中国报告大厅网讯，在当前石油焦应用领域，高配比掺烧石油焦作为气化原料的技术在国内属于首套装置应用，该技术的稳定运行与工艺烧嘴的使用寿命密切相关。工艺烧嘴作为气化炉的关键部件，其运行状态直接影响气化炉长周期运转，而石油焦的灰分含量、硫含量、掺配比例，以及料浆粒度分布、浓度和气化炉负荷等因素，都会对工艺烧嘴产生多方面影响。通过深入分析这些影响因素，确定适宜的运行条件，不仅能延长工艺烧嘴使用寿命，还能为石油焦气化技术的开发与优化提供重要支撑。以下是2025年石油焦行业技术分析。

  一、石油焦制氢气化装置概况与基础参数

  《2025-2030年中国石油焦市场专题研究及市场前景预测评估报告》指出，石油焦制氢气化装置采用 6.5MPaG 水煤 / 焦浆加压气化技术，该技术在煤 / 焦制氢工厂应用广泛，装置运行稳定且产气率高。气化装置共设置 6 台气化炉，采用四开两备的运行模式，单炉每日耗煤 / 焦量达到 1500t。从产能来看，该气化装置每小时可产出 47×10⁴Nm³ 有效气(成分以 CO+H₂为主)，这些有效气经过变换和低温甲醇洗工艺处理后，能够生产出每小时 16 万 Nm³ 的氢气和每小时 31 万 Nm³ 的燃料气，为后续工业生产提供充足的气体原料。

  二、石油焦灰分含量对工艺烧嘴头部挂渣及温度的影响

  气化炉正常运行时，工艺烧嘴头部会形成一定厚度的渣层，这层渣层能有效保护工艺烧嘴头部，避免其因超温而缩短使用寿命。当前石油焦制氢气化装置掺烧的石油焦为弹丸焦，形状呈圆球形且表面光滑，其灰分含量与烟煤存在显著差异。数据显示，烟煤灰分含量分别为 7.44%、7.3%、9.66%，而石油焦灰分含量仅为 0.25%、0.26%、0.18%，远低于烟煤。

  由于石油焦灰分含量低，掺烧石油焦后形成的渣量明显少于烟煤，且石油焦掺烧比例越高，燃烧后形成的渣层越薄，进而导致烧嘴头部及烧嘴大法兰温度升高，对烧嘴长期运行产生不利影响。从 SiC 耐火材料的温度分布情况来看，渣层厚度与耐火材料温度呈负相关，渣层厚度越厚，耐火材料温度越低，当渣层厚度达到 20cm 时，耐火材料温度约为 1000℃，这一数据充分说明渣层厚度对炉壁和工艺烧嘴大法兰温度影响极大。

  在正常气化炉开车后的前 5 天，烧嘴大法兰温度出现异常偏高现象，最高温度达到 297℃，同时气化炉炉壁温度也达到 296℃。为解决这一问题，技术人员在烧嘴头部浇筑了耐火浇注料，该隔热材料能有效隔绝气化炉炉膛高温，不仅避免了烧嘴法兰超温现象，还对工艺烧嘴冷却水盘管起到保护作用，防止其被高温烧蚀。

  三、石油焦掺配比例与硫含量对工艺烧嘴腐蚀的影响

  石油焦掺配比例是影响气化炉工艺烧嘴的重要因素之一，同时石油焦中的硫含量也会对烧嘴产生显著影响。当前石油焦制氢气化装置掺烧的石油焦硫含量约为 6%，而烟煤硫含量仅为 0.25%，两者差距较大。通过数据对比发现，在石油焦品质无变化的前提下，随着石油焦掺烧比例的提升，气化装置产合成气中硫化氢含量也随之增加。具体数据如下：当掺焦比例为 0% 时，合成气硫化氢含量为 0.121%;掺焦比例为 20% 时，含量为 0.118%;掺焦比例为 40% 时，含量在 0.51%-0.52% 之间;掺焦比例为 70% 时，含量在 0.611%-0.624% 之间;掺焦比例为 80% 时，含量在 0.832%-0.94% 之间;掺焦比例达到 90% 时，含量则升至 1.134%-1.411%。

  从硫的反应特性来看，石油焦中的硫主要以硫化物、硫酸盐和有机硫的形式存在，通常石油焦品质越高，含硫量越低。在高温环境下，金属与硫会发生高温硫化腐蚀，这种腐蚀需要在还原性氛围中进行，此时环境中氧气分压很低，而硫分分压很高，金属硫化反应的速率远大于氧化反应速率。对于大多数金属而言，硫是一种更强烈、更具腐蚀性的氧化剂，因此硫化腐蚀的危害更大。

  目前工艺烧嘴外氧喷头采用 haynes188 材质，该材质为钴基合金，虽具有较高的高温强度、良好的抗氧化性和耐腐蚀性能，在高达 2100°F(1150℃)的环境下仍能保持优良的高温强度和抗氧化性能，且时效后韧性良好，但耐硫腐蚀能力一般。从运行 80 天的工艺烧嘴实际情况来看，高温混合气氛下的硫化 - 氧化腐蚀对烧嘴头部造成了严重影响：外氧喷头口部出现较严重烧蚀磨损，端部及外圆面高温氧化变色严重，端口部烧蚀局部分层，外端面还出现龟裂及局部放射裂纹，经检测裂纹深度达到 3mm 左右;煤浆喷头内部磨损严重，磨损变形较大，出口尺寸变化明显，需更换新的煤浆喷头;中心氧喷头外侧面存在一定煤浆冲蚀及磨损变形;盘管外表面虽有烧蚀变色，但基本无点蚀，且气密试验检查后未出现泄漏点。

  在成本和工艺条件允许的情况下，可选用 UMCo-50 材料作为工艺烧嘴喷头材质。UMCo-50 材料同样为耐高温钴基合金，除具备良好的耐热冲击和耐磨性能外，还拥有优异的力学性能，同时对硫和矾的腐蚀具有良好的抵抗性，是目前水煤浆工艺烧嘴喷头的常用优质材质。

  四、石油焦料浆粒度分布与浓度对工艺烧嘴磨损的影响

  石油焦行业料浆的粒度分布和浓度是否合理，直接关系到工艺烧嘴的磨损程度，进而影响其使用寿命。研究表明，料浆粒度过粗或过细均不利于制备高质量的水煤浆：若粒度过细，会导致煤颗粒比表面积过大，对颗粒形成包裹所需的束缚水比重增大，体系自由水比重降低，无法制得高质量煤浆;若粒度过粗，虽能在一定程度上降低水煤浆黏度，但会导致煤浆流变性降低，稳定性下降，不仅会增加生产中泵体、管道堵塞的风险，还会加剧工艺烧嘴的磨损。

  为保障工艺介质物性满足专利技术要求和工艺烧嘴使用控制条件，需对进炉料浆质量进行严格管控。从实际料浆分析数据来看，当前料浆的粒度分布和浓度基本符合工艺烧嘴设计要求：设计浓度范围为 60%-65%，实际浓度在 59.2%-62.8% 之间;粒度分布方面，实际测得 325 目颗粒占比超过 35%，100 目颗粒占比为 60%-85%，60 目颗粒占比不低于 70%-90%，40 目和 20 目颗粒占比均达到 100%。

  对运行 53 天后的工艺烧嘴进行测量发现，各部位尺寸与设计值对比均在合格范围内，且烧嘴压差没有明显降低趋势，这一结果充分说明，严格控制进炉料浆质量，对减少工艺烧嘴磨损、保障其稳定运行具有重要意义。

  五、气化炉负荷对石油焦掺烧工况下工艺烧嘴的影响

  在石油焦掺烧工况下，气化炉负荷的稳定控制对工艺烧嘴运行至关重要。通过合理控制系统负荷，能够确保工艺烧嘴工作流场稳定，一方面可杜绝在低负荷工况下，反应物料卷蚀加剧对烧嘴造成的损伤;另一方面能避免在过高负荷工况下，烧嘴头部持续受到磨蚀。从气化炉实际运行负荷(6 月份至 8 月份)数据来看，当前气化炉负荷控制在设计要求之内，为工艺烧嘴的稳定运行提供了良好的工况条件。

  六、石油焦掺烧工况下工艺烧嘴运行优化总结

  综合以上对石油焦行业掺烧影响工艺烧嘴各因素的分析，在石油焦掺烧工况下，保障工艺烧嘴稳定运行、延长其使用寿命可从三方面入手：其一，通过在烧嘴通道外侧包覆绝热材料，有效消除工艺烧嘴在掺焦工况下的超温异常，从温度防护角度保障烧嘴运行周期稳定甚至延长;其二，强化对进炉料浆的质量管控，严格控制料浆粒度分布和浓度，确保工艺介质物性符合专利技术要求和工艺烧嘴使用控制条件，减少料浆对烧嘴的磨损;其三，合理控制气化炉系统负荷，维持工艺烧嘴工作流场稳定，避免因负荷过高或过低对烧嘴造成额外损伤。

  总体而言，在高石油焦掺烧气化过程中，影响气化炉工艺烧嘴的因素多样且复杂。为确保气化炉正常运行，需保证高硫石油焦品质优良、硫含量控制在适当范围、掺焦比例合理、运行负荷适中，并选用恰当的烧嘴结构与材质，通过多维度协同优化，全面延长工艺烧嘴的整体使用寿命，推动石油焦气化技术持续稳定发展。