摘要：我公司自主研發生產的現代煤化工高端核心裝備長壽命水煤漿工藝燒嘴近日在中國石化長城能源化工(寧夏)有限公司結束生產測試，運行周期達到95天，創下該公司“氣化爐擴能”和“煤漿提濃”以來工藝燒嘴單次運行周期最長紀錄。在本次生產運行中，該產品相比現有產品表現出杰出的長壽命、可靠性和安全性。本次生產測試的成功，標志該產品技術已經成熟，并達到了國際先進水平。
關鍵詞：水煤漿工藝燒嘴；長壽命；可靠性；安全性；
近日，北京精益增材科技有限公司及其子公司利恩（海寧）科技有限公司自主研發生產的第二代長壽命水煤漿工藝燒嘴——現代煤化工產業高端核心裝備——首次在中國石化長城能源化工(寧夏)有限公司安全順利地結束生產測試，運行周期達到95天，創下該公司“氣化爐擴能”和“煤漿提濃”以來工藝燒嘴單次運行周期最長紀錄，標志著該產品達到了國際先進水平，對現代煤化工行業降低運行成本、提升產業競爭力、提升碳利用與減少碳排放具有重大經濟價值和環境價值。
圖1 完成本次生產運行的新型長壽命水煤漿工藝燒嘴
氣流床加壓煤氣化技術是近三十年發展起來的現代煤化工技術，以其節能和無污染被稱為“綠色煤炭技術”，是國家“十三五”和“十四五”重點支持科學發展的產業。工藝燒嘴是該技術的核心裝備，其單次運行周期決定了氣化爐的穩定運行周期。早期進口水煤漿工藝燒嘴運行周期甚至達不到30天，經過國內全行業十多年的共同努力，水煤漿工藝燒嘴運行周期平均達到60~90天。但是近年隨著經濟效益極大的煤漿提濃技術（煤漿提濃后氣化爐消耗降低、產出提升）的推廣應用，工藝燒嘴的單周期運行壽命降低到30天~60天甚至更低，部分企業不得不放棄該技術。因此，隨著“煤漿提濃技術”的逐步推廣，水煤漿工藝燒嘴的單次運行周期再次成為整個水煤漿煤化行業發展的技術瓶頸。
作為國家高新技術企業，北京精益增材科技有限公司及其子公司利恩（海寧）科技有限公司持續投入數百萬元和五年的時間進行研發測試，采用增材制造技術進行材料革新和結構創新，取得水煤漿工藝燒嘴技術突破，獲得二十項專利。本次95天的生產運行，驗證了該產品的長壽命、可靠性和安全性，標志著該產品技術已經成熟，可以進行市場推廣。
該產品的長壽命特性在本次測試運行中表現突出。燒嘴壓差是工藝燒嘴運行的首要監控參數。工藝燒嘴進行維修更換的標志是：燒嘴壓差從0.40MPa以上，下降到0.1MPa以下，單次運行周期下降0.2~0.3MPa。本產品運行到第95天停車時，燒嘴壓差仍然保持在0.32Mpa，如圖2所示。相比起始運行時0.42MPa，僅下降0.1MPa，遠達不到必須停車的標準。因此判斷，該產品的單次安全運行周期不少于120天，極限單次運行壽命還有待進一步驗證。
圖2 第95天停車前2h的燒嘴壓差0.317MPa
在本次測試運行中，該產品表現出杰出的運行穩定性。傳統燒嘴一般運行20天以后壓差即開始波動，運行30天以后波動幅度超過0.1MPa。一般平均壓差下降到0.2MPa時，為了避免出現負壓回火引發安全事故，氣化爐就要停車更換燒嘴。在本次生產測試中，該產品運行的前50天，中控室監控的燒嘴壓差運行曲線為水平直線，始終保持在0.42MPa，無波動；停車前24h燒嘴壓差運行曲線仍然為直線，保持在0.32MPa，無波動，如圖3所示。本產品的這一特性相比傳統工藝燒嘴具有絕對優勢，將顯著提升氣化爐生產運行的穩定性和安全性。
圖3 停車前24h燒嘴壓差運行曲線，0.32MPa無波動
在本次測試運行中，運行該產品的氣化爐有效氣比例更高。與同時運行水夾套工藝燒嘴的另一臺氣化爐相比，運行該產品的氣化爐渣口壓差更高，氣化爐內甲烷CH4含量更低；有效氣組份相比高1個百分點，二氧化碳含量相比低1個百分點，如圖4所示。對比結果表明：該產品的霧化效果更好，氣化反應溫度更高更充分，更有利于有效氣的生成。
圖4 實測有效氣比例對比
（C為新型工藝燒嘴氣化爐，A為水夾套燒嘴氣化爐）
在本次測試運行中，該產品也表現出節能方面的優勢。與同時運行的水夾套工藝燒嘴相比，該產品的冷卻循環水流量略低（低1~1.5m3/h），冷卻水出水溫度卻低1~2℃，表明該產品冷卻效率更高更節能，如圖5所示。
圖5 工藝燒嘴循環冷卻水時序圖
本次生產測試所采用的原料煤產自中石化長城能化所屬的銀星二號煤礦。主采煤種屬于低變質、不具黏結性的不黏煤，具有低灰、低硫、低磷、高熱值、抗碎強度高等特點，是煤化工生產中的優質原料煤。
該公司正與中國石化長城能源化工(寧夏)有限公司密切配合，研發單次運行周期長達180-220天的超級工藝燒嘴，也歡迎更多煤化企業合作測試其產品對不同煤種的適應性，突破煤質差異對工藝燒嘴運行壽命的挑戰。