雙錐形造氣爐技術(shù)改造

(山西陽煤豐喜肥業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司，山西 運(yùn)城 044000)

雙錐形造氣爐技術(shù)改造

崔文科

(山西陽煤豐喜肥業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司，山西 運(yùn)城 044000)

對傳統(tǒng)造氣爐如何降低“無功煤耗”進(jìn)行了詳細(xì)分析，敘述了應(yīng)采取的措施，對雙錐形造氣爐型式、尺寸、布置、配置等方面及運(yùn)行狀況進(jìn)行了介紹。

雙錐形；煤氣爐；殘?zhí)苛浚粻t體；高壓夾套

近幾年，圍繞造氣系統(tǒng)各企業(yè)都在改進(jìn)和更新裝置，拓寬用煤渠道(使用劣質(zhì)煤或其它不同種類的煤)、大塊煤改中塊煤、中塊煤改小塊煤、小塊煤改為小仔煤等，達(dá)到節(jié)能降耗、提高效益的目的。山西陽煤豐喜肥業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司雙錐形造氣爐技術(shù)對傳統(tǒng)的半水煤氣發(fā)生爐從型式、尺寸、布置、配置等方面進(jìn)行了全面優(yōu)化設(shè)計(jì)和改造，使燃燒更充分(殘?zhí)苛拷档?%以上)，使操作維修勞動強(qiáng)度大幅度降低，管線及塔器換熱設(shè)備、蒸汽系統(tǒng)配置更趨于合理，達(dá)到了節(jié)能、安全、環(huán)保、可靠、易操作的功效，為全國在用的固定床造氣爐技能優(yōu)化改造提供了范例。

1 間歇式煤氣發(fā)生爐無功煤耗分析

減少合成氨制氣煤耗的主要途徑是減少“無功”煤耗：①減少殘?zhí)苛?灰渣中含碳量+粉煤)；②盡量減少吹風(fēng)；③減少熱損失。同時(shí)，入爐蒸汽的溫度和量對煤耗有重要影響。

1.1減少殘?zhí)繐p失

如何使殘?zhí)苛孔钌伲孩儆没瘜W(xué)活性好的白煤；②延長燃燒時(shí)間，加長爐體，或降低爐條轉(zhuǎn)速；③穩(wěn)定氣化層適當(dāng)爐溫(防結(jié)疤)，防止溜爐，粒度均勻，控制適當(dāng)爐條轉(zhuǎn)速，適當(dāng)風(fēng)量、風(fēng)壓、布風(fēng)均勻。

1.2減少吹風(fēng)

對間歇式爐而言，要維持制氣狀態(tài)，吹風(fēng)階段是必不可少的。在半水煤氣中配入少量吹風(fēng)氣(僅8.3%)，但是在現(xiàn)實(shí)中，吹風(fēng)+回收在制氣中占用時(shí)間為25%～30%，僅5%之差，煤耗相差60 kg左右。減少吹風(fēng)的有效措施是用盡可能少的空氣維持爐溫，如純氧或富氧制氣就有效保證了爐況正常，又減少了燃燒損失。但間歇式爐用純氧或富氧不現(xiàn)實(shí)，要解決此問題需要采取以下幾點(diǎn)：①延長燃燒時(shí)間使之充分燃燒，加高爐體，同樣風(fēng)量加大爐膛面積；②均勻布風(fēng)；③加強(qiáng)蓄熱減少損失，提高炭層；④減少吹風(fēng)，不強(qiáng)化操作，保持適當(dāng)產(chǎn)氣量。

1.3減少熱損失

事實(shí)上，只要有熱量產(chǎn)生對外熱損失就不可避免。溫度越高，對外熱損失越大，造氣爐也不例外。減少造氣爐熱損失有以下幾點(diǎn)：①降低上、下行煤氣溫度，用盡量低的爐溫操作(保證灰熔點(diǎn)的前提下)，高煤層、灰層加強(qiáng)換熱；②爐子本身有良好蓄熱能力，提高炭層、加強(qiáng)保溫、減少爐子同外界的熱交換；③密封加煤、減少燃燒熱損失、減少熱散失；④少卸灰(含粉煤)，減少熱損失。

1.4入爐蒸汽的溫度和量對煤耗的影響

入爐蒸汽作為氣化介質(zhì)對煤耗主要影響因素之一，蒸汽溫度低，吸熱多，爐溫降低，維持爐溫煤耗高蒸汽量大，爐溫降低，反應(yīng)差，維持爐溫煤耗高，殘?zhí)恳捕啵嗜霠t蒸汽溫度和量對爐溫(即煤耗)影響很大，所以實(shí)際操作中盡量使用過熱蒸汽，提高入爐蒸汽溫度，提高蒸汽分解率，即減少入爐蒸汽量。具體講就是：①用過熱蒸汽；②盡量少用蒸汽；③減少蒸汽上、下行入爐空層蒸汽壓力適當(dāng)；④上下吹比例合理；⑤爐內(nèi)蒸汽分布均勻。

2 爐子改造應(yīng)采取的措施

煤氣爐技術(shù)改造應(yīng)采取措施：①加高爐體。適當(dāng)提高高徑比。②穩(wěn)定炭層。降低爐條轉(zhuǎn)速，保證爐溫，防止溜爐、結(jié)疤。③均勻布風(fēng)。爐膛面積、炭層高度與風(fēng)機(jī)、爐箅匹配。④運(yùn)行負(fù)荷合適。爐子負(fù)荷與后工段匹配，單位面積(體積)產(chǎn)氣量適當(dāng)。⑤減少熱損失。降低上、下行煤氣溫度減少熱損失；減少爐子同外界交換熱量，高壓夾套；減少熱損失：密封加炭，少停爐卸灰(如大灰斗、大旋風(fēng)等)，搞好保溫。⑥加強(qiáng)余熱回收。吹風(fēng)氣回收，采用聯(lián)合過熱器。⑦蒸汽。用過熱蒸汽提高分解率，減少上、下行入爐空層。⑧減少制氣(吹風(fēng))阻力。適當(dāng)加粗管道。

3 措施實(shí)施

根據(jù)無功煤耗分析和應(yīng)采取措施分析，我們在雙錐形造氣爐技術(shù)改造上所做的主要工作如下：①加高爐體，總高度增加到7.2 m，爐體加高后，燃燒時(shí)間延長，蓄熱好，熱損小，爐上、爐下溫度一般在170～210 ℃之間，熱損失明顯減少，消耗降低，返焦減少，帶出物(粉煤明顯減少)，同時(shí)也為下一步燒型煤打好了基礎(chǔ)。②爐體上部采用了錐形結(jié)構(gòu)，使上部空間減少，每臺爐比以前不采用錐形結(jié)構(gòu)節(jié)省空間5.6 m3，使上吹入爐蒸汽和上行煤氣殘余量減少，減少了熱損和能耗，同時(shí)也使上行煤氣、吹風(fēng)氣進(jìn)入上行管道阻力明顯減少。③上、下吹蒸汽管對稱布置直接插到爐體上，入爐蒸汽均勻不偏流，蒸汽直接進(jìn)干餾層和灰層，避免冷凝，熱損失明顯減少，同時(shí)也避免了對上行管和爐體沖刷、腐蝕。④爐子夾套采用錐形結(jié)構(gòu)，使炭層下移時(shí)爐條轉(zhuǎn)速降低，保證炭層穩(wěn)定。采用錐形夾套，使氣化層同外界，熱交換減少，降低熱損。夾套加高0.2 m，避免了氣化層上移掛爐。⑤根據(jù)夾套與灰倉底盤結(jié)構(gòu)，爐底采用了防溜碎渣條和防溜板，防止溜爐，并使用大灰斗、比原灰斗容積增加1倍，使下灰次數(shù)減少一半，灰渣殘?zhí)苛坑稍瓉淼?6%～17%降至目前的7%～10%。⑥旋風(fēng)加高，煙囪直接放到旋風(fēng)頂部上行閥、煙囪閥、回收閥有機(jī)結(jié)合，集中安裝，簡化了工藝，便于檢修，布置更緊湊。 ⑦上行管采用耐磨鑄鐵內(nèi)襯，防止沖刷熱損。 ⑧采用硅酸鋁涂料保溫，降低了熱損失，保溫外壁溫，接近常溫。⑨煤氣顯熱采用聯(lián)合過熱器兩級分級回收，降低了熱損失。 ⑩吹風(fēng)氣回收采用二級除塵，一級燃燒，五級換熱，分別回收高低位能熱量，副產(chǎn)蒸汽實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自給，出口溫度降至120 ℃以下，熱能充分利用，熱損失明顯減少。

4 主要設(shè)備一覽表

主要設(shè)備一覽表見表1所示。

表1 主要設(shè)備一覽表

5 運(yùn)行情況

我公司雙錐形造氣爐自從2008年7月破土動工，2009年7月投運(yùn)，穩(wěn)定運(yùn)行至今。各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，生產(chǎn)安全穩(wěn)定可靠，運(yùn)行數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 造氣爐運(yùn)行數(shù)據(jù)

* 以2#造氣爐為例，造氣爐測定日期為2013年，時(shí)間為上午9：00。

6 存在問題及改進(jìn)措施

在本次改造中，也存在一些問題，有待于我們下一步繼續(xù)完善。

6.1存在問題

①雖然白煤消耗降低不少，但仍然存在著爐況不穩(wěn)、消耗波動情況，班與班之間消耗差別比較大，最好班消耗為980 kg/tNH3，差的消耗在1 150 kg/tNH3以上。②采用變頻調(diào)速，不適應(yīng)新爐子致使?fàn)t條轉(zhuǎn)速過快引起爐況波動。③風(fēng)機(jī)和炭層高度匹配上沒有理論依據(jù)可查，也沒有經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)可借鑒，不利于高徑比的確定。

6.2改進(jìn)措施

①針對班與班之間消耗差別大的情況，引入了精準(zhǔn)管理的理念，如根據(jù)自動加焦機(jī)，每個(gè)循環(huán)下吹時(shí)加1次煤，兩分鐘1個(gè)循環(huán)，每班240個(gè)循環(huán)，計(jì)算出每個(gè)循環(huán)的加煤量，調(diào)整每個(gè)循環(huán)加焦時(shí)間，保證加煤量使消耗穩(wěn)定。②采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，使設(shè)備配置更精確。如統(tǒng)計(jì)不同爐子，炭層、灰層、氣化層數(shù)。據(jù)得出經(jīng)驗(yàn)公式，使風(fēng)機(jī)配置、爐子高徑比計(jì)算有據(jù)可依。

7 結(jié)束語

由于世界各國自然資源和社會條件的不同，具體的能源政策也各不相同，但可以預(yù)料在21世紀(jì)煤炭仍將是世界的主要能源之一。對于我國來說，隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展及人民生活水平的不斷提高，應(yīng)積極進(jìn)行煤氣化的研究，掌握和運(yùn)用國內(nèi)外的先進(jìn)煤氣化及其應(yīng)用技術(shù)，對加快我國實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化有著重要的意義。我們相信，雙錐形半水煤氣發(fā)生爐技術(shù)相對于傳統(tǒng)的半水煤氣發(fā)生爐具有不可比擬的優(yōu)勢，必將在煤氣化領(lǐng)域大放光芒，為氮肥行業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

2013-10-25

崔文科(1981 -)，男，工程師，從事化工技術(shù)開發(fā)與管理工作，電話：15935979768。

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