3.6m干式排灰兩段爐的開發

王瑞軍

（太原重工股份有限公司，山西 太原 030024）

引言

在我國的能源結構中，煤炭占的比重很大，如何高效、環保地利用煤炭一直是我國科研人員的一項重要的研究課題。無論是作為燃料或化工原料，煤炭利用首先解決的問題是煤炭的氣化，煤炭氣化按氣化設備的壓力分為加壓氣化爐和常壓氣化爐。加壓氣化爐具有產氣量大的優點，但同時投資及運行費用也高，所以常壓煤氣發生爐仍然是一些中小用戶的首選。

用于常壓煤炭氣化爐的設備主要是焦爐、煤氣發生爐，其中常壓煤氣發生爐中有CG型、3－13型、3－21型、TG－3m 型以及兩段式等多種型號［1］。兩段式煤氣發生爐是在原單段爐上增加了一段內外并熱式的近似半煉焦的干餾段，入爐煤先在干餾段內逐步升溫以至發生激烈的熱裂解，釋放出初級干餾產物——輕質焦油和干餾氣體；煤干餾后形成的半焦在爐子下段進一步氣化形成產物——干凈煤氣，煤氣中不含焦油，酚的含量也很低［2］。這樣兩段式煤氣發生爐很好解決了煤氣中酚及焦油的處理問題。

1 設備開發的關鍵點

由于兩端爐具有上文中所說的優點，符合國家有關能源政策，因此這次開發的常壓氣化設備為3.6m干式排灰兩段爐，其結構如下頁圖1所示，主要由加煤裝置、爐體及爐座、爐篦及傳動機構、出灰裝置等組成。

加煤裝置目前有雙滾筒式、機械式、雙鐘罩式及單滾筒加單鐘罩式等多種型號，本項目借鑒了水煤氣爐的加煤裝置，結構圖1所示，主要有溜煤管與加煤機兩部分組成。溜煤管主要由往復給料機、中間焦斗、溜煤管、固定篩和加煤機等幾部分組成，其中往復給料機是采購的定型產品。工作時，煤倉中的煤靠自身質量流入往復給料機，然后往復給料機按氣化要求可以定量地將料落入中間焦斗。當需要加煤時，合格的煤順溜煤管通過圓盤閥進入加焦機，煤粉則在流經溜煤管時通過固定在溜煤管上的固定篩流入碎煤倉。這種加煤裝置既實現了定量給料，又使原料煤在入爐前經過進一步的篩分，保證了入爐煤粒度的同時也實現了碎煤的回收。

加煤機主要由圓盤閥、焦斗、鐘罩閥、布煤器等幾部分組成。當需要加煤時，在液壓缸的驅動下打

圖1 3.6m干式排灰兩段爐結構圖

開圓盤閥，煤順著溜煤管流入焦斗，當達到每次加煤所需量時，關閉圓盤閥切斷煤柱；然后在液壓缸的驅動下打開鐘罩閥將煤經由布煤器均勻地加入到爐膛內；當焦斗中的煤完全流入爐膛后關閉鐘罩閥，自此一個加煤循環完成，進入下一個循環。布煤器設有四條料腿，使每個腔室的煤量大致相等。

爐體及爐座主要由干燥段、干餾段、水套、砌筑體、爐座等部分組成。砌筑體是關鍵的部分，目前主要有帶隔墻型、不帶隔墻型及金屬中心管型等幾種型式，由于該項目爐膛內徑為3.6m，存在直徑較大、布煤困難、氣化不均勻等問題，所以砌筑體采用了帶隔墻結構，通過隔墻將入爐原煤分為四部分，如圖1所示，增加了物料的受熱面積，使物料能受熱更趨均勻，有利于氣化。爐體的最下部是主反應區，溫度較高，所以采用水套結構。

爐篦及傳動機構仍然沿襲了TG爐的型式，主要由爐篦、輔助支撐、傳動等部分組成。爐篦仍采用WG爐的焊接式爐篦，但由于爐膛加大，因此增加了一層，布氣孔按一定的比例重新進行了分配。傳動仍然采用多級傳動系統，電機的功率加大，其他輔件相應進行了加強。

出灰裝置主要由上灰箱、圓盤閥、下灰箱三部分組成，共同作為灰渣的通道，圓盤閥與下灰箱上的翻板閥交替工作，共同組成一個出渣通道，同時隔絕爐膛內與大氣。

2 結論

本項目使得傳統的常壓煤氣發生爐適應了市場，具有了生機，其特點主要體現在：

1）整臺設備是傳統的繼承與發揚，運行可靠，維修周期長，可以實現較大產氣量，可達12 000Nm3／h以上；

2）爐體結構沿襲了成熟的帶隔墻的兩段爐結構，可操作性強，但磚拱的實際是關鍵，實際中有磚拱燒塌的情況；

3）加煤裝置實現了定量給煤與碎煤回收，但與煤倉的接口不是閉合狀態，對環境有影響，可以吸收其他的結構加以改進；

4）煤分布器沿襲了傳統結構，實現了均勻加料，但加料腿造成上部有空層，不能達到滿料層操作，有待進一步改進；

5）傳動部分沿襲了傳統結構，操作可靠、運行周期長，但結構復雜，可以考慮采用大速比減速機改進，實現直聯型式；

6）出渣裝置密封可靠，有利于下一步的提高壓力，但這種結構使用中由于上灰箱放置濕灰而造成出灰不暢；

7）整臺裝置適應空氣煤氣，若用于純氧造氣可以實現15 000～16 000Nm3／h的目標，但設備的砌筑體尤其是靠火層部分應考慮氧氣對耐火材料的影響，同時各操作層（灰層、氧化層、還原層、干餾層、干燥層）的高度應適當提高，爐篦的材質也應做相應的考慮；

8）整臺裝置從加煤到出渣實現了密封可靠，為將來帶壓運行創造了條件。

本項目的開發可以實現原定目標，可以滿足用氣量中等的用戶，但設備還具有改進空間。

［1］ 《煤氣設計手冊》編寫組.煤氣設計手冊（中）［M］.北京：中國建筑工業出版社，1987.

［2］ 寇工.煤炭氣化工程［M］.北京：機械工業出版社，1992.