关键词：壳牌汽化炉；粉煤烧嘴；损坏原因；
引言：当前，化工企业的发展突飞猛进，而化工企业是否能够健康持久的发展，与本身所使用的化工工艺有较大的关系。在许多化工企业的生存工艺中壳牌煤气化工艺的应用较为广泛，在该工艺使用的过程中汽化炉起到重要作用。同时壳牌粉煤烧嘴作为工艺中的重要组成设备和主要部件，其作用也较为重要，就粉煤烧嘴的用处而言，其主要是通过二氧化碳加压的方式将粉煤送入汽化炉，以此为燃烧反应提供支持。由此可见，粉煤烧嘴长期处于高温、高压的工作环境中，特别是在粉煤烧嘴工作的过程中其头部位置要置于炉内，通常情况下，炉内温度高达1600℃，而且压力较大，不仅如此，烧嘴头部位置的工作环境还具有较高的腐蚀性，且运行过程中存在较大的磨损。因此，烧嘴头部最容易发生损坏，一旦出现该现象，化工生产就会被迫停止，进行烧嘴更换，不利于企业生产运营以及经济效益的提高。
壳牌气化的工艺概述
在化工企业生产过程中，生产工艺是提升企业生产质量也水平的重要基础，而生产工艺中壳牌煤气化工艺具有一定的代表性。众所周知，化工生产过程中许多生产环境较为恶劣，高温、高压以及高腐蚀环境较为常见，而壳牌煤气化的作业条件恰巧在以上环境中，由于壳牌气化炉粉煤烧嘴需要将粉煤进行加压后送入汽化炉内，并且规定的条件以及程序下完成燃烧，该过程既包括物理过程，也包含化学过程，而且从粉煤送入炉内到燃烧的过程中具有较高的效率，这种情况下烧嘴不仅会经历较大的压力、温度，而且还具有一定的腐蚀性，十分容易损害[1]。由此可见，壳牌气化煤炭烧嘴不仅要向炉内输送粉煤，还要为炉内的燃烧空间提供气体，从而保证粉煤在有氧环境下燃烧，该过程有利于碳化反应和挥发反应，以此保证粉煤在有氧条件下出现转化，从而形成煤气，主要由氢气、一氧化碳组成。
粉煤烧嘴的结构
在煤气化工艺中对设备的要求较高，而壳牌汽化炉则是工艺中的主要设备，其中粉煤烧嘴是代表性构件，也是工艺中的关键部件。一般情况下粉煤烧嘴的安装方式均采用分体安装的方法，主要是为了减少维修难度和损耗，其中烧嘴头和烧嘴身是组成粉煤烧嘴的主要构件，而粉煤烧嘴的主要构件是烧嘴头，该部位的工作处于前部，由于烧嘴头的工作环境较为特殊，需要承受较大的温度，所以烧嘴头通常使用高温合金组成，且为了给烧嘴头降温，其内部设置冷却腔体，并呈现出螺旋环状。烧嘴的结构体为多层套管状，在工作过程中烧嘴头是粉煤和氧气的主要通道。而前端入口和上端入口连接处不同，分别是中心通道和环形通道。由于烧嘴的工作环境处于高温、高压和高腐蚀环境，所以设置螺旋形冷却腔，需要向其中置入冷却水，而该通过为入口，出口则在上端入口，冷却水的出入属于自循环结构。在布置气化炉内结构时，烧嘴要成对设置，在其安装的过程中要保持水平安装，且在同一壳牌气化炉和水平面中，一般安装烧嘴的数量为4-6个。
分析壳牌气化炉粉煤烧嘴损坏的主要特征及原因
壳牌汽化炉粉煤烧嘴损坏的特征
由于粉煤烧嘴处于高温、高压以及高腐蚀环境中工作，在工作过程中容易出现裂纹，同时还容易腐蚀问题。特别是烧嘴头的位置，就损坏部位的比较而言，相较于其他部分烧嘴头的损坏几率较大。在粉煤烧嘴更换或安装的过程中，存在部分损坏问题。对烧嘴构成结构分析得知，高温合金薄壁是构成烧嘴头部的主要材料一般厚度不大，一旦发生损坏后，就会出现细小裂纹，随着损坏的严重裂纹会越来越大，这种情况下，就会出现泄漏现象，主要表现为冷却水泄漏，对生产造成影响。另外，由于烧嘴头部特别是前端，处于1600℃的高温环境下工作，十分容易出现烧溶现象，这种损坏情况十分显著，而硅是烧溶部位的主要成分。此外，机械损坏也是烧嘴头部的主要损坏现象，导致该现象出现的原因与磕碰有关，一旦发现该现象，就需要对烧嘴进行更换。
壳牌汽化炉粉煤烧嘴损坏的原因
自身结构因素导致的损坏
通过烧嘴损坏的特征分析得知，一旦烧嘴发生损伤后，且损伤情况为裂纹损伤，那么损伤情况较为均匀。喷头的结构为尖角结构，这也是导致裂纹损伤的主要原因，而且粉煤烧嘴自身结构中存在冷却的循环系统和通道，在设置前断面时，往往较薄，但薄壁厚度越小其力学结构变化越大，这种情况下，前端的抗粉煤原料冲击和高温的作用就会降低。在此过程中，经过工作运行中的反复作用及力学结构变化的影响，材料就会出现难以承受的情况，长期的冲击下结构就会出现裂纹。就烧嘴喷口的工作环境而言，其要长期暴露在高压、高温和高度腐蚀的环境下，因此在材料选择时需要对其进行防腐试验，抗拉及强度合格后方可作为喷嘴的主要材料，而合金材料的要求较高，主要体现在硬度大、塑性强、精度高等方面，所以合金材料在生产的过程中非常容易出现质量问题，一旦使用存在质量问题的材料，那么就会导致烧嘴使用周期减少，影响正常生产。
安装施工因素导致的损坏
在气化炉平面上一般需要安装多个烧嘴，以4-6个为主，这也是壳牌气化炉生产的要求。在对烧嘴进行安装的过程中，需要注意以下几点。首先，在安装烧嘴的过程中，必须保证烧嘴在同一水平上，安装时不可单个安装，必须组成一对，保证安装的对称性[2]。其次，在安装烧嘴的过程中需要找准对称线，一般以气化炉中线为主，并构成内切圆，并明确偏角要求。以此为基础安装烧嘴时，就会导致烧嘴的力学结构以及燃烧部位发生改变，从而导致烧嘴损坏，主要体现在烧嘴罩部位，一旦出现这种情况，烧嘴罩将无法为其提供保护，减少了烧嘴的使用周期。
环境及参数等因素导致的损坏
粉煤烧嘴内部需要接受来自外界的粉煤和氧气以及混合气，而这些物体想要进入其内部，需要通过入口，而不同的原料所使用的参数不同，在煤气化的过程中参数的影响较大。
就煤气化的生存工艺要求而言，煤和氧气的比例需要合理的控制，一般要以0.72-0.85为主。一旦氧气和煤的量发生变化，就会导致比例发生变化，如果这种现象较为严重，那么烧嘴所处于环境的温度就会增加。从而导致烧嘴头部的材料承受较大的压力，最终出现裂纹现象。另外氧煤受煤线和氧线的影响较大，这种情况同样会改变温度场的变化，导致材料的性能受到影响，导致烧嘴损坏的情况发生。
结语：综上所述，在煤气化生产工作中粉煤烧嘴是重要的组成部分，对其进行合理的维护不仅能够提高生产质量，还能够提高生产效率，然而粉煤烧嘴的工作环境较为特殊，极易出现损伤现象，因此，需要明确烧嘴损伤的原因，从根据上进行预防，以此提高烧嘴的使用周期。
参考文献：
[1]姜杨. 壳牌气化炉粉煤烧嘴使用及损坏原因分析[J]. 山西化工,2018,38(02):113-114+121.
[2]吴炜鹏. 提高壳牌粉煤气化炉烧嘴使用寿命的技术探讨[J]. 大氮肥,2014,37(03):153-155.