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间歇式固定层煤气发生炉系统技术改造若干问题的探讨？间歇式固定层煤气发生炉系统技术改造若干问题的探讨作者/来源：孟新东 -------------------------------------------------------------------------------- 0 前言我国自从20世纪引入固定层间歇式制气工艺(UGI)以来，各化肥生产企业一直在对固定层造气炉进行技术改造。改造的目的不外乎提高发气量、降低煤耗，以适应市场经济的需要。改造的内容主要包括以下几个方面： (1)扩径改造。先后将Ф1980mm造气炉扩径至Ф2240、Ф2400、Ф2650、Ф2850mm；将Ф2745mm造气炉扩径至Ф3000、Ф3200、Ф3300mm； (2)炉箅开发和改进。先后开发和改进了均布型炉箅、扇形炉箅； (3)改造造气炉结构和工艺流程； (4)改进操作工艺； (5)拓宽原料路线。原只烧焦碳和优质白煤，现将原料拓宽到劣质煤、煤棒、煤球等。这些改造取得了较好的成果，适合我国国情，可以说是对这一国际上处在淘汰地位的固定层间歇式工艺进行了发扬光大。近几年来，原料煤价格持续上涨，造成成本占到合成氨成本的60%以上，造气技术改造显得更加迫切，各厂千方百计降成本，对造气系统改造更是深挖细掘，但有些厂也存在改造后效果不明显的现象，没有将有限的资金花在刀刃上。下面就造气炉改造中的热点问题发表一些粗浅的看法，供同行参考。 1 造气炉炉膛扩径问题 1.1 炉膛扩径历史小氮厂早期多采用Ф1980mm造气炉，其底盘为Ф3240mm，灰盘为Ф2894mm，造气厂房多设计为8m×8m，并每台炉之间设有吊煤孔。为扩大生产能力，小氮厂逐步将造气炉炉膛扩大至Ф2240、Ф2400、Ф2650 mm等。为节省投资和建设用地，缩短工期，其底盘、灰盘一直没有改变，现有些厂甚至将炉膛扩大至Ф2800mm。中氮厂早期多采用Ф2745mm造气炉，其底盘为Ф3660mm，灰盘为Ф3260mm，造气厂房多设计为10m×10m。中氮厂将造气炉炉膛扩大至Ф3000、Ф3200、Ф3300mm。 1.2 炉膛扩径的效果小氮厂将Ф1980 mm造气炉扩径至Ф2650 mm过程中，造气炉发气量得到了大幅度提高，同时气化强度也较高，煤耗没有明显升高。唯一存在的问题是造气炉传动系统、炉底部件故障多，使用寿命短，多数小氮厂造气炉大修周期不到1年。中氮厂将Ф3745 mm造气炉扩径至Ф3000 mm过程中，也取得了明显的增产效果。但小造气炉扩径至Ф2800 mm和大造气炉扩径至Ф3200、Ф3300 mm时，除传动系统故障增多外，造气炉的气化强度、煤耗水平、操作难度有明显差异。主要表现在返碳上升，煤耗上升，炉况不稳，发气量得不到同比例上升。 1.3 炉膛扩径中存在的问题为什么小造气炉扩径效果好于大造气炉呢?而小造气炉扩径至Ф2800 mm，大造气炉扩径至Ф3200、Ф3300mm时又存在较多问题呢?这里涉及到造气炉高径比和灰渣过渡区的问题。到底什么是造气炉高径比?有人将其定义为：灰盘至炉口高温与炉膛直径之比。或灰盘至炉上部气体出口高度与炉膛直径之比。我们认为将高径比定义为炉膛内可装填高度(或水夹套高度)与炉膛直径之比更科学。同样高度的造气炉因水夹套高度不一致、上部气体出口位置高度不一致，炉上温度控制不一致，都使料层高度发生变化。一般来说，碳层高度一般控制在水夹套上400～600mm，过高易挂壁。小造气炉在扩径过程中，水夹套的高度也相应加高，现Ф2650mm造气炉期水夹套高度达到了2345mm(甚至到了2600mm)，碳层高度高达3200mm(灰盘至料层最低处)。而Ф3200、Ф3300mm造气炉因其厂房限制而无法相应提高高径比，原Ф2745 mm煤炉水夹套至灰盘高度为2380 mm，部分厂加高300～500mm后，也不足2800mm，其碳层高度最高也只有3400mm(灰盘至料层最低处)。较低的高径比致使料层的气体分布作用减少，气体与原料接触时间减少。灰渣过滤区是指灰盘沿炉膛落至灰盘上，再在灰盘上刮入灰斗的水平距离。此距离的远近对造气炉的稳定操作有很大的影响，灰渣过渡区过小，易发生流生、塌方现象。一般来说要求灰渣过渡区等于出灰口高度。灰渣过滤区的大小由灰盘、炉膛大小决定，。即灰渣过滤区＝(灰盘直径-炉膛直径)/2。小造气炉扩径至Ф2650mm时，灰渣过滤区只有120mm，扩径至Ф2800mm时，灰渣过滤区只有40mm，而出灰口的高度一般都大于200mm，大造气炉扩径至Ф3200、Ф3300mm时，灰渣过滤区更少。笔者认为，这就是小造气炉扩径至Ф2800 mm和大造气炉扩径至Ф3200、Ф3300 mm时，炉况不稳的根本原因。也就是说，只有Ф2894mm灰盘的小造气炉扩径至巾2650mm是极限，Ф3260mm灰盘的大造气炉扩径至Ф3000mm是极限，如果要扩大的话，就必须加大灰盘。㈠炉膛扩径要注意的几个问题 (1)造气炉扩径是有极限的，其根本原因是灰渣过滤区等于或略少于出灰口高度： (2)造气炉炉膛扩径中，要相应提高灰盘至水夹套顶的高度，要求此高度与炉膛直径比不少于1； (3)造气炉炉膛扩径后，传动系统负荷大幅增加，底盘、灰盘、大齿、炉条机等部件材质要相应跟上去，并保持良好的润滑，提高设备的大修周期。 2 关于造气炉炉箅 2.1 炉箅的发展、改进史早先的造气炉炉箅为宝塔型炉箅和扇形炉箅，此两种炉箅破渣能力不太好，当造气炉原料变差或操作不当炉内结大块时，造气炉破渣、排渣困难。操作人员不得不经常开灰斗园门人工扒块处理。 1985年湖南省资江氮肥厂与华东理工大学合作，率先开发出均布型炉箅，并在Ф3000 mm造气炉上试验成功。]989年原化工部组织在资氮召开了均布型炉箅推广专题会，与会专家和代表一致认为：M均布型炉箅布气均匀，破渣排渣能力强，在原基础上提高造气炉发气量20%以上，返碳也大大降低；M均布型炉箅的开发使固定层间歇式造气炉有了一次质的飞跃，是固定层间歇式气化工艺的一次重大技术革新。M型均布型炉箅曾被列为“八五”、“九五”原化工部、国家重点科技成果推广项目，并获原化工部、湖南省科技进步奖。资氮M均布型Ф3000、Ф3300mm炉箅曾占领中氮厂80%以上市场，但未涉及到Ф3000mm以下的小造气炉。此后，不少化肥厂家和机械制造厂家纷纷加入到均布型炉箅的研制和改进上，有些取得了成功，如江苏邳州某厂在小造气炉炉箅上开发上均布型炉箅并逐步推广。以后又有些厂家开始生产均布型炉箅，并开始出现四边形、五边形、六边形炉箅；五层、六层、七层炉箅。现在又有厂家推出了八层炉箅，并推出了专用炉箅的一些概念。 2.2 如何评价1台炉箅的好坏不论是均布型炉箅还是扇形炉箅或其它形式的炉箅，评价1台炉箅的好坏标准是一致的，即： (1)造气炉气化强度高； (2)灰渣残碳低； (3)操作稳定。当然造气炉气化强度、灰渣残碳还与造气炉的炉型、工艺流程、操作工艺、原料等很多因素有关，但同等条件下还是有可比性。 2.3 均布型炉箅设计和认识上的一些误区 (1)通风面积越大越好炉箅的通风面积并不是越大越奸，炉气炉一次风管一般不超过Ф770mm，其通风面积不足0.45m2，中心管一般不超过Ф1200mm，其通风面积不足1.245m2，过高地设计炉箅通风面积，反而使炉箅布风不均，以Ф3000 mm炉为例，对炉箅中上层进行适当控制，设计适当的通风面积，配合适当的中心管线(Ф1200mm)，在中心管线炉箅内形7m/s左右的空气流速是最理想的，在炉箅通风面积的设计上，不但要考虑其均匀布空气，还要考虑均匀布蒸汽，蒸汽流速比空气低，易从中心区通过，过大的通风面积，使得布风和蒸汽相背离。 (2)炉箅总高度越低越好曾有一段时间，推出矮炉箅，其理论是降低炉箅高度，在不增加碳层高度的情况下可提高燃料层厚度从而提高气化层厚度，要保证炉箅整体角度，降低炉箅各层高度是有限的，降低炉箅总高度实际上成了降低底座高度，底座高度的降低，减少了灰盘上的储灰空间，造成炉箅上方下渣不均，反而出现炉况恶化。以Ф3000mm炉箅为例子，炉箅底座高度不应低于400mm，总高度不应低于1600mm。 (3)炉箅底座设计为多边形结构将炉箅底座设计为多边形的目的是破渣和推灰，其实只是炉箅直径最大的一层才能有破渣功能，大块渣必须在此层破碎后才会落至灰盘上。如底座去破渣必然把炉裙座给磨损掉，落于灰盘上的灰渣是通过灰盘旋转与灰犁结合将渣排出，炉箅底座与灰盘同步旋转，没有推灰作用。 (4)设计多层破渣筋设计多层破渣条的目的是加强破渣，从破渣原理来看，只有炉箅旋转，让大渣块在炉箅破渣筋与炉壁破渣条之间挤压才能破碎，也就是说，只有炉箅直径最大的一层与炉膛壁结合才能破渣，而直径最大的一层的上一层或几层，因与炉膛壁之间间隔太远，而没有破渣作用，只能起到推灰作用。 3 关于造气炉炉上结构 3.1 上气道的位置早期造气炉上气道的位置只有一种，即靠近炉顶的侧面出口。近年来，上气道出口位置有三种方法： (1)在炉侧面水平方向(原有)； (2)在炉顶靠边上斜出； (3)在炉顶加碳口外面的环隙出。提出上气道出口位置改造思路的由来不外乎两个： (1)增加造气炉上部自由空伺，减少气体带出物； (2)减少气体偏流，有利于气化剂的均匀分布。提高上气口出口位置，有利于提高碳层高度的说法是完全不成立的，因为碳层高度由水夹套的高度来确定。我们认为上述两种改造理由中增加自由空间，减少气体带出物也是站不住脚的，带出物的多少主要与炉上温度及原料性质决定，增加零点几米的高度，对减少带出物没有明显的作用。至少减少气体偏流这一理由的话，将上气道出口放在炉顶靠边上斜出与炉侧面出没有多少区别。将上气道放在炉顶中心位置，倒有一些作用，但炉膛内气流速度本来就很低(以Ф3000 mm炉为例，上部温度为400℃时，炉膛内气流速度不到3 m/s)，对减少气体偏流作用也不大。只有将上气道位置放在炉顶中央与加碳口同心，并同时加高水夹套的高度，这样改造可达到一个利于原有较低的厂房，经改造炉上气道位置后可达到提高碳层的目的，并有利于气化剂均匀分布，其余的上气道位置改造都是投入产出不相符的。 3.2炉顶改为平顶近年来，有一部分中氮肥厂家将Ф3000 mm以上造气炉炉顶改为平顶。笔者还没能揣测其作用。也许可能是，最近几年大家认为小造气炉气化强度、消耗水平等指标较大造气炉优，发现小造气炉炉顶为平面而一味的模仿所出现的。至于炉顶改为平顶后，可减少炉上带出物一说，只能是莫须有。因为炉上带出物主要是炉子工况恶化，有风洞，吹翻所致。 4 造气炉炉下结构本文中提到的炉下结构，主要指破渣条、裙座(小造气炉称为灰仓)、灰犁、出灰口。现小造气炉与大造气炉炉下结构上有较大区别。笔者认为这就是小造气炉气化强度、灰残碳等指标优于大造气炉的主要原因。 4.1 破渣条小造气炉的破渣条一般都采用上小下大的锥形破渣条，整圈均布焊在水夹套上部，破渣条的规格一般为10×80×30×600mm。大造气炉破渣条一般为50×125mm的菱形板，在水夹套下部焊四周，破渣条其作用主要是与炉壁结合，将大渣块破碎，并保护夹套内壁，但除此之外小造气炉的破渣条还有另外一项功能，即减少炉膛壁的冷壁效应。造气炉夹套为汽水混合物，温度低，造气炉炉膛壁处有一个低温区约50mm厚，此区温度低于700℃，气化反应不完全，而此区的煤渣又只随重力下降，小造气炉的这种锥形破渣条，使在炉壁上未反应完全的煤渣在此处转向，向炉中心移动，并与炉箅最下一层流道送出的气化剂接触进行反应，大大地消除了冷壁效应，炉中心区的煤渣依靠炉箅推灰筋的作用将灰渣推入外环区，并在锥形破渣条处与沿炉膛壁下来的煤渣形成相互抵制的效果，大大减少了造气炉流生，灰渣返碳高的现象。 4.2裙座或灰仓对于水夹套下面和短节，大造气炉习惯上称为裙座，小造气炉习惯上称为灰仓。造气炉的裙座(或灰仓)一方面是连接水夹套与炉底盘的必须部分，另一方面由它与灰盘和炉箅构成了一个储灰仓。所以说，小造气炉中将其称为灰仓更为科学。顾名思义，灰仓就是用来装灰渣用的，大块灰渣通过炉箅旋转，推灰筋将灰渣推至四周，炉箅将渣破碎后，落于灰盘上，灰盘转动再将灰带至出灰口，通过灰犁将灰渣挡入灰斗中。造气炉内的灰渣运动必须达到以下几个平衡，才能使造气炉正常高效低耗运行： (1)是单位时间内炉箅上方产生的灰渣量，它与气化强度、原料灰分等因素有关； (2)是单位时间内炉箅上方灰渣落至灰盘上的渣量，它与炉条机速率、炉箅与炉壁之间间隙、操作工艺有关； (3)是灰仓容积，它由炉箅底座高度、短节直径、短节高度等决定； (4)是出灰口的出灰量，它由灰犁尺寸、炉条机速率决定。灰渣只有在以上4个环节中达到了平衡，灰渣流程才畅通，造气炉操作才能正常。以上环节中只有灰仓容积由设备所决定，其余均由操作或原料因素决定。如果在灰仓容积较小，势必形成炉膛截面上降渣不均匀，在灰犁过后的一小段区域就将灰盘装满，后段就不降渣，造成渣层、气化层被破坏。而为了达到排渣的目的，只有加快炉条机速率，造成夹套内壁磨损。小造气炉的灰仓结构见图1。小造气炉的灰仓结构是最合理的，其短节直径做得大，同时，短节高度、炉箅底座高度达到400 mm以上，它实现了水夹套下短节的最大化。大造气炉裙座高度一般只有320mm，炉箅底座高度也不够高，更重要的是短节直径不够大。短节直径的大小由底盘尺寸所限制，所以笔者认为小造气炉扩径至Ф2800mm，大造气炉扩径至少Ф3300mm时，工况不稳，消耗上升，与灰仓结构有很大关系。Ф3000 mm系列造气炉的裙座结构最先为图2的结构方式，后不少厂家出于减少夹锅锅底磨损考虑，将图2的结构方式改为图3方式的斜短节，斜短节制作不方便，又有厂家将其改为图4所示的结构。图2结构还比较合理，图3结构中的灰仓容积减少了很多，图4结构中的灰仓就实现了最小化，炉膛截面上降渣均匀性得到了极大破坏。小造气炉的夹套内壁一般只有24mm，大造气炉的夹套内壁一般达到30mm以上，甚至有的厂家用40 mm板，小造气炉夹套内壁磨损并不严重，使用寿命并不比大造气炉夹套内壁短，笔者曾对这一现象感到迷惑，现有看来，解释这一现象就不难了，其主要原因是：小造气炉其灰仓容积大，同一炉膛截面收降渣均匀，对夹套内壁磨损小些，而大造气炉因其灰仓容积小，同一炉膛截面上降渣不均匀，在出灰口前一段完全形成降渣死区，渣与夹套内壁死磨，所以夹套内壁磨损当然大，这也可从大造气炉夹套内壁同一水平截面上磨损的不均匀性检验出来，综上所述，小造气炉气化强度高、消耗水平低的最根本原因是其灰仓的合理性。 4.3 造气炉底盘系统在造气炉的扩径改造中，炉底系统要不要作相应改造呢?原造气炉炉底传动都采用滑动灰盘，随着造气炉炉膛直径的扩大，大小造气炉都将滑动灰盘改为滚动灰盘。从目前运行情况来看，大造气炉传动系统故障少一些，小造气炉故障多一些，其主要故障有：滚道跑偏、磨损、大齿轮磨损，小齿轮磨损等，这一方面与炉膛直径扩大，灰盘上正压力大大增加有一定关系，又与材质有一定关系。目前，小造气炉大修周期为1年，而大造气炉大修周期大都在2年以上。笔者认为，小造气炉大修周期的配件需便宜，但使用寿命短，累计配件费用产不少，且1年一次大修，影响了造气炉的运行率，并不合算。 5 关于上行煤气阀、吹风气回收阀的位置问题目前造气炉上行煤气阀位置有以下三种： (1)是在造气炉上气道； (2)是在旋风除尘器后面； (3)是上下行煤气阀合并，仍为原煤气三通阀。笔者认为仍用煤气三通阀不可取，一方面浪费下吹净不完全造成煤气损失，另一方面煤气三通阀要求上下到位，如维护方面稍为疏忽，造成气体走短路。将上行煤气阀放在炉上气道还是入在旋风除尘器后面更优，则主要看其上气道操作温度。笔者认为上气道温度低于350℃时，将其入在上气道较好，可以减少下吹蒸汽浪费。如上行温度超过350℃，上行煤气阀放在旋风除尘器顶上较好，因为此时温度过高，阀门的冲刷加剧，阀门使用寿命短。至于上行煤气阀放在旋风除尘器顶造成下吹蒸汽浪费多少呢?笔者认为下吹蒸汽浪费并不多，上吹完后，上气道、旋风除尘器内充满了煤气，并有一定的压力(约12kPa)，下吹蒸汽入炉顶后，只要上行煤气阀不泄漏，浪费蒸汽并不多，因下吹时上气道压力只有12 kPa左右，虽存在蒸汽对上气道和除尘器充压的损失，但充压幅度很少，并不浪费多少蒸汽。吹风气回收阀的位置也有三种情况： (1)是上气道管上； (2)是旋风除尘器顶； (3)是烟囱阀后。第三种方式是造气流程未改造的产物，吹风时阻力大；第二种方式吹风时阻力小，有利于提高吹风强度，但与上行煤气阀一样存在一个上行温度问题。笔者认为如上行温度超过350℃时，吹风气回收阀放在旋风除尘器顶上较好。个别厂家上行温度较高，又将吹风气回收阀放在上气道上，结果吹风气中可燃气体成分较高，此时主要原因是吹风气回收阀高温时易磨损，造成煤气泄漏所致。 6 关于煤棒与煤球制气的问题近几年，煤价上涨较快，各厂加强型煤制气的技术研究和改造，中氮、小氮厂家改型煤制气的很多，型煤设备制造厂家也多。到底煤棒与煤球制气哪个更好，似乎也难分清楚，现不论是煤棒还是煤球，采用腐植酸粘结剂的较多。笔者认为煤棒与煤球的成形机理决定了煤棒制气要优于煤球。煤棒在加工过程中，煤粉通过煤棒机的螺旋叶片挤压发热，发生了塑性变形，提高了粉煤的自粘结性，热强度得到了大大的提高，这就是煤棒可实现单烧，而煤球只能掺烧的基本原因。当然，现有的煤棒装置大部分没有烘干系统，存在劳动强度大，入炉水分高等缺点。相信煤棒的干燥问题是可以较好解决的。查看更多 0个回答 . 1人已关注

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磷酸生产使用的酸混合器？ 请问做磷酸的同行生产工艺中萃取酸混合器使用的厂家在哪里，尽可能详细介绍一下。查看更多 1个回答 . 4人已关注

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加热炉衬里脱落？大家好：我单位运转的加热炉衬里大面积脱落，请问在不停炉的情况下应如何处理，请大家指点。谢谢！！！我们加热炉的炉膛温度在800度左右。查看更多 2个回答 . 3人已关注

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