造氣改造中的幾個(gè)細(xì)節(jié)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(chǎn)中，現(xiàn)在各企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)已明白想提高經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)能降耗，必須關(guān)注造氣技術(shù)更新，設(shè)備改造等。造氣穩(wěn)定，則生產(chǎn)穩(wěn)定，企業(yè)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(shí)候，改造不僅沒達(dá)到預(yù)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(xì)節(jié)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(jīng)過科學(xué)論證和時(shí)間檢驗(yàn)的。φ2 000mm系列爐都是從φ1 980mm擴(kuò)徑而來的，最初只是單純的擴(kuò)徑，沒有同比例增加爐膛高度，造成當(dāng)時(shí)操作困難，消耗偏高，易翻爐等情況。經(jīng)過分析對比，逐漸認(rèn)識到高徑比的重要性，紛紛加高了爐膛的高度，從而穩(wěn)定了操作。但有的企業(yè)在這方面有些盲目，高徑比達(dá)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(shí)浪費(fèi)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(yīng)產(chǎn)生的甲烷增多。

以上都是空程過高而產(chǎn)生的弊病，不論哪種情況，都不希望出現(xiàn)，不僅增加投資，還產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)，在造氣爐技改和擴(kuò)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(jié)而產(chǎn)生掛壁現(xiàn)象。高溫熔融粘結(jié)的現(xiàn)象只有在氣化層位置才能發(fā)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(fēng)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(qū)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(chǎn)生掛壁的現(xiàn)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(yán)重上移這種不正常情況另當(dāng)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(yīng)增加夾套高度。因?yàn)樾兔盒顭嵝暂^差，要提高氣化層厚度，夾套的高徑比1∶1應(yīng)該完全夠用，再高熱損失就大了，影響爐內(nèi)熱平衡。

現(xiàn)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(chǎn)生一定的冷壁效應(yīng)，可以想象熱損失有多大。

目前針對冷壁效應(yīng)，為減少熱損失，開發(fā)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(yīng)，減少了爐內(nèi)熱損失。

2 管道閥門的配置問題

根據(jù)需要合理配置相應(yīng)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(fā)現(xiàn)不根據(jù)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(shí)，多大的管道合適，應(yīng)當(dāng)根據(jù)氣體適宜的流速來決定。生產(chǎn)中，單爐產(chǎn)氣量一定，管道粗了流速慢，系統(tǒng)阻力小，利于節(jié)能降耗，尤其是吹風(fēng)氣阻力更不能大，以減少吹風(fēng)氣中的CO2還原反應(yīng)，減少吹風(fēng)氣中的CO含量。但是，管道過于增大，不僅對氣化反應(yīng)不好，而且需要配置相應(yīng)的閥門，隨之而來的是油系統(tǒng)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(nèi)即可滿足需要。

（1）蒸汽 低壓蒸汽設(shè)計(jì)最大流速≤50m／s，減壓后流速應(yīng)在15～25m／s之間。

（2）空氣 吹風(fēng)時(shí)空氣流速應(yīng)在9～14m／s之間。

（3）吹風(fēng)氣 出爐后吹風(fēng)氣流速應(yīng)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(jù)產(chǎn)氣量計(jì)算出管道配置，再配置相應(yīng)的閥門即可。

3 灰盤和爐箅問題

3.1 灰盤擴(kuò)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(zhì)換成鑄鋼材質(zhì)，增大爐條機(jī)。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(kuò)大了中間風(fēng)箱。灰盤擴(kuò)徑的目的有以下。

①增加灰渣過渡區(qū)，減少灰渣中的有效殘?zhí)悸剩M(jìn)一步降低煤耗。

②延長爐底運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備更換周期，降低因更換設(shè)備而影響生產(chǎn)的各項(xiàng)費(fèi)用。

③降低入爐風(fēng)速。

但某廠在改造φ2 800mm配置φ3 200mm的灰盤，外防流200mm，中間風(fēng)箱是1 400mm以后，實(shí)際運(yùn)行中卻是不盡人意。從運(yùn)行情況來看，爐況不易穩(wěn)定，與未更換爐相比，下渣含碳量較多，經(jīng)多次調(diào)整，效果不明顯。

處理經(jīng)過 針對經(jīng)常出現(xiàn)翻爐、風(fēng)壓高，下黑炭現(xiàn)象的爐況，采取拉滅處理，最后打開看時(shí)，均是爐內(nèi)結(jié)成了環(huán)形疤塊（緊依偎夾套），中間低，周圍高。重新點(diǎn)爐投運(yùn)后，4～5天的時(shí)間，就又出現(xiàn)上述情況，如此反反復(fù)復(fù)。

（1）問題分析

筆者經(jīng)過認(rèn)真調(diào)查，認(rèn)為加大灰盤的技改思路是正確的，之所以出現(xiàn)這樣的問題，主要是與生產(chǎn)工藝不適應(yīng)。

①排渣不暢。當(dāng)初φ1 980mm造氣爐配套φ2 820mm灰盤，灰渣過渡區(qū)是420mm；從理論上來講，灰渣過渡區(qū)在400mm（全動態(tài)）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(qū)是410mm左右，雖然在最佳理論值之內(nèi)，但不是全動態(tài)（外防流），往渣箱出渣不完全靠灰犁和灰盤配合，外防流區(qū)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(qū)就在460mm左右，有些偏長。而大多數(shù)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(shè)計(jì)不配套。對于塊煤和型煤摻燒工藝，在每個(gè)循環(huán)加煤過程中，由于塊煤是不規(guī)則形狀，且粒度較小，在整個(gè)燃料層中，始終處于爐中間狀態(tài)。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(huán)區(qū)通風(fēng)順，中心區(qū)通風(fēng)偏少的現(xiàn)象。

底盤風(fēng)口是φ1 400mm，從理論上來講，減緩了吹風(fēng)流速，使吹風(fēng)階段的帶出物減少，不易翻爐，這樣也同時(shí)增加了邊風(fēng)的風(fēng)量。但由于摻燒原因，爐內(nèi)燃料層是中間阻力大，周圍過風(fēng)順，形成爐內(nèi)外環(huán)風(fēng)大，產(chǎn)生了邊際效應(yīng)，致使?fàn)t周圍先結(jié)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(cè)重于增加中風(fēng)及內(nèi)環(huán)風(fēng)強(qiáng)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(wěn)定，下渣情況明顯好轉(zhuǎn)。外防流120mm渣偏硬，無外防流渣偏碎，100mm三臺爐適中，比沒有擴(kuò)大灰盤的殘?zhí)悸蕼p少2%～3%。同時(shí)也說明外防流在100mm，灰渣過渡區(qū)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(yùn)行得是否穩(wěn)定，消耗是否正常，和爐箅有很大的關(guān)系，可以說是直接影響煤耗的關(guān)鍵設(shè)備。

（1）爐箅首先布風(fēng)要合理。布風(fēng)合理均勻是檢驗(yàn)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(fēng)均勻，爐膛越大，布風(fēng)越不易均勻。

（2）風(fēng)箱擴(kuò)徑要和爐箅配套。理論上，最下層出來的風(fēng)到水夾套內(nèi)壁，氣體有趨壁習(xí)性，風(fēng)到夾套內(nèi)壁后，易順著夾套壁形成邊壁效應(yīng)，所以這層布風(fēng)系數(shù)應(yīng)相對小些，如果中間風(fēng)箱入爐風(fēng)口也擴(kuò)大，更要注意這樣的問題，避免因配置不當(dāng)造成外環(huán)區(qū)風(fēng)量過大，致使?fàn)t內(nèi)結(jié)塊結(jié)疤。

（3）爐箅通風(fēng)面積要大。通風(fēng)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(diào)節(jié)上有調(diào)節(jié)余地，操作上有操作彈性。

（4）爐箅高度適合。隨著爐型擴(kuò)大，高徑比也隨著增加，爐箅高度和層數(shù)也要相應(yīng)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(shù)越多，在通風(fēng)面積一定的條件下，風(fēng)速愈低，布風(fēng)愈均勻。個(gè)人認(rèn)為，φ2 600mm系列爐爐箅應(yīng)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(yīng)在1 650mm左右，可選七層六邊爐箅；φ3 000～φ3 200mm爐爐箅應(yīng)在1 700mm左右，可選八層六邊爐箅。

4 結(jié) 語

造氣節(jié)能改造，本來是一件非常好的事情，但若細(xì)節(jié)問題沒把握好，就達(dá)不到預(yù)期效果，不但浪費(fèi)投資，有時(shí)還適得其反。所以，在改造過程中一定要充分認(rèn)識到細(xì)節(jié)的重要性，這樣才能改造成功，企業(yè)才能獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。