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固定層煤氣發(fā)生爐爐箅對節(jié)能降耗的影響

文檔作者：賀華文檔來源：寧夏大學(xué)機械工程學(xué)院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月13日
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石油和化工設(shè)備
技　術(shù)　交　流
固定層煤氣發(fā)生爐爐箅對節(jié)能
降耗的影響
賀　華
（寧夏大學(xué)機械工程學(xué)院寧夏銀川750021）
【摘要】本文通過分析固定層煤氣發(fā)生爐爐箅對節(jié)能降耗的影響，對如何進行爐
箅的合理配置和調(diào)整，以達到降低煤耗的目的進行了闡述。
【關(guān)鍵詞】煤氣發(fā)生爐爐箅節(jié)能降耗
技術(shù)
交流
圖１
隨著合成氨造氣技術(shù)的不斷
發(fā)展，在保證產(chǎn)量和質(zhì)量的前提
下，提高煤氣發(fā)生爐的制氣效率，
有效降低消耗已經(jīng)成為一個非常
關(guān)鍵的問題。對于固定層煤氣發(fā)
生爐的節(jié)能降耗，設(shè)備的配置與
調(diào)整是核心問題，其中，爐箅的合
理配置至關(guān)重要[1 ]。
近幾年來，業(yè)界一些專家和同
行在對比了小氮、中氮的爐型、消
耗、溫度控制等方面的設(shè)備和工
藝參數(shù)后指出，目前固定層制氣
生產(chǎn)過程中，高徑比是制約中氮
廠或一部分尚未進行改造的小氮
肥廠節(jié)能降耗的主要因素。筆者
在總結(jié)生產(chǎn)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上認為，
這種只是單純以高徑比來衡量煤
氣爐的運行效率及消耗的說法是
有偏頗的，爐箅的高度和有效炭
層高度之間的配合才是真正需要
考慮的問題。
1 爐箅的配置至關(guān)重要
1.1 爐箅的高低決定有效炭層的高
度
爐箅是煤氣發(fā)生爐的心臟，也
是制約發(fā)生爐氣化質(zhì)量和產(chǎn)量的重
要部件。相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，業(yè)
界對爐箅的配置和使用存在誤區(qū)。
生產(chǎn)中爐箅的形式只保守地采用塔
形，同時采用較高的高度，通常φ
3000mm 系列爐所用的爐箅高度控
制在1.65- 1.75m之間，φ 2000mm系
列爐控制在1. 45m 左右。爐箅越
高，整個煤氣發(fā)生爐的高度也越
大，更重要的是，爐箅占爐膛的體
積就越大，會剝奪更多氣化層的
12 2008.04
石油和化工設(shè)備 3
技術(shù)交流
ＪＩ?。樱龋铡。剩桑粒稀。蹋桑?
作者簡介
賀華（1969 — ） 女副教授，碩士，研究方向：化工過程及設(shè)備。
氣化空間，有效氣化層不得不向
上推移，使干燥層到氧化層的氣
化空間進一步受到限制，從而導(dǎo)
致炭層過薄，CO
2
還原得不到保
障，氣體成分差。另外，靠近爐
箅部分的碳與一次空氣送來的氧
接觸，提溫速度過快，造成結(jié)塊。
如果一次風(fēng)量控制不好，煤氣爐
由于風(fēng)壓過大，碳層很容易被吹
翻。
某中氮廠成功改造了一臺
φ 3300mm煤氣發(fā)生爐。首先，采
用扇形爐箅而不是傳統(tǒng)的塔形爐
箅， 其次， 爐箅高度降低至
1430mm，與其它同系列發(fā)生爐使
用的爐箅相比，要低2 2 0 m m -
320mm。改進后發(fā)生爐的有效碳層
高度得到較大提高，控制在1800-
2000mm，比其它φ3000mm爐或φ
3300mm 爐的有效碳層提高了400-
600mm，比未進行改造的發(fā)生爐
（老式UGI 型發(fā)生爐）提高了700-
900mm。另外，夾套的位置提高到
距灰盤3100mm 的高度，避免了掛
壁現(xiàn)象的發(fā)生，這樣操作彈性有
了很大改善，吹風(fēng)時間（170s循環(huán)）
減少到33s，單爐煤耗比φ 3000mm
爐要低10t/d 左右。滿負荷發(fā)氣量
在11000Nm3/h左右，CO
2
上吹8- 9%，
下吹5- 7%。
因此，爐箅的高低是制約發(fā)生
爐煤耗的主要因素。如果把現(xiàn)有
的UGI 或J28 型煤氣爐爐箅降低到
1.4m 或者更低，碳層將隨之加厚，
有效碳層得到提高，這會更有利
于氧化還原的反應(yīng)，使氣化層更
加穩(wěn)定，掛壁的現(xiàn)象也能基本上
得到解決。
1.2 爐箅的布風(fēng)對發(fā)生爐的穩(wěn)定有
重要作用
爐箅的作用是均勻分布氣化
劑，同時起到承渣、破渣的作用。
氣化劑分布得越均勻，各個氣化
層面建立得越好，尤其在吹風(fēng)階
段，一次風(fēng)分布得越均勻，越有
利于氧化層和渣層的建立，也就
越有利于提高蒸汽分解率，增加
制氣的氣體膨脹系數(shù)，提高發(fā)氣
量[2]。
爐箅布風(fēng)層數(shù)越多，布風(fēng)就越
均勻，越有利于氣化層的反應(yīng)，爐
況就越穩(wěn)定。前面提到的扇形爐
箅，其布風(fēng)面積在1.43m2（目前所
使用的塔形爐箅，布風(fēng)面積基本
在0.8m2- 1.1m2 之間），爐況非常穩(wěn)
定，對于破渣的要求也就不是很
苛刻了。扇形爐箅最大的缺點是
下行帶出物多，如果能加裝折流
裝置減少下行帶出物，煤氣爐的
操作將更盡如人意。
目前一般的小氮肥廠造氣，直
接采用爐箅生產(chǎn)廠家提供的爐箅，
一次風(fēng)量、壓差基本上不做監(jiān)測，
所以對爐箅的風(fēng)道也無法進行調(diào)
整，這會直接影響到煤氣爐的操
作效果，這一點應(yīng)該引起注意。
2 爐箅布風(fēng)的調(diào)整
2. 1 爐箅布風(fēng)調(diào)整實例
表1
表2
2008.04 1
石油和化工設(shè)備
技　術(shù)　交　流
表3
下面以某中氮肥廠塔形爐箅
布風(fēng)調(diào)整為例進行說明。
（1）爐箅層數(shù)：七層（2.65m）
(見表１)
（2）爐箅層數(shù)：六層（2.65m）
(見表２)
（3）爐箅層數(shù)：六層（3m）(見
表３)
以上爐箅布風(fēng)設(shè)計是在生產(chǎn)
過程中經(jīng)過實踐摸索得到的，由
這三種爐箅布風(fēng)設(shè)計不難看出，
所有的風(fēng)道都是從上到下逐步遞
增，布風(fēng)面積逐漸加大，這有利于
提高蒸汽分解率和發(fā)氣量。
2.2 爐箅布風(fēng)調(diào)整分析
這種調(diào)節(jié)方法所帶來的不良
后果是爐箅周圍易結(jié)疤塊、排灰
不暢，經(jīng)常需要人工輔助排灰。
停車熄爐后，經(jīng)常能觀察到爐內(nèi)
有結(jié)塊或戴帽現(xiàn)象，或者在爐箅
c、d兩層處形成一個大圓環(huán)塊。造
成以上不良后果的原因是多方面
的，其中爐箅布風(fēng)狀況起著決定
性的作用。由于氣化劑在爐箅內(nèi)
要先進行充壓，壓力升高后，首
先在爐箅阻力小的一部分風(fēng)道開
始進入氣化層，至這一部分風(fēng)道
不足以穿過大量氣化劑時，再依
次在阻力較小的部分進入爐內(nèi)。
以此類推，直至爐箅內(nèi)所有風(fēng)道
全部憋壓后，氣化劑處于一個穩(wěn)
定的狀態(tài)進入氣化層，不過這種
進入狀況是根據(jù)布風(fēng)截面而發(fā)生
變化的。
以上設(shè)計的幾種布風(fēng)方式，在
爐箅底部d、e 兩道，內(nèi)徑已經(jīng)很大
了，風(fēng)道間隙很大，阻力過小，氣
化劑泄壓速度快，加炭時大塊煤
會經(jīng)?；涞酵猸h(huán)區(qū)，導(dǎo)致阻力
更小。氣化劑在這部分迅速通過，
極易使炭層靠外環(huán)區(qū)過熱，造成
結(jié)塊和氣化劑偏流，緊接著干燥
層的煤在這個區(qū)域揮發(fā)分、水分
釋放過快，煤塊爆裂，更不利于氣
化。但是，如果這部分泄壓速度過
快，風(fēng)機壓頭低，蒸汽壓力低，在
充壓還沒有達到中心區(qū)（a 、b 層）
所需壓力時，吹風(fēng)或制氣階段已
經(jīng)完成，那么中心區(qū)的炭將很難
被氣化，只有下降到爐箅周圍外
環(huán)區(qū)部分時，才有可能被氣化掉，
而經(jīng)過爐箅的攪動，有些炭還沒
有來得及被氧化就已經(jīng)到了排灰
口，所造成的后果是流生炭或結(jié)
塊，二次燃燒后更不利于氣化層
的穩(wěn)定。
所以，在爐箅布風(fēng)的調(diào)節(jié)上要
根據(jù)各爐所處位置的不同，風(fēng)區(qū)
及蒸汽壓力的不同需要適當(dāng)進行
調(diào)整。一般在外環(huán)區(qū)，要根據(jù)爐箅
內(nèi)徑大的特點，把風(fēng)道間隙（高
度）適當(dāng)減小，內(nèi)環(huán)區(qū)適當(dāng)放大一
些，中心區(qū)要適當(dāng)，有利于減緩氣
化劑的充壓速度。
根據(jù)爐箅布風(fēng)調(diào)整經(jīng)驗，調(diào)
整爐箅要強調(diào)布風(fēng)均勻而不強調(diào)
面積很大。各種爐箅以a 、b 兩層
為中心區(qū)，占總通風(fēng)面積的12%－
15%。六層爐箅c、d兩層為內(nèi)環(huán)區(qū)，
占總通風(fēng)面積的50%－ 55%，e 層
為外環(huán)區(qū)，占總通風(fēng)面積的30%－
35%；七層爐箅以c、d 兩層為中心
區(qū)，占總通風(fēng)面積的40% 左右，以
e 、f 兩層為外環(huán)區(qū)，占總面積的
40%－50%；八層爐箅以爐箅c、d、
e 三層為中心區(qū)，占總通風(fēng)面積的
45% 左右，以f、g 兩層為外環(huán)區(qū)，
占總通風(fēng)面積的40%左右。給定總
通風(fēng)面積后，各層間隙就不難算
出。
3 結(jié)語
（1）爐箅的合理配置是制約發(fā)
生爐煤耗的主要因素，合理地設(shè)
計爐箅高度可以使有效碳層得到
提高，有效改善爐內(nèi)操作情況，降
低煤耗。
（2）為使?fàn)t箅發(fā)揮最佳效果，
有利于氣化反應(yīng)，要根據(jù)爐箅的
型式、爐箅在造氣爐所處位置的
不同、造氣爐操作工況等因素進
行調(diào)整。
參考文獻
[1] 哈寬富編著.金屬力學(xué)性質(zhì)的微觀理論科學(xué)出版社1983.8
[2] 劉會杰，張九海. 高溫合金的擴散焊, 焊接技術(shù). 1995, 6: 36- 38.
1 4 2 00 8 .04

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