再論煤氣爐穩(wěn)優(yōu)運(yùn)行的五個(gè)重點(diǎn)

再論煤氣爐穩(wěn)優(yōu)運(yùn)行的五個(gè)重點(diǎn)周仕斌、王兆年、吳忠玲、田守國(guó)（沂源化肥廠）摘要：精加工使煤質(zhì)又一次提高，先抓穩(wěn)固，從穩(wěn)中尋求優(yōu)化，找準(zhǔn)癥結(jié)，全方位考慮，有創(chuàng)新才有新突破。本文在吸取了前人體會(huì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我廠在生產(chǎn)實(shí)踐中的探究與造氣理論上的鉆研，以新的觀點(diǎn)再探討這幾個(gè)老咨詢題。關(guān)鍵詞：原料煤精加工從穩(wěn)中尋優(yōu)科學(xué)治理為了進(jìn)一步提高煤氣爐的生產(chǎn)能力，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)優(yōu)運(yùn)行，并達(dá)到高產(chǎn)、低耗、優(yōu)質(zhì)之目的。第一要提高煤的入廠質(zhì)量和加工選擇質(zhì)量。固定碳、化學(xué)活性、機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)固性、灰熔點(diǎn)等指標(biāo)入廠前要嚴(yán)格把關(guān)，力求提高；揮發(fā)分、硫、矸石等雜質(zhì)要力求降低。這兩大項(xiàng)供應(yīng)、質(zhì)檢等部門要作為工作的重中之重。揮發(fā)分、硫含量高的煤，其機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)固性都專門低，產(chǎn)生的氣體中甲烷、硫化氫、焦油的含量都專門高，專門是離煤的產(chǎn)地較遠(yuǎn)的地區(qū)，更要采購(gòu)優(yōu)質(zhì)煤（有的地區(qū)入廠煤的運(yùn)費(fèi)比煤的價(jià)格要高）。煤的有效成分是其中所含的碳，固定碳含量有高有低，如購(gòu)進(jìn)碳含量為80%的塊煤，就比購(gòu)進(jìn)碳含量為70%的塊煤少運(yùn)來了10%的廢渣，運(yùn)費(fèi)自然也就降低了10%。兩種煤的差價(jià)差不多被節(jié)約的運(yùn)費(fèi)所抵消，而且生產(chǎn)中多向爐內(nèi)加入廢渣，消耗了爐內(nèi)熱量，還要白費(fèi)動(dòng)力排出，也縮短了設(shè)備使用壽命。氣化過程中采納劣質(zhì)煤與優(yōu)質(zhì)煤的制氣效率是大不相同的，因此講采納劣質(zhì)煤造氣，只能是在就地取材的條件下應(yīng)用。入爐煤的分級(jí)按國(guó)標(biāo)要求（大塊50-100mm、中塊25-50mm、小塊13-25mm）執(zhí)行，并要分類存放，分級(jí)消化利用。不分粒度大小混煤制氣的方法是不可取的，也是造成爐況不穩(wěn)和煤耗高的緣故之一。大小塊煤同時(shí)入爐，使?fàn)t內(nèi)床層阻力不平均，造成火層分布不平均，對(duì)煤氣爐的產(chǎn)氣量和氣體質(zhì)量都有較大阻礙。另外，入爐煤的粒度不統(tǒng)一，其氣化速度也不一致。小塊煤已熔結(jié)成塊，而大塊煤還沒有燃盡就被拉入灰層，有的被熔渣所包裹，灰渣疤塊中包有可燃物也與入爐煤粒度不平均有關(guān)，不完全是下吹風(fēng)量過大所至。其次，不分粒度大小混燒的方法，還會(huì)造成入爐煤粒度變化頻繁，爐內(nèi)工況也隨之波動(dòng)。在其它工藝條件不變的條件下，入爐煤粒度突然變大使?fàn)t內(nèi)床層阻力突然變小，空氣流速提高，炭層蓄熱能力下降，火層上移，熱缺失增大，上行溫度升高，這種狀態(tài)下煤氣爐的產(chǎn)量和質(zhì)量都下降了，而煤耗升高了；反之煤粒度突然變小，床層阻力突然升高，爐溫難提，氣化強(qiáng)度隨之變小，還易造成局部吹翻，使氣化條件被破壞。如此反復(fù)，使工藝指標(biāo)無法找出最佳點(diǎn)。煤氣爐無法實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷、長(zhǎng)周期穩(wěn)固運(yùn)行，工藝只能隨煤質(zhì)變化而調(diào)整，最終帶來的是生產(chǎn)的波動(dòng)和煤耗的升高。煤場(chǎng)治理要以服務(wù)于造氣生產(chǎn)為宗旨，第一嚴(yán)把白煤的入廠質(zhì)量關(guān)，同時(shí)抓好加工和分級(jí)，做到精加工、細(xì)選擇。一定要把粒度、矸石、煤粉等對(duì)爐況有阻礙的不利因素在爐外消化。煤場(chǎng)治理責(zé)任重大，必須選派明白造氣工藝又有高度責(zé)任心的人負(fù)責(zé)治理。入爐煤分級(jí)利用是造氣技術(shù)進(jìn)展的新趨勢(shì)，并已有部分廠家領(lǐng)先應(yīng)用，節(jié)能成效十分顯著，其具體實(shí)施方法是，將入爐煤分級(jí)選擇，分級(jí)存放，然后將煤氣爐單爐作適應(yīng)于一種粒度的相應(yīng)改造，如爐箅、破渣條、防流圈等，如此單爐專門消化一種粒度的煤，工藝條件依照單爐原料粒度作相應(yīng)調(diào)整，做到了入爐原料粒度統(tǒng)一，而且穩(wěn)固。如此氣化速度統(tǒng)一，工藝條件容易確定，操作操縱和治理的難度都變小了，有利于爐內(nèi)工況的穩(wěn)固和煤耗的降低，從而使造氣水平得到進(jìn)一步提高。2選擇合理的炭層高度并操縱其穩(wěn)固，從穩(wěn)固中尋求優(yōu)化煤氣爐運(yùn)行的穩(wěn)固與否，直截了當(dāng)阻礙合成氨系統(tǒng)生產(chǎn)的穩(wěn)固與成本的高低。而爐內(nèi)的氣化條件，除受原料狀況的阻礙外，又取決于爐內(nèi)的反應(yīng)溫度、蓄熱條件、操縱方法是否合理等。對(duì)煤氣爐的操縱要以實(shí)現(xiàn)高限氣化溫度為目標(biāo)，高溫氣化條件下爐內(nèi)顯現(xiàn)部分疤塊是難免的。在這種氣化條件下，就要求應(yīng)用的爐箅除了有科學(xué)合理的布風(fēng)功能外，還要有較強(qiáng)的破渣排灰能力，以利于氣化反應(yīng)在煤的極限溫度下甚至局部已超過煤的熔點(diǎn)的氣化條件下進(jìn)行。應(yīng)用高效爐箅也是當(dāng)前造氣節(jié)能的一項(xiàng)有效措施。在適宜的、穩(wěn)固的入爐蒸汽用量的前提下，必須保證每一個(gè)循環(huán)都要有足夠的、穩(wěn)固的吹風(fēng)率。實(shí)現(xiàn)煤氣爐氣化層溫度和其它各項(xiàng)工藝條件的穩(wěn)固，必須從選擇合理的和操縱穩(wěn)固的炭層高度入手。實(shí)現(xiàn)了炭層高度穩(wěn)固，“四穩(wěn)操作法”中的其它三項(xiàng)才有可能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固。同一型號(hào)的煤氣爐，炭層高度也不應(yīng)統(tǒng)一數(shù)值，因?yàn)楦鱾€(gè)廠家在設(shè)備配置、流程特點(diǎn)、原料特性等方面都有不同的之處，全然無法統(tǒng)一高度，各自應(yīng)當(dāng)依照本廠實(shí)際情形進(jìn)行選擇。第一選擇合理的高度并嚴(yán)格操縱其穩(wěn)固才能進(jìn)一步對(duì)其它各項(xiàng)工藝進(jìn)行優(yōu)化操縱。煤氣爐優(yōu)化操縱的主題是求得一個(gè)有利于蒸汽分解和CO2還原的氣化條件，而形成這一條件：一是要有高爐溫，二是要擴(kuò)大氣化反應(yīng)面積，三是要操縱合理的火層位置。要使火層向炭層下部集中，要操縱低爐面溫度，使熱量集中在氣化層，從而氣化層增厚，熱缺失少，氣化強(qiáng)度高，這才是擴(kuò)大了有效的氣化反應(yīng)面積。若探火時(shí)顯現(xiàn)火層較厚，但火棍上顯示的火層呈竹節(jié)狀，這屬于火層被拉長(zhǎng)拉散，熱量不集中，火層雖厚但氣化效率差。實(shí)際生產(chǎn)中，并不是提高了炭層高度氣化層厚度就會(huì)增高，良好的蓄熱狀態(tài)并不是由于有較高的炭層而形成，而是由于吹風(fēng)效率高，火層位置操縱合理，熱量集中而形成。然而低炭層操作，炭層低到什么程度為合理，目前沒有準(zhǔn)確界定。實(shí)踐證明實(shí)行任何操作法都要有一個(gè)合理的限度，不能走向極端，如炭層操縱過低，無法適應(yīng)高負(fù)荷吹風(fēng)，炭層內(nèi)各層區(qū)無法平均分布，氣化強(qiáng)度也就無法提高。通過炭層的空速快、副反應(yīng)減少，吹風(fēng)占用的時(shí)刻就短，然而要提高空速不能采納降低炭層的方法，應(yīng)采納高效鼓風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)性能的優(yōu)劣直截了當(dāng)阻礙煤氣爐的產(chǎn)量和質(zhì)量，對(duì)煤耗的高低也有專門大阻礙，單爐發(fā)氣量的提高與風(fēng)機(jī)性能的提高總是同步的。風(fēng)機(jī)性能差不多越來越受到化肥行業(yè)的重視。那么風(fēng)機(jī)能力提高了，是不是必須操縱高炭層來適應(yīng)高風(fēng)量哪？一樣認(rèn)為不操縱高炭層，炭層就會(huì)被吹翻，然而通過多年生產(chǎn)實(shí)踐證明，炭層吹翻不完全是炭層低造成的，在爐內(nèi)顯現(xiàn)偏灰、掛爐，灰層過厚時(shí)炭層越高越容易吹翻，這就證明適應(yīng)高風(fēng)量并不一定要操縱高炭層，關(guān)鍵是操縱合理的灰層厚度，從而操縱氣化層始終穩(wěn)固在炭層下部。床層內(nèi)各層區(qū)分布處于穩(wěn)固狀態(tài)，而達(dá)到如此狀態(tài)還要求炭層高度絕對(duì)穩(wěn)固，入爐煤粒度要平均，煤粉要篩凈。在這種條件下操縱中炭層或略低的炭層也能適合高風(fēng)量操作。從以上分析看出，炭層高度的確定，必須依據(jù)本廠的風(fēng)機(jī)能力、原料特點(diǎn)、流程特點(diǎn)以及生產(chǎn)負(fù)荷大小而定，同時(shí)第一要正確認(rèn)識(shí)炭層高度與蓄熱能力的關(guān)系。炭層高度選定后，就成為造氣的一項(xiàng)要緊工藝指標(biāo)，要力求穩(wěn)固。采納人工加煤時(shí)，在每一次加煤前必須量爐上空程，及時(shí)了解其變化情形及時(shí)調(diào)劑，要制定定時(shí)下灰制度，并規(guī)定專門情形下，必須增加下灰次數(shù)，保證爐內(nèi)排灰通暢，穩(wěn)固炭層是穩(wěn)固爐況的先決條件，也是保證爐內(nèi)物料平穩(wěn)的重要環(huán)節(jié)。目前，有相當(dāng)一部分中小化肥廠都應(yīng)用了雙密封的自動(dòng)加焦機(jī)、布料筒固定了爐內(nèi)炭層的高度，實(shí)現(xiàn)了不停爐加煤，使固定層煤氣爐真正實(shí)現(xiàn)了炭層的固定，調(diào)劑布料筒的長(zhǎng)短就調(diào)劑了炭層高度的高低，從而炭層高度操縱和治理上的難度降低，有利于穩(wěn)固爐況，提高發(fā)氣量和降低消耗。這種加煤機(jī)確實(shí)有較高的應(yīng)用價(jià)值，值得推廣應(yīng)用。3穩(wěn)固氣化層溫度操縱合理的火層位置爐內(nèi)反應(yīng)溫度的高低是生產(chǎn)操縱中的一個(gè)要緊方面，而爐內(nèi)氣化層溫度受氣化層位置的阻礙專門大?；饘游恢玫恼{(diào)整，要緊是靠調(diào)整灰層厚度和調(diào)劑上下吹比例來完成的。上下吹比例分配的合理與否，直截了當(dāng)阻礙爐內(nèi)氣化條件，對(duì)產(chǎn)氣量和煤耗都有專門大阻礙?；貞浗?0年造氣技術(shù)的進(jìn)展，上下吹分配比例的變化總是與造氣技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)水平的提高保持同步。70年代絕大部分廠都有如此一條規(guī)程“上吹蒸汽必須大于下吹蒸汽，否則就會(huì)造成結(jié)疤”，在這種工藝條件下，沒有設(shè)燃燒室的煤氣爐，爐上溫度在500-600℃，當(dāng)時(shí)的單爐發(fā)氣量一樣都在4000m3/h以下。70年代末南方部分廠家采納了上吹蒸汽急短，下吹蒸汽慢長(zhǎng)的操作方法，在當(dāng)時(shí)條件下成效較為顯著，這時(shí)上下吹比例已向多下吹方向進(jìn)展。80年代初，山東壽光化肥廠領(lǐng)先成功應(yīng)用了多下吹制氣法，下吹比例增加到了45%，同時(shí)下吹蒸汽流量也比上吹蒸汽流量加大20%-30%。這次工藝變化使造氣生產(chǎn)水平再一次提高，并專門快在全國(guó)產(chǎn)生了專門大阻礙?，F(xiàn)在分析當(dāng)時(shí)的多下吹制氣能夠看出，其是在小爐型、小風(fēng)機(jī)、煤質(zhì)好、負(fù)荷輕的條件下實(shí)現(xiàn)的。從那時(shí)起，造氣技術(shù)通過十幾年的進(jìn)展，到今天又有許多新的突破，其中高強(qiáng)度吹風(fēng)、低爐面溫度、薄灰層高爐下溫度、多下吹、短循環(huán)等操作方法在煤氣爐上的應(yīng)用，使?fàn)t內(nèi)氣化條件實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度氣化，超穩(wěn)固運(yùn)行，使造氣技術(shù)水平又得到了專門大的提高，單爐發(fā)氣量一樣在7000m3/h以上。在這種工藝條件下，爐溫波動(dòng)小，為了操縱爐面溫度和火層位置，加大下吹蒸汽用量，不但可不能降低蒸汽分解率，而且還會(huì)提高蒸汽分解率。原先以為下吹蒸汽用量大會(huì)使蒸汽分解率降低的看法是針對(duì)當(dāng)時(shí)大循環(huán)低負(fù)荷而言的。新的工藝條件下，由于爐溫波動(dòng)小，下吹時(shí)期氣化層內(nèi)有較高的溫度，下吹蒸汽入爐后經(jīng)還原層時(shí)已有部分蒸汽分解，未分解的蒸汽由于吸取了還原層內(nèi)的熱量，溫度得到了提高，更加快了進(jìn)入氧化層后的分解速度，因此在新的工藝條件下，下吹時(shí)期的蒸汽分解率不低于上吹時(shí)期。多下吹制氣，由于火層被操縱在炭層下部，熱缺失少，熱量集中，火層增厚且溫度升高，床層內(nèi)形成良好的蓄熱狀態(tài)，煤在高溫條件下氣化反應(yīng)速度加快，氣化強(qiáng)度提高，返焦率降低。然而任何操作操縱手段都要嚴(yán)格把握尺度，不能走向極端，絕不能使火層嚴(yán)峻下移。在確定爐下工藝時(shí)，要綜合考慮以下幾個(gè)方面：A）單爐生產(chǎn)負(fù)荷的輕重；B）爐箅的布風(fēng)性能和破渣排灰能力及爐箅的材質(zhì)；C）風(fēng)機(jī)性能；D）原料的狀況和特性等?？傊?，要切合本廠實(shí)際，如單爐頂機(jī)臺(tái)數(shù)多，須進(jìn)一步提高單爐發(fā)氣量，應(yīng)采納薄灰層高爐下溫度的操作法；負(fù)荷較輕無須強(qiáng)化生產(chǎn)時(shí)，爐下溫度就不須操縱過高，爐下溫度過高縮短爐底設(shè)備的使用壽命，下行氣體溫度過高同樣也增加了熱缺失。據(jù)了解，個(gè)不廠操縱火層嚴(yán)峻下移，無灰層運(yùn)行，爐箅上部燒熔變形，下部斷裂，一臺(tái)爐箅壽命不足半年，煤氣爐變成了煉鋼爐，因此講高爐下溫度只是一個(gè)相對(duì)的概念。合理的多下吹制氣是節(jié)煤的措施，在多下吹條件下，爐上溫度得到了有效操縱，使之漲幅慢，從而延長(zhǎng)了加煤周期，煤在爐內(nèi)停留時(shí)刻延長(zhǎng)，得到了充分氣化，返焦率降低，顯熱缺失和潛熱缺失都減少了，因此使煤耗得以降低。提高爐下溫度就必須操縱薄灰層，工藝確定后爐下溫度必須操縱穩(wěn)固，否則氣化層隨灰層的厚薄而上下移動(dòng)，氣化條件也隨之變化。另外，多下吹制氣不能操縱灰層過厚，否則就會(huì)造成氣化層內(nèi)局部或大面積熔結(jié)，使?fàn)t況惡化?？傊?，上下吹比例的分配要緊以將火層操縱在所要求的位置為動(dòng)身點(diǎn)。要以實(shí)現(xiàn)低爐面溫度和薄灰層條件下的高爐下溫度為調(diào)整的目標(biāo)，也就講明操縱火層位置的要緊手段是調(diào)整上下吹比例。4吹風(fēng)時(shí)刻與煤氣爐的負(fù)荷人們適應(yīng)將吹風(fēng)時(shí)刻的長(zhǎng)短稱為負(fù)荷的大小，實(shí)際上煤氣爐氣化強(qiáng)度的輕重盡管與吹風(fēng)時(shí)刻的長(zhǎng)短有直截了當(dāng)?shù)年P(guān)系，然而煤氣爐氣化強(qiáng)度的高低和發(fā)氣量的大小，并不完全取決于吹風(fēng)時(shí)刻的長(zhǎng)短。煤氣爐的負(fù)荷是一個(gè)系統(tǒng)性的并多處關(guān)聯(lián)的咨詢題，如火層位置選擇不合理，火層上移，床層內(nèi)的蓄熱條件就差，熱缺失大。此條件下吹風(fēng)時(shí)刻較長(zhǎng)，因爐內(nèi)蓄熱條件差，吹風(fēng)氣帶走熱量多，單爐產(chǎn)量并不高；相反，如按新的造氣操作法，采納薄灰層操作，由于爐內(nèi)形成了良好的蓄熱條件，在同樣吹風(fēng)時(shí)刻的條件下，單爐的產(chǎn)氣量和氣質(zhì)都明顯提高。另一個(gè)方面是吹風(fēng)絕對(duì)不能過量，過量吹風(fēng)不但不能提高爐溫，相反降低了氣化層溫度，因氣化層溫度的升高受白煤熔點(diǎn)的限制，溫度達(dá)到熔點(diǎn)后吹風(fēng)延長(zhǎng)爐溫也可不能再升高，在此條件下，由于過量空氣從氣化層通過，帶走了部分熱量，同時(shí)使火層上移，上氣道溫度升高，上火掛爐現(xiàn)象也由此而產(chǎn)生。一個(gè)循環(huán)中吹風(fēng)過量的越多，爐溫的波動(dòng)也就越大，波動(dòng)的上限不變而下限越低。據(jù)了解，現(xiàn)在依舊有一部分廠在犯此錯(cuò)誤，在這種條件下，蒸汽分解率低，專門是下吹末期蒸汽差不多上不分解，通入的蒸汽只是在降爐面溫度。在這種條件下灰渣可燃物含量并不高，因此講單就灰渣可燃物含量高低論煤的利用率是片面的。過量吹風(fēng)只能造成顯熱缺失，造成熱量的利用率低。過量吹風(fēng)使?fàn)t內(nèi)的熱量在放熱時(shí)期造成了大量白費(fèi)，爐況操縱難度加大，煤耗升高，發(fā)氣量降低?！皬?qiáng)風(fēng)短吹”自提出那個(gè)操作方法通過了多年造氣實(shí)踐的驗(yàn)證，不但沒有被搏倒，而且得到了進(jìn)一步進(jìn)展。近幾年的趨勢(shì)是風(fēng)機(jī)性能不斷提高，風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓、風(fēng)速還須要求進(jìn)一步提高。風(fēng)量由18000-24000-30000-36000-42000m3/h等，逐步升級(jí)，專門是應(yīng)用了雙密封式加煤機(jī)的企業(yè)，要求配置風(fēng)機(jī)時(shí)，比人工加煤時(shí)要增加3000m3/h來克服滿料操作所增加的阻力。選擇高性能風(fēng)機(jī)，必須配用布風(fēng)合理的爐箅，依照風(fēng)機(jī)性能、原料狀況、加煤方式等條件，應(yīng)用專用爐箅是目前造氣技術(shù)進(jìn)展的走向之一，應(yīng)用高效風(fēng)機(jī)和專用爐箅是有效的節(jié)能措施。綜上分析看出，提高煤氣爐生產(chǎn)能力，第一要處理好吹風(fēng)效率、床層蓄熱條件以及熱效率的關(guān)系。要操縱好爐內(nèi)的熱量平穩(wěn)和物料平穩(wěn)，解決好吹風(fēng)與制氣、上吹與下吹的矛盾，依照具體情形綜合量