兖矿鲁南化肥厂多喷嘴气化炉选用了目前国内普遍采用的设备和仪控配置，具有较高的装配水平和自动化程度，较好地实现了装置的国产化。高压煤浆泵选用德国FELUWA隔膜泵，DCS选用浙大中控的产品，气化炉由大连金重制造，烧嘴由我厂研发生产。原料煤以神木煤为主，掺烧兖矿北宿煤等，煤种适应性较强。根据国家有关原料和动力调整政策，2007年兖矿鲁南化肥厂投资建设了24万t/a合成氨、40万t/a尿素项目。项目配套建设了1套具有自主知识产权的多喷嘴对置式水煤浆加压气化装置，以及1套28000 m3/h空分、NHD脱硫脱碳气体净化、氨合成、尿素合成和造粒等装置。气化装置设计处理煤1150 t/d，由中国天辰化学工程公司设计，中国化学工程第四建设公司负责建设。该装置于
气化炉的气化压力为 3.7 MPa，温度约为1300 ℃，在喷嘴出口处，氧流股与煤浆流股进行动量交换，煤浆被雾化，粒径约为100 μm。4个工艺喷嘴在同一水平面上，相邻喷嘴轴线夹角为90°，4股射流同时向中心撞击，使气化炉流场生成六个区域：射流区（I）、撞击区（II）、撞击流股（III）、回流区(IV，共6个)、折返流区（V）、管流区（VI）。水煤浆、氧进入气化室后，相继进行雾化、传热、蒸发、脱挥发分、燃烧、气化等6个物理和化学过程，前5个过程速度较快，在I、II、III、IV、V 5个流型区域中已基本完成，而气化反应除在上述5区中进行外，主要在管流区(VI)中进行。其中回流区与折返流区流场对耐火砖冲蚀较严重，而此部位正好是耐火砖拱顶与筒体过渡段，在气化炉运行后期容易出现超温，必须停车检修对气化炉进行局部换砖，气化炉运行时间也只有4800～6500 h左右，这是目前影响气化炉长周期运行的关键因素。拱顶耐火砖使用寿命短已成为四喷嘴气化炉的突出问题，同样影响运行成本。
气化炉是我厂关键设备，气化炉内壁衬有耐高温、耐冲刷的耐火砖，耐火砖按照气化炉不同部位又分为拱顶砖、筒体砖和锥底砖。耐火砖处于高温的环境中工作，从烧嘴喷出的物料对耐火砖产生冲刷，在高温环境下煤浆中的灰分以熔融状态存在于气化炉燃烧室内，部分熔渣附着在耐火砖内壁，对耐火砖形成侵蚀，三者共同作用导致耐火砖不断减薄，减薄到一定程度就必须停炉更换。
由于多喷嘴气化炉燃烧室内流场射流、撞击流、折返流、平推流并存，煤浆被氧气雾化，并与来自对置烧嘴的氧气与煤浆的混合物撞击，撞击后形成向上和向下的撞击流股，向上的气流会携带一定的动能向上流动，直至遇到耐火砖后向下返流，这股流体的温度相对于燃烧室下部而言偏高。由于受煤浆浓度、煤灰熔点、操作压力等因素影响，气化炉上部耐火砖表面难以形成渣膜保护，所以气化炉拱顶耐火砖受到高温和冲刷的双重作用，蚀损速率比下部大，寿命比下部耐火砖寿命短。2008年7月—2009年11月，烧嘴在2个运行周期内，拱顶耐火装置运行时间分别是4850 h、5285 h，非计划外停车次数分别为5次和2次，烧嘴均更换了3次，系统最长运行时间分别为85 d、106 d，拱顶耐火砖K砖的磨蚀率最高为0.0613 mm/h。
经分析，导致拱顶耐火装置运行时间短、烧嘴易坏、拱顶耐火砖磨蚀严重装置停车的原因主要有：
1.煤中含有较多的“软矸石”，导致系统中水和气中灰分增加，管道、设备结灰造成系统阻力增加，造成合成气管线灰堵、混合器阻力大、水洗塔带水等问题，被迫装置停车；
2.气化炉操作温度是影响耐火砖使用寿命的主要因素，虽然煤气化工艺对煤种的适应性较广 ,但从技术经济角度考虑 ,建议尽量选用活性高、灰熔点低的煤种,以达到降低操作温度、延长耐火砖寿命的目的。
为了延长煤气化炉拱顶耐火砖的使用寿命，我厂在2010年3月—2011年3月采取了以下措施。
1.使用符合气化要求的煤种，以灰熔点较低的“神木煤＋神华煤”为主。成立煤炭专管小组，指导每天气化用煤，严格控制煤浆的浓度、黏度等指标，入厂煤炭经分析合格后方可使用，严禁大幅度波动。由于本次运行煤质较为稳定，操作温度控制在1300 ℃以内，控制室壁温显示正常，拱顶小法兰平均温度55 ℃，拱顶预制块法兰九楼平均温度213 ℃，使气化炉耐火砖和烧嘴的运行环境都有很好改善。
2.保证入界区的水系统(高温冷凝液、低温冷凝液、锅炉给水、二次水)的稳定，对进入界区的各类水源进行严格控制，每天取样观察分析，使问题得到及时发现和解决，随时调整药剂类型和添加量。
通过以上优化措施后，已基本消除了制约气化炉安全、稳定、长周期运行的瓶颈因素，拱顶耐火砖运行时间超过8066 h，系统连续运行126 d，拱顶耐火砖K砖的磨蚀率降到0.0067 mm/h。因气化系统自身原因造成的停车次数基本杜绝，系统运行周期不断延长，目前气化炉已达到了稳定可控的运行状态，而且各项经济技术指标均具有明显的优势。