固定床煤氣爐不可能被淘汰 應(yīng)繼續(xù)發(fā)展

杜始南

(江西昌昱實(shí)業(yè)有限公司,江西南昌 330013)

煤有褐煤、煙煤、無煙煤。煤礦開采出來的煤有大塊、中塊、小塊、煤粉之分。每一品種、粒度的煤又有不同的結(jié)渣性、煤灰熔融性、灰熔點(diǎn)、冷強(qiáng)度、熱裂性。為經(jīng)濟(jì)合理利用煤炭資源,煤氣化技術(shù)主要分塊煤(包括型煤)固定床氣化、籽煤流化床氣化、粉煤氣流床氣化三種。

我國是一個(gè)煤炭大國。三種類型的煤氣化裝置在國內(nèi)都有運(yùn)行,并且都在運(yùn)行中繼續(xù)發(fā)展。例如,氣流床技術(shù)的SHELL爐、GSP爐、航天爐、德士古爐,流化床技術(shù)的恩德爐、灰熔聚爐,固定床技術(shù)的間歇?dú)饣癄t、間歇連續(xù)兩用爐、純氧連續(xù)氣化爐。

由于固定床間歇?dú)饣谠鞖廛囬g有煙囪排放吹風(fēng)煙氣,下灰煙塵飛揚(yáng),因此,國家發(fā)改委要求逐步淘汰間歇塊煤氣化。但是固定床煤氣化技術(shù)因?yàn)檠b置建設(shè)投資少、原料來源豐富、氣化成本較低、操作管理容易以及它的連續(xù)化、型煤化、污染資源化、操作管理自動化水平迅速進(jìn)步,使得固定床煤氣化技術(shù)毫無退出之意。

實(shí)際上,固定床連續(xù)氣化出口煤氣溫度和灰渣排出溫度均較低。這就奠定了該技術(shù)運(yùn)行成本較經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)。這是固定床氣化原理決定的。

而且,企業(yè)規(guī)模也始終有大中小之分,中小規(guī)模的企業(yè)也絕不可能完全滅絕,所以,固定床煤氣化技術(shù)在我國永遠(yuǎn)不會被淘汰。

1 固定床煤氣化技術(shù)原理

無論是氣流床、流化床、固定床,煤氣化的原理都一樣。主要化學(xué)反應(yīng)式都是以下幾個(gè):

三者技術(shù)原理的差別主要在氣化床層的大小和溫度的高低。由此,產(chǎn)生了適合各種煤氣化技術(shù)的氣化爐以及適應(yīng)各種煤氣化技術(shù)的氣化前備煤裝置和氣化后除塵、換熱裝置等工藝設(shè)備。

固定床氣化爐的氣化火層非常集中,總是處在爐箅或噴嘴附近。這是因?yàn)楣潭ù矁?nèi)煤炭的位置是固定的。首先,氣化火層進(jìn)行氣化反應(yīng)(1)時(shí)的速度非常快速。反應(yīng)(2)、(3)、(4)比起反應(yīng)(1)雖然慢得多,但也是緊跟的。有效的氣化反應(yīng)只發(fā)生在氣化火層。其次,固定床爐內(nèi)的熱交換主要是輻射傳熱,煤炭和灰渣的黑度大、衰減快,造成高溫氣化火層正常情況下是跑不出去的。因此,固定床造氣爐的爐體不用太高,爐出口煤氣、爐排出灰渣的溫度都比較低,氣化火層的熱損失比較少,煤氣除塵、降溫的能量消耗也都比較少。雖然固定床用的煤化學(xué)活性最差,但它的比煤耗、比氧耗在三種工藝中卻是最低的。

2 固定床煤氣化技術(shù)發(fā)展中急需糾正的一些技術(shù)要點(diǎn)

我國固定床煤氣化技術(shù)可以說是代表了世界水平的。但目前看來工藝操作各有說法,消耗水平和發(fā)氣能力差距極大,技改的方向眾說紛紜。茲將固定床氣化技術(shù)的幾個(gè)工藝設(shè)備問題,結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)進(jìn)行簡單地分析,供大家參考。

2.1 高徑比的問題

造氣爐引進(jìn)高徑比概念實(shí)際上是很牽強(qiáng)的,有些人甚至鼓吹高徑比應(yīng)超過2。顯然,這些人是忘記了固定床的床層是固定的這一前提了。因?yàn)槊旱臍饣磻?yīng)只在高溫區(qū)發(fā)生,煤的溫度在800℃以下時(shí),氣化反應(yīng)已經(jīng)沒有實(shí)際效果。根據(jù)固定床煤氣化技術(shù)原理,固定床的氣化火層最高溫度區(qū)不會超出爐箅風(fēng)帽頂100～200 mm高,你把爐子做得那么高,不是給氣化火層往上移創(chuàng)造條件了么。氣化火層上移,煤氣帶出熱增多,煤耗會急劇上升。有人說氣化爐高度提高,單爐貯煤容積增加,可以相應(yīng)增加炭層高度和渣層厚度,有利于降低造氣爐的煤氣溫度、提高蒸汽分解率,對造氣爐的負(fù)荷、消耗和氣質(zhì)均有利。這些說法是不準(zhǔn)確的。原因如下。

(1)炭層高度和渣層厚度增加對降低煤氣溫度作用甚微,原因是煤和渣的導(dǎo)熱系數(shù)都只有零點(diǎn)幾,而氣體的導(dǎo)熱系數(shù)則只有零點(diǎn)零幾,靠氣固兩相對流傳熱,交換不了多少熱量。

(2)蒸汽的分解只在高溫的氣化火層有效進(jìn)行,熱炭層和灰渣層再高再厚都對它不起作用。

(3)由于炭層高度和渣層厚度增加,造成氣化劑進(jìn)出氣化火層的阻力增大,對造氣爐的負(fù)荷只會不利不會有利。

(4)由于給氣化火層上移創(chuàng)造了條件,使得煤耗只會增加。

(5)氣質(zhì)還有可能降低,比如,對間歇?dú)饣鞒虂碚f,提高造氣爐高度會引起吹風(fēng)氣中CO含量升高。制氣時(shí)還會造成煤氣中甲烷含量增加。

2.2 固定床爐系統(tǒng)的中氮流程和小氮流程

現(xiàn)在意義上的中氮流程指有燃燒室、三通閥、洗氣箱、高煙囪和傾斜廢熱鍋爐的流程,是原化工部45 kt/a合成氨造氣車間的定型設(shè)計(jì)。而小氮流程指的是裝置配置在小型基礎(chǔ)上造氣爐爐膛卻已改大,配套管道閥門相應(yīng)變得比較緊湊,吹風(fēng)煙氣二次燃燒搬到了吹風(fēng)煙氣余熱回收工號的,氣化后除塵、降溫配置簡化并全盤學(xué)來中氮自動化程度高的那部分技術(shù)的優(yōu)化流程。

不消說,現(xiàn)在的小氮流程要強(qiáng)于中氮流程。因?yàn)?實(shí)質(zhì)上它是中氮流程的優(yōu)化。

2.3 小氮煤耗為什么比中氮低

煤耗低的原因是制氣時(shí)間利用率高和氣化火層熱損失減少。

氣化反應(yīng)始終是只在氣化火層進(jìn)行的。由于送進(jìn)氣化劑和移出煤氣的時(shí)間縮短,自然就提高了氣化火層制氣時(shí)間利用率,使單位時(shí)間煤氣產(chǎn)量增加,煤耗也就下降了。況且小氮有爐頂閥,小氮的爐上空間(氣化火層到爐頂閥之間的總空間)小,爐下空間相應(yīng)小(中央風(fēng)筒小,褲衩管短小,一次風(fēng)閥、下行閥挨爐體近)。要理解這一點(diǎn),必須明白氣化劑是怎么進(jìn)爐的,煤氣又是怎么出爐的。氣體進(jìn)出氣化火層,首先是充滿空間,然后是充夠空間壓力到該壓力足以克服炭層或灰渣層的阻力才能來到氣化火層或走出氣化火層。這個(gè)過程是需要時(shí)間的。比起氣化火層反應(yīng)速度快得無法計(jì)量來,氣流進(jìn)出氣化火層所花的時(shí)間則是慢到完全可以計(jì)量。也就是說可控制。氣流進(jìn)出時(shí)間控制得短,制氣時(shí)間利用率就高。

氣化火層熱損失的多少主要在于煤氣和灰渣離開氣化火層,或者說走出爐口、走出灰斗帶出熱量是多還是少。一般來說,各家爐體散熱、夾套鍋爐吸熱、灰渣排出量顯然都差不了多少。所以氣化火層熱損失的多少主要看煤氣和吹風(fēng)煙氣顯熱、吹風(fēng)煙氣潛熱、灰渣殘?zhí)肌４巳?xiàng)中最重要的是煤氣顯熱。也就是說看上下行煤氣溫度,因?yàn)樗暮瑹崃孔疃唷Ｐ〉獜S爐上下溫度≤300℃,中氮廠卻高得多。所以中氮煤耗高得多。

2.4 許多中氮廠為什么紛紛拆除大爐改上小爐

大爐改小爐實(shí)在是很不科學(xué)的舉措。這樣一來,浪費(fèi)了土地資源又浪費(fèi)了廠房,嚴(yán)重影響了后工序的負(fù)荷。這些人可能是看見小氮廠煤耗低想學(xué)習(xí)小氮,以為爐子小煤耗就低,不懂得固定床煤氣化的基本原理。一些廠改了一臺試了試,并沒有效果,就收手不改了,還算好。例如貴州化肥廠。一些廠一下子全部由中型爐改成小爐,跨了,工廠倒閉了。例如原平化肥廠。

問題的嚴(yán)重性還在于,迄今為止許多人對固定床煤氣化的技術(shù)原理仍然沒有認(rèn)識明白,仍然有許多人在指揮著上小爐子,一味地在改高爐膛。

2.5 煤球好還是煤棒好

許多廠的運(yùn)行實(shí)踐證明,煤棒氣化優(yōu)于煤球氣化。

全部煤球進(jìn)爐,一個(gè)是一個(gè),粒度非常均勻。透氣性能太好的結(jié)果是爐上溫度居高不下,煤氣出爐熱損失大,灰渣排出未燒透的煤球多。要將爐上溫度控制下來,灰渣殘?zhí)冀迪聛淼糜休^強(qiáng)的責(zé)任心和操作技巧。總之是操作困難。

全部煤棒進(jìn)爐則不然,200～300 mm長的棒送到爐口時(shí)全部已經(jīng)是40～80 mm的短截。隨機(jī)堆積的結(jié)果是孔隙阻力大,爐出口煤氣溫度易于控制,灰渣排出未燒透的小短截煤棒不多。顯然,煤棒爐比煤球爐好操作得多。這恐怕是印著了水至清則無魚那句話了。

2.6 渣層的穩(wěn)定高于一切

氣化爐的穩(wěn)定運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)低耗的根本。但影響固定床氣化爐穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵是什么呢?毫無疑問,是爐內(nèi)結(jié)大塊。

入爐煤塊度均勻、大小顆粒度配比合理、含粉少,氣化劑入爐流量平穩(wěn),爐箅布風(fēng)均勻、爐條機(jī)排灰能力適當(dāng),恰當(dāng)?shù)陌俜直?合理的負(fù)荷和上下吹比例,合適的蒸汽用量都是保證氣化爐穩(wěn)定運(yùn)行的基本條件。操作運(yùn)行當(dāng)中,固定床炭層高度和氣化渣層厚度的穩(wěn)定是氣化爐穩(wěn)定運(yùn)行的首要條件。特別是渣層穩(wěn)定,影響著全局。渣層好壞就是指有沒有大塊。最好的灰渣層指灰渣的粒度和入爐煤塊一樣,大小一樣、均勻,都是熔渣卻極少殘?zhí)嫉哪欠N。這樣,氣化火層和爐箅層面有相當(dāng)?shù)陌踩嚯x,同時(shí)入爐的氣化劑能得到均勻分布和預(yù)熱,但問題是我們無法直接觀察渣層和去測量其厚度,這就是渣層控制的實(shí)際困難。雖然爐條溫度計(jì)安裝在爐箅第一層縫隙處,應(yīng)當(dāng)說和渣層溫度存在著一定的相關(guān)性,但由于爐條溫度計(jì)是高溫?zé)犭娕?測量的是氣流溫度,等測量到氣化火層輻射熱時(shí),它跟爐箅一樣已經(jīng)被燒壞了。所以我們測得的爐條溫度往往跟下行溫度差不了多少就是這個(gè)緣故。許多小氮廠并不安裝爐條溫度計(jì)也就是這個(gè)緣故。

渣層的厚度,渣層灰渣塊的均勻度,關(guān)系著造氣爐的負(fù)荷量、灰渣殘?zhí)剂俊Ｆ洳僮骺刂浦饕坎僮鞴さ呢?zé)任心和對爐況的判斷及爐情處置能力。不僅僅是通過調(diào)整爐條機(jī)的轉(zhuǎn)速,改變排灰量和渣層的厚度,重要的是對全局的分析判斷。

千萬要明白,爐內(nèi)大塊不是靠爐箅破渣來控制的。爐箅只能實(shí)施正常的布風(fēng)排灰。爐內(nèi)大塊是工藝操作指標(biāo)與入爐原料品質(zhì)不匹配造成的,是氣化劑進(jìn)出量不穩(wěn)定造成的,是工藝參數(shù)在操作中控制失誤造成的。

渣層的穩(wěn)定,靠操作指標(biāo)合理,靠操作工的操作控制責(zé)任心和技術(shù)水平。

2.7 氣化爐負(fù)荷的控制

氣化爐的負(fù)荷能力對應(yīng)著一定品種品質(zhì)的原料是肯定的。

隨著氣化爐負(fù)荷的提高,首先是吹風(fēng)煙氣帶出熱增加,煤氣爐出口煤氣帶出熱上升,蒸汽用量會以比負(fù)荷提高更大的比例增加,煤氣和未反應(yīng)的蒸汽帶走的熱量相應(yīng)增加。同樣,爐膛截面氣流速度加快,氣化劑在氣化火層停留時(shí)間縮短,蒸汽分解率下降、二氧化碳還原率下降,煤氣有效成分降低,綜合煤耗將急劇上升。

多大截面的煤氣爐,燒什么樣的原料煤,只能生產(chǎn)它能夠生產(chǎn)出的煤氣。你讓它多產(chǎn)是要付出高煤耗的代價(jià)的。

因此,氣化爐的出口煤氣溫度(包括吹風(fēng)煙氣溫度)對蒸汽分解率的影響是十分明顯的。

氣化爐出口的煤氣溫度(包括吹風(fēng)氣溫度)和蒸汽分解率對氣化爐的消耗水平和發(fā)氣量影響極大。同樣的設(shè)備、同樣的煤種、同樣的負(fù)荷,爐出口煤氣溫度越低,蒸汽分解率越高,煤氣和未反應(yīng)的蒸汽帶走的顯熱越少,則煤耗越低,煤氣中有效成分愈高,反之亦然。

當(dāng)然,建造煤氣爐是為了生產(chǎn)煤氣的,你也不可能為了低煤耗就降低生產(chǎn)負(fù)荷,是不是。

2.8 加壓夾套鍋爐問題

造氣爐的夾套鍋爐是保護(hù)造氣爐爐壁不被燒壞用的。因?yàn)樵鞖鉅t氣化火層位置在造氣爐爐箅附近,其溫度高達(dá)1 300℃。沒有水夾套鋼鐵會被燒壞,如果采用耐火材料做襯里會灰渣掛壁,當(dāng)然,如采用特殊材料比如涂層也可以,但成本高。所以做水夾套是最佳選擇。

煤氣化爐夾套的高度值一般等于爐膛直徑,這是為適應(yīng)寶塔爐箅創(chuàng)建的氣化火層位置的。

每臺煤氣化爐應(yīng)該有一個(gè)獨(dú)立的汽包,夾套鍋爐的汽包應(yīng)該獨(dú)立放置到比夾套鍋爐高的位置,汽包升降管不得安裝任何閥門。這些是國家鍋爐安全監(jiān)察規(guī)程規(guī)定的。

固定床煤氣爐夾套鍋爐應(yīng)該按蒸汽的用途確定需要控制的壓力。

許多廠一味地追求加壓夾套。以為蒸汽壓力高蒸汽品質(zhì)就好,可以克服造氣爐冷壁效應(yīng),多產(chǎn)煤氣、可以減少氣化火層跟夾套鍋爐水的溫差,降低氣化火層熱損失。

這些說法并不科學(xué)。原因如下。

(1)蒸汽品位是依附于蒸汽的用途的。

(2)冷壁效應(yīng)的概念在固定床造氣爐并不適用,因?yàn)闅饣饘游恢玫膫鳠嶂饕禽椛鋫鳠岫皇菍α鱾鳠?在1 300℃的情況下,對流傳熱是被忽略了的。

(3)生產(chǎn)蒸汽為目的的夾套鍋爐拿走熱量的多少,不是以氣化火層給出熱量多少為依據(jù)的,而是以蒸汽拿走多少熱量來衡量的,要讓氣化火層減少一些熱損失,那得少向它要些熱量。

(4)事實(shí)上,夾套鍋爐壓力提高后鍋爐水的溫度提高,對周圍環(huán)境散熱增加,浪費(fèi)的熱量更多。當(dāng)然,必須讓造氣爐夾套鍋爐生產(chǎn)高壓蒸汽才能將蒸汽送到使用地方時(shí),造氣爐夾套鍋爐還是應(yīng)當(dāng)采用加壓夾套的。

現(xiàn)在的問題是,半扣管夾套鍋爐的采用非常不合適。原因如下。

(1)以圓形管道耐壓能力為依據(jù),認(rèn)為半扣管也能耐同樣壓力是錯(cuò)誤的。因?yàn)樾螤畈灰粯?設(shè)計(jì)采用的計(jì)算式不能一樣。

(2)即使找到合適的計(jì)算式,焊縫那么多,必須100%進(jìn)行探傷認(rèn)可。實(shí)踐中做不到。

(3)安徽華泰,湖北金源、楚星等多家在用造氣爐半扣管夾套鍋爐沒有一家是在設(shè)計(jì)規(guī)定壓力以上爆炸的,遠(yuǎn)不到設(shè)計(jì)操作壓力就爆炸了。完全證明此夾套鍋爐有嚴(yán)重的安全隱患。

(4)造氣爐的夾套內(nèi)筒有磨損,應(yīng)定期更換,半扣管夾套鍋爐非常容易產(chǎn)生新的安全隱患。

2.9 關(guān)于入爐蒸汽緩沖罐

許多人要求在造氣爐入爐蒸汽總管增安蒸汽緩沖罐。希望減少蒸汽入爐時(shí)的波動。安裝后卻沒有人去看看究竟有沒有作用。這種行為實(shí)際上是使用者的一廂情愿,對穩(wěn)定入爐蒸汽壓力沒什么作用。因?yàn)?間歇制氣造氣爐入爐蒸汽量的波動是由于一臺爐用汽或一臺爐不用汽造成的,波動值總是在總汽量的25%以上。而且用汽或不用汽很性急,總是要求供汽者立馬做到。

蒸汽緩沖罐不像煤氣柜那樣是能保持恒壓的,因?yàn)槊簹夤袷怯信渲氐?所以它能自恒壓。煤氣柜能保證壓縮機(jī)一段入口跟氣柜一樣的壓力。蒸汽緩沖罐則不可能。

解決入爐蒸汽波動最好的辦法,是每臺爐安裝一個(gè)蒸汽減壓閥直接從入爐蒸汽總管取汽。只要把入爐蒸汽總管壓力適當(dāng)提高,減壓閥安裝位置靠近爐體,入爐蒸汽想進(jìn)多少就進(jìn)多少,根本不會受其他爐的影響。

安裝緩沖罐不僅對緩和蒸汽入爐的波動毫無用處,反而增加了投資、管理、維護(hù)、熱損失。

2.10 關(guān)于爐箅

固定床造氣爐爐箅的重要性不言而喻,但很多人不重視,半個(gè)多世紀(jì)的時(shí)間過去了,仍然沒有什么太大的進(jìn)展。

目前,基本是帶破渣筋條的寶塔爐箅一統(tǒng)天下。這是上世紀(jì)70～80年代化工部組織對U GI造氣爐從原料路線到設(shè)備改革的產(chǎn)物。從那以后,原料由焦炭變?yōu)闊o煙煤;爐條機(jī)由 U GI 2745大的銅制渦輪蝸桿變?yōu)镴28機(jī)架結(jié)構(gòu);原來爬在灰盤上的灰筋也在清華大學(xué)、華東理工大學(xué)教授們的設(shè)計(jì)下改爬到了寶塔爐箅的各層面上。

當(dāng)時(shí)的技術(shù)改造對促進(jìn)煤氣化技術(shù)進(jìn)步是有目共睹的。不過現(xiàn)在看來,就爐箅而言,我覺得灰筋爬在寶塔爐箅各個(gè)層面上似乎不妥。造氣爐內(nèi)最怕的是結(jié)大塊。你人為地制造一些大塊放在爐箅層面上,這不是害自己嗎?好在這些塊分布還算均勻,幾十年用下來也馬馬虎虎。但我們還是應(yīng)該認(rèn)識到這是一個(gè)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。

談爐箅的破渣,首先必須清楚正常的工藝,爐子里是不應(yīng)該有大塊渣的,爐箅的主要用途更不是讓它去破渣的,只不過爐箅的最底下一層,配合夾套內(nèi)壁下部的夾套保護(hù)板,一旦工藝不好結(jié)了塊對大塊渣會起到破碎灰渣的作用這是肯定的。但上面那幾層的灰筋則可以說完全沒有用,而且只有害處。因?yàn)闋t條速度是非常慢的,灰筋對灰移動的阻滯作用只會拖延灰離開氣化火層的時(shí)間,硬要讓它熔融硬,要讓它結(jié)成大塊。最底下那層爐箅外邊緣的線速度也僅僅只有大約2 mm/s,而且要弄碎渣塊是必須固定住它的。

爐箅是合理分配氣化劑和引導(dǎo)灰渣順著夾套內(nèi)壁跟爐箅之間的通道離開氣化火層落到灰盤的儲灰腔然后排到灰斗用的。所以爐箅層間縫隙在1、2、3層應(yīng)當(dāng)窄些,往下應(yīng)當(dāng)寬些。因?yàn)榛以械募?xì)灰比例越到下面越大。爐箅的整體傾斜程度跟爐體的落灰通道寬度要匹配。

嚴(yán)格地說,真正把氣化劑均勻分布到氣化火層,依靠的是爐箅附近灰渣的粒度均勻,而灰渣粒度的均勻依靠的是入爐原料粒度的均勻和工藝操作指標(biāo)的合理以及工藝操作控制得當(dāng)。

工藝控制不當(dāng)造成灰渣粒度不均勻或細(xì)灰擋住爐箅層間縫隙時(shí),操作工往往希望爐箅設(shè)計(jì)者能讓爐箅來解決此問題。昌昱公司的最新一套專利爐箅可能是比較好的解決方案,因?yàn)樗膶娱g縫隙上窄下寬,落灰通道寬度和整體傾斜程度比較合理,底下兩層爐箅邊緣有掀灰鏟,能將細(xì)灰抬起一條縫來,最大旋徑層有割渣刀。

至于間歇生產(chǎn)時(shí)下氣道帶灰多,現(xiàn)在一般的爐箅都已經(jīng)能妥善解決。

2.11 關(guān)于造氣爐爐況調(diào)優(yōu)

調(diào)優(yōu)爐況,實(shí)質(zhì)上就是調(diào)穩(wěn)爐況。讓造氣爐自動運(yùn)行在預(yù)先設(shè)定的自己認(rèn)為良好的工藝環(huán)境之中。昌昱公司有一款爐上下溫度跟百分比調(diào)節(jié)自適應(yīng)專利軟件,可能是比較好的。

2.12 關(guān)于不停車自動下灰

不停車自動下灰目前正在受到越來越多的企業(yè)采用。

基本上有以下幾種方式在使用:①浙江江山化工廠等的水封刮斗挖渣機(jī);②平頂山富氧連續(xù)生產(chǎn)造氣爐的上下位圓盤閥出渣裝置;③魯山鋁廠等的上下位插板閥加皮帶輸送出渣裝置;④貴州水晶煤氣廠等的水封螺旋出渣機(jī);⑤一些廠學(xué)習(xí)氣流床出渣方式的液壓推渣機(jī);⑥貴州開磷和河南心連心的上位座板閥下位圓盤閥下灰裝置。

水封刮渣機(jī)的刮斗到底下時(shí),為了刮起灰渣必然受到地下的垂直向上反力,會抬起刮板機(jī),所以用在造氣爐是有著原理錯(cuò)誤的。其他幾種各有優(yōu)缺點(diǎn)。

這其中恐怕上下位座板閥不停車自動下灰裝置更科學(xué)更經(jīng)濟(jì)合理。因?yàn)樽彘y在閥板提起時(shí),能觸動灰渣,故不容易堵塞出灰口。而且座板閥運(yùn)行可靠密封性較好。此項(xiàng)技術(shù)是昌昱公司2007年在貴州興化實(shí)驗(yàn)成功的。

2.13 關(guān)于吹風(fēng)百分比

間歇生產(chǎn)的吹風(fēng)百分比,是首要的氣化工藝指標(biāo)。每循環(huán)180 s、150 s、120 s,究竟哪種好?決定條件只有一個(gè),就是原料煤的結(jié)渣性。

因?yàn)楣潭ù矤t子是特別要求灰渣必須結(jié)小塊不能結(jié)大塊的。而氣化火層里的灰又是熔融的,熔融灰量的多少是吹風(fēng)的氧多少或通氧時(shí)間長短決定的。風(fēng)里的氧21%是固定的。百分比總時(shí)間越長,吹風(fēng)時(shí)間肯定會越長。這樣,吹風(fēng)百分比總時(shí)間和各階段時(shí)間安排就出來了。

2.14 爐條機(jī)和灰盤滾道底盤的運(yùn)轉(zhuǎn)壽命問題

它們的運(yùn)轉(zhuǎn)壽命影響到造氣爐的運(yùn)轉(zhuǎn)率。所有的人都希望壽命長,機(jī)器也一樣。

最近,昌昱公司的幾項(xiàng)專利,可能對固定床造氣爐的運(yùn)轉(zhuǎn)壽命會有比較大的好處。

(1)滾道上的球軸承改成了圓錐滾子軸承。使軸承受力由承受軸向力為主,變?yōu)槌惺軓较蛄橹鳌７狭藵L道上的受力分析實(shí)際結(jié)果,解決了灰盤跑偏難題。

(2)第一灰道迷宮密封刮上了擋灰簾。有效擋住爐膛和灰斗細(xì)灰、飛灰進(jìn)入齒輪灰道通路。

2.15 固定床造氣爐安全生產(chǎn)問題

固定床造氣爐的安全生產(chǎn),除了上面提到的夾套爆炸以外,最糟糕的是間歇制氣一次風(fēng)管道、閥門爆炸和連續(xù)制氣灰倉燒爛。

昌昱公司最近的設(shè)計(jì)方案專利技術(shù)可以很有效地消除這些問題。

(1)間歇爐下落開爐頂閥、下落開煙囪閥的安裝使用專利技術(shù)。

(2)連續(xù)爐灰倉滅火裝置專利技術(shù)。

2.16 關(guān)于固定床造氣爐系統(tǒng)液壓大閥門

固定床間歇制氣每一臺造氣爐,都有14～19個(gè)油壓大閥門,如果不保溫,既浪費(fèi)熱量又燙人。如果保溫,又影響操作環(huán)境、也影響檢修環(huán)境。許多廠選擇了不保溫,或保溫好了的卻在檢修時(shí)不得不拆除。

最近,昌昱公司開發(fā)了內(nèi)隔熱液壓大閥門,既減少散熱損失,又還原良好的環(huán)境。

3 常壓固定床煤氣化技術(shù)下一步的方向——純氧連續(xù)氣化

常壓固定床純氧連續(xù)氣化工藝,目前已在一些廠實(shí)施,表1僅僅羅列了幾個(gè)。

表1 部分純氧連續(xù)氣化廠家

常壓固定床連續(xù)氣化工藝技術(shù)方案,也就是常壓固定床純氧氣化工藝技術(shù)方案,昌昱公司的技改設(shè)計(jì)所已經(jīng)申報(bào)了專利。

(1)我國常壓連續(xù)固定床氣化的發(fā)展歷史

固定床連續(xù)氣化工藝在我國最早可能是吉化及稍后的淮化、太化首先在常壓固定床間歇爐上試運(yùn)行的。上世紀(jì)70年代引進(jìn)加壓固定床連續(xù)氣化造氣的魯奇爐用于生產(chǎn)硝銨、復(fù)合肥。

昌昱公司是2007年開始開發(fā)常壓富氧連續(xù)氣化工藝技術(shù)的。常壓富氧連續(xù)氣化是在間歇?dú)饣に嚮A(chǔ)上發(fā)展起來的。由于當(dāng)時(shí)煤價(jià)還不是太高,而制氧成本仍相當(dāng)高,氧成本在煤氣總成本中要占25%以上,所以多數(shù)廠力不從心,只好要求我們設(shè)計(jì)間歇、連續(xù)兩用爐的工藝。

今后,煤價(jià)只會越來越高,制氧成本卻逐漸下降。今天的純氧單價(jià)已經(jīng)是0.35元/m3上下,純氧連續(xù)氣化的純氧成本已經(jīng)只占半水煤氣總成本的5%～6%。常壓純氧固定床連續(xù)氣化得到許多廠的青睞是歷史的必然。

(2)固定床常壓連續(xù)氣化跟固定床常壓間歇?dú)饣谋容^

所謂純氧氣化都應(yīng)該是連續(xù)氣化,如果純氧氣化還間歇生產(chǎn),實(shí)在是太可惜了。

純氧氣化的根本性優(yōu)點(diǎn),是去除了進(jìn)入氣化火層的惰性氣體(如氮?dú)獾燃炔粎⑴c氣化反應(yīng)反而帶出氣化火層里高溫炭的熱量),提高了氣化劑的分壓,提高了爐內(nèi)高溫炭熱量利用率。

就固定床氣化工藝的原理而言,間歇?dú)饣前褎?chuàng)建氣化火層和使用氣化火層人為分兩個(gè)時(shí)間段,連續(xù)氣化則看起來沒有分為兩個(gè)時(shí)間段。其實(shí),煤的氣化都必須在高溫條件下進(jìn)行,連續(xù)氣化利用的是微觀上高溫下煤跟O2的反應(yīng)比煤跟H2O、CO2的反應(yīng)快得多這一原理實(shí)現(xiàn)的。因此,昌昱公司技改設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)兩用爐工藝,并讓無論間歇?dú)饣€是連續(xù)氣化都能做到高效。