造氣改造中的幾個細節問題

楊 明，秦建黨

（鶴壁寶馬化肥科技有限公司，河南鶴壁 458008）

合成氨、甲醇生產中，現在各企業領導已明白想提高經濟效益，節能降耗，必須關注造氣技術更新，設備改造等。造氣穩定，則生產穩定，企業才有效益。所以，在造氣改造投資方面可謂不遺余力地支持，但有些時候，改造不僅沒達到預期的目的，甚至還不如改造前。這是造氣在改造中矯枉過正，不注重細節而造成的。

1 造氣爐膛、夾套問題

1.1 爐膛高徑比

目前，φ2 000mm系列爐高徑比在2∶1是比較合理的，也是經過科學論證和時間檢驗的。φ2 000mm系列爐都是從φ1 980mm擴徑而來的，最初只是單純的擴徑，沒有同比例增加爐膛高度，造成當時操作困難，消耗偏高，易翻爐等情況。經過分析對比，逐漸認識到高徑比的重要性，紛紛加高了爐膛的高度，從而穩定了操作。但有的企業在這方面有些盲目，高徑比達到了2.3∶1甚至2.4∶1，炭層空程都在2.2m以上。過高的爐膛有以下危害：

（1）置換空間大，在上下吹切換時浪費蒸汽和成品煤氣；

（2）煤落差大，塊煤尤其是煤棒易破碎斷裂；

（3）副反應產生的甲烷增多。

以上都是空程過高而產生的弊病，不論哪種情況，都不希望出現，不僅增加投資，還產生負效應，在造氣爐技改和擴建中一定要注意。

1.2 夾套問題

夾套的作用是防止原料煤高溫熔融粘結而產生掛壁現象。高溫熔融粘結的現象只有在氣化層位置才能發生，爐箅的高度，φ2 650mm爐一般在1 500～1 600mm之間，φ2 800mm爐基本在1 550～1 650mm之間，φ3 000～φ3 300mm在1 700～1 750mm之間。以φ2 650mm爐為例，爐箅高度按1 550mm算，爐箅風帽上灰渣層的厚度約250mm，氧化層和還原層（即氣化層）的厚度約550mm，往上是干餾層和干燥層，1 550＋250＋550＝2 350mm。再加上灰渣過渡區的高度（和爐箅底座的高度相等）400mm，等于夾套上沿高于氣化層還有400mm高，不會產生掛壁的現象。也就是說，夾套在2 350mm對于φ2 650mm爐來說完全夠用。對于氣化層嚴重上移這種不正常情況另當別論，肯定是管理方面有問題了。

以上是針對塊煤來說的。相對型煤造氣來講，要相應增加夾套高度。因為型煤蓄熱性較差，要提高氣化層厚度，夾套的高徑比1∶1應該完全夠用，再高熱損失就大了，影響爐內熱平衡。

現在有些廠竟然使用著常壓全水夾套，壁溫在120～200℃，不僅攝取燃料層的熱量，還產生一定的冷壁效應，可以想象熱損失有多大。

目前針對冷壁效應，為減少熱損失，開發了各種夾套：①DJM耐壓夾套；②QF型油夾套；③AB型夾套。

使用最廣的是DJM耐壓夾套。目前，操作壓力已增壓到2.5MPa，大大降低了水冷壁效應，減少了爐內熱損失。

2 管道閥門的配置問題

根據需要合理配置相應的管道及閥門是極為重要的，近十年來更是引起了人們的重視。但筆者考察發現不根據需要，盲目增大管道閥門的比比皆是，φ2 650mm煤氣爐煤氣管道增加到了800mm，問其效果如何，答作用不大。

其實，多大的管道合適，應當根據氣體適宜的流速來決定。生產中，單爐產氣量一定，管道粗了流速慢，系統阻力小，利于節能降耗，尤其是吹風氣阻力更不能大，以減少吹風氣中的CO2還原反應，減少吹風氣中的CO含量。但是，管道過于增大，不僅對氣化反應不好，而且需要配置相應的閥門，隨之而來的是油系統也需要更新，不然閥門起落速度過慢使消耗更高。

流速降到一定程度，不再影響制氣，再降低流速意義就不大了，一般流速控制在以下范圍內即可滿足需要。

（1）蒸汽 低壓蒸汽設計最大流速≤50m／s，減壓后流速應在15～25m／s之間。

（2）空氣 吹風時空氣流速應在9～14m／s之間。

（3）吹風氣 出爐后吹風氣流速應在15～25m／s之間。

（4）水煤氣 洗氣塔前10～25m／s，洗氣塔后8～10m／s。

根據產氣量計算出管道配置，再配置相應的閥門即可。

3 灰盤和爐箅問題

3.1 灰盤擴徑

近幾年來，部分廠家將φ2650mm和φ2800mm造氣爐（包括錐形爐）更換成大灰盤，普通鑄鐵材質換成鑄鋼材質，增大爐條機。φ2 650mm配置φ3 120mm的灰盤，φ2 800mm造氣爐（包括錐形爐）更換成φ3 120mm的灰盤；并配置了一定的外防流裝置，有的還擴大了中間風箱。灰盤擴徑的目的有以下。

①增加灰渣過渡區，減少灰渣中的有效殘碳率，進一步降低煤耗。

②延長爐底運轉設備更換周期，降低因更換設備而影響生產的各項費用。

③降低入爐風速。

但某廠在改造φ2 800mm配置φ3 200mm的灰盤，外防流200mm，中間風箱是1 400mm以后，實際運行中卻是不盡人意。從運行情況來看，爐況不易穩定，與未更換爐相比，下渣含碳量較多，經多次調整，效果不明顯。

處理經過 針對經常出現翻爐、風壓高，下黑炭現象的爐況，采取拉滅處理，最后打開看時，均是爐內結成了環形疤塊（緊依偎夾套），中間低，周圍高。重新點爐投運后，4～5天的時間，就又出現上述情況，如此反反復復。

（1）問題分析

筆者經過認真調查，認為加大灰盤的技改思路是正確的，之所以出現這樣的問題，主要是與生產工藝不適應。

①排渣不暢。當初φ1 980mm造氣爐配套φ2 820mm灰盤，灰渣過渡區是420mm；從理論上來講，灰渣過渡區在400mm（全動態）左右是正合適的，此次φ2 800mm造氣爐底盤是φ3 200mm，外防流是200mm，加上灰盤與外防流之間的間隙，灰渣過渡區是410mm左右，雖然在最佳理論值之內，但不是全動態（外防流），往渣箱出渣不完全靠灰犁和灰盤配合，外防流區域是要靠灰盤上的渣往外擠。如果再加上破渣條的厚度50mm，那么灰渣過渡區就在460mm左右，有些偏長。而大多數造氣摻燒型煤60%以上，灰渣更多，需要有極大排灰能力的裝置。

②工藝和裝置設計不配套。對于塊煤和型煤摻燒工藝，在每個循環加煤過程中，由于塊煤是不規則形狀，且粒度較小，在整個燃料層中，始終處于爐中間狀態。而型煤呈橢圓形球狀，粒度大，易滾動，都處于燃料層周邊，形成外環區通風順，中心區通風偏少的現象。

底盤風口是φ1 400mm，從理論上來講，減緩了吹風流速，使吹風階段的帶出物減少，不易翻爐，這樣也同時增加了邊風的風量。但由于摻燒原因，爐內燃料層是中間阻力大，周圍過風順，形成爐內外環風大，產生了邊際效應，致使爐周圍先結疤，繼而造成爐況越來越惡化。

（2）改造過程

①中心管改為φ1 000mm，側重于增加中風及內環風強度。

②外防流三臺爐保持100mm寬度；一臺120mm；一臺外防流全部去掉。

改造后和以前對比，爐況較穩定，下渣情況明顯好轉。外防流120mm渣偏硬，無外防流渣偏碎，100mm三臺爐適中，比沒有擴大灰盤的殘碳率減少2%～3%。同時也說明外防流在100mm，灰渣過渡區在250～300mm較合適。

3.2 爐箅問題

眾所周知，爐箅是造氣爐的心臟，一臺爐運行得是否穩定，消耗是否正常，和爐箅有很大的關系，可以說是直接影響煤耗的關鍵設備。

（1）爐箅首先布風要合理。布風合理均勻是檢驗爐箅的首要條件。φ2 000mm系列爐消耗低于φ3 000mm系列爐，最主要的原因就是爐箅布風均勻，爐膛越大，布風越不易均勻。

（2）風箱擴徑要和爐箅配套。理論上，最下層出來的風到水夾套內壁，氣體有趨壁習性，風到夾套內壁后，易順著夾套壁形成邊壁效應，所以這層布風系數應相對小些，如果中間風箱入爐風口也擴大，更要注意這樣的問題，避免因配置不當造成外環區風量過大，致使爐內結塊結疤。

（3）爐箅通風面積要大。通風面積大了，才能滿足煤氣爐氣化需要，并且還可以降低氣體流速，在調節上有調節余地，操作上有操作彈性。

（4）爐箅高度適合。隨著爐型擴大，高徑比也隨著增加，爐箅高度和層數也要相應增加，尤其是φ3 000mm系列爐燒煤棒或小粒煤，爐膛直徑大，煤的堆積角大。同樣道理，層數越多，在通風面積一定的條件下，風速愈低，布風愈均勻。個人認為，φ2 600mm系列爐爐箅應在1 500～1 600mm之間，型式可選六層六邊爐箅；φ2 800mm系列爐爐箅應在1 650mm左右，可選七層六邊爐箅；φ3 000～φ3 200mm爐爐箅應在1 700mm左右，可選八層六邊爐箅。

4 結 語

造氣節能改造，本來是一件非常好的事情，但若細節問題沒把握好，就達不到預期效果，不但浪費投資，有時還適得其反。所以，在改造過程中一定要充分認識到細節的重要性，這樣才能改造成功，企業才能獲得較好的經濟效益。