造气改造中的几个细节问题

杨 明，秦建党

（鹤壁宝马化肥科技有限公司，河南鹤壁 458008）

合成氨、甲醇生产中，现在各企业领导已明白想提高经济效益，节能降耗，必须关注造气技术更新，设备改造等。造气稳定，则生产稳定，企业才有效益。所以，在造气改造投资方面可谓不遗余力地支持，但有些时候，改造不仅没达到预期的目的，甚至还不如改造前。这是造气在改造中矫枉过正，不注重细节而造成的。

1 造气炉膛、夹套问题

1.1 炉膛高径比

目前，φ2 000mm系列炉高径比在2∶1是比较合理的，也是经过科学论证和时间检验的。φ2 000mm系列炉都是从φ1 980mm扩径而来的，最初只是单纯的扩径，没有同比例增加炉膛高度，造成当时操作困难，消耗偏高，易翻炉等情况。经过分析对比，逐渐认识到高径比的重要性，纷纷加高了炉膛的高度，从而稳定了操作。但有的企业在这方面有些盲目，高径比达到了2.3∶1甚至2.4∶1，炭层空程都在2.2m以上。过高的炉膛有以下危害：

（1）置换空间大，在上下吹切换时浪费蒸汽和成品煤气；

（2）煤落差大，块煤尤其是煤棒易破碎断裂；

（3）副反应产生的甲烷增多。

以上都是空程过高而产生的弊病，不论哪种情况，都不希望出现，不仅增加投资，还产生负效应，在造气炉技改和扩建中一定要注意。

1.2 夹套问题

夹套的作用是防止原料煤高温熔融粘结而产生挂壁现象。高温熔融粘结的现象只有在气化层位置才能发生，炉箅的高度，φ2 650mm炉一般在1 500～1 600mm之间，φ2 800mm炉基本在1 550～1 650mm之间，φ3 000～φ3 300mm在1 700～1 750mm之间。以φ2 650mm炉为例，炉箅高度按1 550mm算，炉箅风帽上灰渣层的厚度约250mm，氧化层和还原层（即气化层）的厚度约550mm，往上是干馏层和干燥层，1 550＋250＋550＝2 350mm。再加上灰渣过渡区的高度（和炉箅底座的高度相等）400mm，等于夹套上沿高于气化层还有400mm高，不会产生挂壁的现象。也就是说，夹套在2 350mm对于φ2 650mm炉来说完全够用。对于气化层严重上移这种不正常情况另当别论，肯定是管理方面有问题了。

以上是针对块煤来说的。相对型煤造气来讲，要相应增加夹套高度。因为型煤蓄热性较差，要提高气化层厚度，夹套的高径比1∶1应该完全够用，再高热损失就大了，影响炉内热平衡。

现在有些厂竟然使用着常压全水夹套，壁温在120～200℃，不仅摄取燃料层的热量，还产生一定的冷壁效应，可以想象热损失有多大。

目前针对冷壁效应，为减少热损失，开发了各种夹套：①DJM耐压夹套；②QF型油夹套；③AB型夹套。

使用最广的是DJM耐压夹套。目前，操作压力已增压到2.5MPa，大大降低了水冷壁效应，减少了炉内热损失。

2 管道阀门的配置问题

根据需要合理配置相应的管道及阀门是极为重要的，近十年来更是引起了人们的重视。但笔者考察发现不根据需要，盲目增大管道阀门的比比皆是，φ2 650mm煤气炉煤气管道增加到了800mm，问其效果如何，答作用不大。

其实，多大的管道合适，应当根据气体适宜的流速来决定。生产中，单炉产气量一定，管道粗了流速慢，系统阻力小，利于节能降耗，尤其是吹风气阻力更不能大，以减少吹风气中的CO2还原反应，减少吹风气中的CO含量。但是，管道过于增大，不仅对气化反应不好，而且需要配置相应的阀门，随之而来的是油系统也需要更新，不然阀门起落速度过慢使消耗更高。

流速降到一定程度，不再影响制气，再降低流速意义就不大了，一般流速控制在以下范围内即可满足需要。

（1）蒸汽 低压蒸汽设计最大流速≤50m／s，减压后流速应在15～25m／s之间。

（2）空气 吹风时空气流速应在9～14m／s之间。

（3）吹风气 出炉后吹风气流速应在15～25m／s之间。

（4）水煤气 洗气塔前10～25m／s，洗气塔后8～10m／s。

根据产气量计算出管道配置，再配置相应的阀门即可。

3 灰盘和炉箅问题

3.1 灰盘扩径

近几年来，部分厂家将φ2650mm和φ2800mm造气炉（包括锥形炉）更换成大灰盘，普通铸铁材质换成铸钢材质，增大炉条机。φ2 650mm配置φ3 120mm的灰盘，φ2 800mm造气炉（包括锥形炉）更换成φ3 120mm的灰盘；并配置了一定的外防流装置，有的还扩大了中间风箱。灰盘扩径的目的有以下。

①增加灰渣过渡区，减少灰渣中的有效残碳率，进一步降低煤耗。

②延长炉底运转设备更换周期，降低因更换设备而影响生产的各项费用。

③降低入炉风速。

但某厂在改造φ2 800mm配置φ3 200mm的灰盘，外防流200mm，中间风箱是1 400mm以后，实际运行中却是不尽人意。从运行情况来看，炉况不易稳定，与未更换炉相比，下渣含碳量较多，经多次调整，效果不明显。

处理经过 针对经常出现翻炉、风压高，下黑炭现象的炉况，采取拉灭处理，最后打开看时，均是炉内结成了环形疤块（紧依偎夹套），中间低，周围高。重新点炉投运后，4～5天的时间，就又出现上述情况，如此反反复复。

（1）问题分析

笔者经过认真调查，认为加大灰盘的技改思路是正确的，之所以出现这样的问题，主要是与生产工艺不适应。

①排渣不畅。当初φ1 980mm造气炉配套φ2 820mm灰盘，灰渣过渡区是420mm；从理论上来讲，灰渣过渡区在400mm（全动态）左右是正合适的，此次φ2 800mm造气炉底盘是φ3 200mm，外防流是200mm，加上灰盘与外防流之间的间隙，灰渣过渡区是410mm左右，虽然在最佳理论值之内，但不是全动态（外防流），往渣箱出渣不完全靠灰犁和灰盘配合，外防流区域是要靠灰盘上的渣往外挤。如果再加上破渣条的厚度50mm，那么灰渣过渡区就在460mm左右，有些偏长。而大多数造气掺烧型煤60%以上，灰渣更多，需要有极大排灰能力的装置。

②工艺和装置设计不配套。对于块煤和型煤掺烧工艺，在每个循环加煤过程中，由于块煤是不规则形状，且粒度较小，在整个燃料层中，始终处于炉中间状态。而型煤呈椭圆形球状，粒度大，易滚动，都处于燃料层周边，形成外环区通风顺，中心区通风偏少的现象。

底盘风口是φ1 400mm，从理论上来讲，减缓了吹风流速，使吹风阶段的带出物减少，不易翻炉，这样也同时增加了边风的风量。但由于掺烧原因，炉内燃料层是中间阻力大，周围过风顺，形成炉内外环风大，产生了边际效应，致使炉周围先结疤，继而造成炉况越来越恶化。

（2）改造过程

①中心管改为φ1 000mm，侧重于增加中风及内环风强度。

②外防流三台炉保持100mm宽度；一台120mm；一台外防流全部去掉。

改造后和以前对比，炉况较稳定，下渣情况明显好转。外防流120mm渣偏硬，无外防流渣偏碎，100mm三台炉适中，比没有扩大灰盘的残碳率减少2%～3%。同时也说明外防流在100mm，灰渣过渡区在250～300mm较合适。

3.2 炉箅问题

众所周知，炉箅是造气炉的心脏，一台炉运行得是否稳定，消耗是否正常，和炉箅有很大的关系，可以说是直接影响煤耗的关键设备。

（1）炉箅首先布风要合理。布风合理均匀是检验炉箅的首要条件。φ2 000mm系列炉消耗低于φ3 000mm系列炉，最主要的原因就是炉箅布风均匀，炉膛越大，布风越不易均匀。

（2）风箱扩径要和炉箅配套。理论上，最下层出来的风到水夹套内壁，气体有趋壁习性，风到夹套内壁后，易顺着夹套壁形成边壁效应，所以这层布风系数应相对小些，如果中间风箱入炉风口也扩大，更要注意这样的问题，避免因配置不当造成外环区风量过大，致使炉内结块结疤。

（3）炉箅通风面积要大。通风面积大了，才能满足煤气炉气化需要，并且还可以降低气体流速，在调节上有调节余地，操作上有操作弹性。

（4）炉箅高度适合。随着炉型扩大，高径比也随着增加，炉箅高度和层数也要相应增加，尤其是φ3 000mm系列炉烧煤棒或小粒煤，炉膛直径大，煤的堆积角大。同样道理，层数越多，在通风面积一定的条件下，风速愈低，布风愈均匀。个人认为，φ2 600mm系列炉炉箅应在1 500～1 600mm之间，型式可选六层六边炉箅；φ2 800mm系列炉炉箅应在1 650mm左右，可选七层六边炉箅；φ3 000～φ3 200mm炉炉箅应在1 700mm左右，可选八层六边炉箅。

4 结 语

造气节能改造，本来是一件非常好的事情，但若细节问题没把握好，就达不到预期效果，不但浪费投资，有时还适得其反。所以，在改造过程中一定要充分认识到细节的重要性，这样才能改造成功，企业才能获得较好的经济效益。