浅谈影响shell气化炉煤烧嘴安装质量的因素

杨明举

摘 要：随着煤气化的发展，气化炉在化工行业的应用将会越来越广，本文结合Shell 气化炉煤烧嘴安装安装过程中存在的问题，简要阐述影响煤烧嘴安装质量的因素。

关键词：煤烧嘴安装；设备制造；找正装置；调整环

1.概述

1.1气化炉烧嘴的发展现状及意义

烧嘴是将原料喷入气化炉中进行燃烧的设备。随着国内外对烧嘴的研究不断深入，人们在煤烧嘴的内部结构、位置布置、气化效率、冷却方式等方面进行了研究，使气化炉反应率得到了提升，烧嘴的使用寿命得到了延长！[1]

煤烧嘴是shell气化炉的关键设备。煤烧嘴能否正常工作将影响整个装置的生产。所以煤烧嘴的安装质量决定着气化炉的生产效率。

2.影响气化炉煤烧咀安装的因素

影响shell气化炉安装质量的因素是多方面的，但通过实践证明，影响气化炉安装质量的主要因素有以下三方面：

（1）气化炉的制造问题；

（2）煤烧嘴找正装置的确定

（3）煤烧嘴调整环的确定

2.1气化炉的制造问题对煤烧嘴安装的影响

在shell气化炉制造过程中由于制造精度会对煤烧嘴的安装质量造成影响，主要有以下几方面：

（1）煤烧嘴连接短管制造的精確度。由于煤烧嘴的安装是Shell 干粉四喷嘴对称布置安装，这样布置能使煤烧嘴在工作过程中，从烧嘴头部喷出的煤粉和氧气气流产生旋转，并能使气流稳定运动，从而使煤粉能在一个稳定的环境中更好的反应[2]。但是，在气化炉实际制造过程中，由于现场制造条件的限制，煤烧嘴管口制造精度并不高，首先主要体现在管口的方位分布。理论上，煤烧嘴管口均匀分布，但实际情况是煤烧嘴的管口分布总是存在着1～2°的误差；其次，煤烧嘴连接短管与气化炉壳体法兰夹角应为θ，但在焊接煤烧嘴短管时，由于组装时精度以及焊接热应力影响的限制，从而使得短管与设备法兰夹角产生误差[3]；第三，各短管应在同一水平面上，然而，在短管开孔及组焊时的误差，让组焊后的短管不在同一水平面上，这样，将会导致各个烧嘴安装后上仰角度不一，影响气化炉的工作。

（2）气化炉膜式水冷壁与气化炉壳体的同心度。由于气化炉是个厚壁设备，在反应段厚度为70～90mm[4]，所以，在制造过程中，对卷板设备要求很高。但是，由于现代卷板设备及工艺的缺陷，气化炉的筒体的圆度很难得到保证，气化炉内部的膜式水冷壁在安装过程中理论上应要求与气化炉壳体同心[3]。所以，通过现场测量，气化炉壳体与膜式水冷壁圆心也存在着2～5mm左右的误差。由于气化炉壳体圆度和壳体与膜式水冷壁的同心度存在误差，这对安装煤烧嘴是煤烧嘴对正中心的确定将会产生一定影响。最终对煤烧嘴的安装质量产生不良影响。

2.2煤烧嘴找正装置的确定对煤烧嘴安装的影响

由于Shell 干粉四喷嘴对称布置，四烧嘴轴线与以气化炉中心为圆心，直径为Φ的圆相切。所以在实际安装过程中，需要在煤烧嘴所在平面设定一个参考依据，来校正煤烧嘴的安装。因此，设计出了煤烧嘴找正装置，该装置由一个支架平台上固定一个直径为Φ的圆台状的找正模块。烧嘴找正装置的确定是检验煤烧嘴安装质量的重要依据，只有安装出高质量的找正装置，才能得到精准的煤烧嘴安装质量。在找正装置安装过程中，影响找正装置安装质量的因素有以下几方面。

（1）支架平台的水平度。由于找正模块是被固定在支架平台上的，所以支架平台的水平度将会影响到找正模块的水平度。找正模块是直径为Φ的圆台，而气化炉水冷壁直径为Φ壁，所以当找正平台水平度有1mm的偏差时，在水冷壁上的煤烧嘴就有Φ壁/Φ的偏差。最终影响煤烧嘴的对正，从而影响煤烧嘴的安装质量。

（2）找正装置的稳定性。在气化炉反应段内由于周围没有固定结构，如果找正装置结构没有设计好，找正装置在炉内将会左右摆动，从而带动找正模块晃动，这使得煤烧嘴对正不稳定，导致最终安装时的结果不正确，而影响安装质量。

（3）找正模块的安装位置。与本节（2）相似，安装正确的找正模块位置，影响着煤烧嘴最终安装，决定了烧嘴是否喷向气化炉中心喷出气流是否按设定路线喷出。找正模块位置的确定最重要的是找正模块中心点的确定。

2.3煤烧嘴调整环的确定对煤烧嘴安装的影响

在煤烧嘴安装过程时，气化炉制造方面的误差已经存在。为了安装出合格的煤烧嘴，减小设备制造时产生的误差，在煤烧嘴与短管法兰间有一个调整环。存在斜面的调整环率将会把设备制造时短管的方位偏差，标高偏差以及短管夹角纠正过来，最终使煤烧嘴内的气流按设定路线工作。

3.小结

气化炉的长久稳定运行是当今煤气化的一个重要课题。煤烧嘴的高质量安装，将为shell气化炉的稳定长久运行奠定了有利基础。结合本文所遇问题，可以从以下几方面改善煤烧嘴的安装质量：

（1）改善气化炉制造的工艺，减少煤烧嘴短管部分的制造误差。

（2）优化找正装置，增加找正平台的稳定性，提高找正平台的水平度，为煤烧嘴的安装校正奠定基础。

（3）提高调整环加工精度，以达到更好的安装效果。

鉴于笔者能力有限，如有不足之处，还请指正！

参考文献：

[1] 世界煤化工发展趋势[J].魏力.辽宁化工.第36卷第1期.2007年1月

[2] 多烧嘴对置式水煤浆气化技术的产业化应用和对引进煤气化技术的剖析[J].于广锁等.现代化工.2004.24（10）：46～49.

[3] 壳牌气化炉的现场组焊技术[J].肖晓磊.工程技术.2010

[4]大型壳牌煤气化炉的制造与组装[J] .李涛，都吉哲，王青.化工设备与管道.第45卷第2期.2008年4月