（川化股份有限公司，四川 成都610301）
［中图分类号］ TQ 052.73 ［文献标志码］B ［文章编号］ 1004-9932（2014）06-0044-03
合成氨装置要求设备能适应长时间的生产运行，这样既可以减少装置停车产生的检修费用，又可以提高产品的年平均产量，提高效益。随着合成氨工业的发展，以天然气为原料的合成氨装置二段转化炉的烧嘴技术发展较快，烧嘴的结构设计、制造非常重要和关键，以下结合川化股份有限公司1 200 t/d合成氨装置二段炉烧嘴的生产和使用实际，说明合成氨装置二段转化炉烧嘴设计结构改进的必要性和合理性。
1 工艺简介
川化股份有限公司1 200 t/d合成氨装置采用凯洛格工艺技术，于1976年投产，以空气和天然气为原料进行粗合成气的制备。装置采用的是蒸汽二段转化法，即把甲烷分2次转化，甲烷经一段转化（一段炉管内气体温度控制在760～850 ℃）后，一段转化气中尚含有8%～12%的甲烷，将其引入二段转化炉内进行二次转化；进入二段转化炉顶部的转化气温度为815 ℃，与压缩工艺空气（空气加入量根据氨合成所需的氢氮比决定）和蒸汽混合进入二段炉，一段转化气中的部分H2、CO、CH4燃烧产生热量，使工艺气的温度升到1 035～1 370 ℃，借助催化剂的作用使工艺气中的甲烷进一步转化，使工艺气中的甲烷含量降至0.3%左右。
2 第一、第二代烧嘴的设计特点及存在的问题
2.1 第一代烧嘴的设计特点及存在的问题
1 200 t/d合成氨装置1976年投产至2004年，二段炉使用的烧嘴一直是以JOHN ZINK公司产品为代表的第一代空气烧嘴（如图1）。第一代空气烧嘴采用的是20世纪70年代的传统技术，当时流体动力学尚未应用于燃烧模型，技术水平有限，烧嘴本身结构设计存在缺陷。以JOHN ZINK烧嘴为例，其结构设计特点如下：① 空气从进口流经空气进料管到达燃烧段，一段转化气流经与空气进料管同心的一条环管与空气混合，烧嘴类似于淋浴喷头(喷头上的孔孔径较大)；② 燃烧段下方的高热空气形成热空气柱直接冲击催化剂表面，导致催化剂床层入口温度和组成分布不均，使残余甲烷含量增高，二段炉整体效率下降，而且气体混合与燃烧发生在圆锥形的燃烧区域内，燃烧产物直接落到催化剂床层上，造成催化剂表面局部高温，使催化剂失活结块，并造成催化剂床层压降升高；③ 顶端外管直径远不能满足转化气在垂直环状管内的流量要求，使喷射出的空气无法有效实现与转化气的均匀混合，不可避免地造成催化剂表面温度的升高和残余甲烷含量增大；④ 烧嘴表面采用空气进行冷却，空气在烧嘴头部的复合管道中流动，使得空气蒸汽侧压降过高，增加了空气压缩机的负担，而且烧嘴的冷却问题仍没有解决……
更多内容请见《中氮肥》2014年第6期