊后的熱處理也很關鍵，這關系到焊接應力的消除，尺寸、形狀誤差的控制，以及燒咀機械性能的保證，如強度、硬度、耐高溫、耐沖

9、刷、耐磨損性能。4、嚴格控制焊后機械加工精度，使其達到滿足生產需求的機械性能參數。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、項目實施過程2006年6月，根據改造后的新型燒嘴方案，重新加工制作了新型燒嘴，2006年8月29日在德士古氣化爐的B爐上使用，至2007年1月13日更換退出，連續使用151天，創國內外燒嘴運行的最高紀錄。五、項目實施過程中的難點及解決措施新型燒嘴在運行期間，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，但是系統運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，

10、需要加強機電化儀各專業的綜合管理力度，盡量減少氣化爐的停車次數，減少對新型燒嘴的影響和沖擊。六、項目實施后的運行調試該燒嘴于2006年8月29日在B爐上使用，至2007年1月13日更換退出，累計運行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。運行時間見表1。表1 新型燒嘴運行時間統計投料次數投料時間停車時間停車原因運行時間(h)累計運行時間(h)12006-8-29 13:112006-10-31 9:12儀表故障1508.021508.0222006-10-31 11:292006-11-10 6:40儀表故障235.181743.232006-

11、11-10 12:172007-1-12 17:41電網掉電1517.403260.642007-1-13 7:562007-1-13 19:11儀表故障11.253271.8552007-1-13 22:202007-1-27 14:31計劃停車328.183600 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8090天，在國內同行業中處于領先水平。比國際水平還有一定的差距，所以要降低水煤氣制備的成本，只有在燒咀的制造和修復技術方面進行突破。從1994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

12、耐磨燒嘴，特組織對燒嘴的結構，材料，制作、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運行效果，完善新型燒嘴，和原有燒嘴的運行情況做好數據比較對照，于2007年45月進行了調查和測試。表1：原燒嘴運行數據運行時間H2v%COv%CO+H2v%CH4ppmCO2v%比氧耗m3/km3有效氣氨日產量（醇折氨）t噸氨耗煤kg/t4.135.545.58159818.538670013604.1535468135017.938169613704.3035.94580.930018.138469813705.1535.645.981.5292183836951372平均35.

13、245.681.138518.125382.5697.251368表2： 新型燒嘴運行數據運行時間(天)H2v%COv%CO+H2v%CH4ppmCO2v%比氧耗m3/km3有效氣氨日產量（醇折氨）t噸氨耗煤kg/t5660364682592183527201352869036.124682.1230417.87343696.8135011612035.8546.3182.1625918.54363695.3134714514935.645.9181.71249.618359694.51351平均35.7446.05581.74351.1518.1354.25701.651350分析比較以上數

14、據，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運行參數均優于原燒嘴，更重要的是新型燒嘴的主要優勢在于運行周期長。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2.0MPa8.5Mpa范圍選擇，氣化溫度約13001500，濕煤氣主要含有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。原煤經濕磨制漿后成為6

15、3（wt）左右的水煤漿，經過隔膜泵泵送與純氧（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。合成氣出氣化爐后，經文氏管、洗滌塔增濕除塵后送往后工序，用于制合成氨或甲醇。灰渣經鎖灰斗收集，定期排出系統。黑水經閃蒸回收熱量，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設備，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

16、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制作，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。2、新型燒嘴研究的主要內容（1）首先將更換下的待修燒嘴進行清洗，詳細測量、記錄尺寸；（2）選擇合適的焊接工藝技術。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（因該類材料焊接性能較差，且不宜進行多次重復焊接）。（3）焊后的熱處理也很關鍵，這關系到焊接應力的消除，尺寸、形狀誤差的控制，以及燒咀機械性能的保證，如強度、硬度、耐高溫、耐沖刷、耐磨損性能。（4）嚴格控制焊后機

17、械加工精度，使其達到滿足生產需求的機械性能參數。六、主要設備配置序號設備名稱設備型號1氣化爐內2800/1670mm2球磨機3.2×4.5，8003棒磨機3.2×4.5，630KW4高壓灰水泵4臺DG46-50×10, 132 KW5高壓灰水泵4GC-8×10, 160 KW6高壓灰水泵4GC-8×10, 110 KW7冷凝液泵4臺DG46-50×10, 132 KW8冷凝液泵2臺80Y-50×10, 132 KW七、項目實施過程2006年6月，根據改造后的新型燒嘴方案，重新加工制作了新型燒嘴，2006年8月29日在德士古氣

18、化爐的B爐上使用，至2007年1月13日更換退出，連續使用151天，創國內外燒嘴運行的最高紀錄。八、關鍵技術及創新點（1）通過采用達到耐溫，耐蝕、耐沖刷，提高燒嘴的使用壽命；（2）焊后的熱處理也很關鍵，這關系到焊接應力的消除，尺寸、形狀誤差的控制，以及燒咀機械性能的保證，如強度、硬度、耐高溫、耐沖刷、耐磨損性能。（3）嚴格控制焊后機械加工精度，使其達到滿足生產需求的機械性能參數。氣化爐燒嘴技術研究工業應用報告二OO七年五月一、項目情況簡介水煤漿加壓氣化技術是以煤為原料的具有國際先進水平的氣化技術，這種技術代表著當今世界煤化工發展的方向和趨勢。該項技術是將煤與水配比后經過研磨而制得一定含固體量的

19、水煤漿，再經加壓泵輸送至氣化爐中的工藝燒嘴內，和氧氣混合，進入氣化爐進行燃燒。而工藝燒嘴是將水煤漿和氧氣混合燃燒的反應器，是氣化爐中的核心部件，因此，它技術性能的優劣和使用壽命的長短直接決定了整個氣化裝置的工藝指標和經濟效益的好壞。該部件又屬于易損件，燒嘴材料采用INCONEL600和YRS188耐高溫、耐沖刷、耐腐蝕、耐磨損Ni基特殊鋼材，價格比較昂貴，多數是美國進口（每套進口價月40萬元人民幣），目前兗礦魯化的燒嘴正常使用時間為8090天，在國內同行業中處于領先水平。比國際水平還有一定的差距，所以要降低水煤氣制備的成本，從1994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

20、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，制作、焊接進行系統攻關。經過反復試驗，取得了可喜的成績。利用此技術（國內尚屬首例）修復的燒嘴，在我廠氣化爐中已使用到150天，且使用狀況良好，各項工藝指標達到要求。為此特提出專利申請。研究開發內容：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，采用新型耐磨材料。通過采用達到耐溫，耐蝕、耐沖刷材料，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，整體修復端面，降低備件費用。 研發過程：1、首先將更換下的待修燒嘴進行清洗，詳細測量、記錄尺寸；2、選擇合適的焊接工藝技術。保證該類材料焊接的質量，焊接技術掌

21、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（因該類材料焊接性能較差，且不宜進行多次重復焊接）。3、焊后的熱處理也很關鍵，這關系到焊接應力的消除，尺寸、形狀誤差的控制，以及燒咀機械性能的保證，如強度、硬度、耐高溫、耐沖刷、耐磨損性能。6、嚴格控制焊后機械加工精度，使其達到滿足生產需求的機械性能參數。目前我廠雙爐運行，根據20002005年使用燒咀數量的統計，每年使用燒咀數量為14臺次。如果根據目前我廠的維修技術進行更換噴頭的話，那么：根據備件費用5萬元/臺，加工費8000元/臺來計算，每年的燒咀維修費用在80萬元。如果采用不更換噴頭維修的技術，每年將有一半以上的燒咀可以重復使用。那么至

22、少可以節約30萬元/年以上。降低購買新燒嘴費用60萬元左右。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。二、項目實施情況2006年6月，根據改造后的新型燒嘴方案，重新加工制作了新型燒嘴，2006年8月29日在德士古氣化爐的B爐上使用，至2007年1月13日更換退出，連續使用151天，創國內外燒嘴運行的最高紀錄。三、工藝流程原煤經濕磨制漿后成為的水煤漿，經過隔膜泵泵送與純氧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。合成氣出氣化爐后，經文氏管

23、、洗滌塔增濕除塵后送往后工序，用于制合成氨或甲醇。灰渣經鎖灰斗收集，定期排出系統。黑水經閃蒸回收熱量，再沉降處理返回系統使用。四、項目考核過程描述（1）考核內容：有效氣成份、合成氨日產量、比氧耗m3/km3有效氣、噸氨耗煤kg/t。（2）考核依據：所用數據依據該裝置各種顯示儀表，考核前各方應對所有的儀表顯示達成一致意見；（3）考核時間：化工連續生產5天，累計運行20天考核（4）成立考核小組，并按照分工進行運行保障和數據統計（5）考核數據通過一段時間的調試運行，新型燒嘴運行穩定。8月29日在B爐上使用，至2007年1月13日停止，具體運行數據見附圖：圖1： 新型燒嘴運行數據運行時間(天)H2v%

24、COv%CO+H2v%CH4ppmCO2v%比氧耗m3/km3有效氣氨日產量（醇折氨）t噸氨耗煤kg/t5660364682592183527201352869036.124682.1230417.87343696.8135011612035.8546.3182.1625918.54363695.3134714514935.645.9181.71249.618359694.51351平均35.7446.05581.74351.1518.1354.25701.651350五、項目運行考核結論通過以上運行數據可以看出，新型燒嘴運行，各項指標對比如下：項 目原燒嘴新型燒嘴與原指標對比有效氣成份（CO+H2）81.