造气炉生产的优化操作
本文由 马后炮化工论坛 转载自互联网造气炉生产的稳定的关键是原料的性质和操作条件的控制。由于目前焦炭供应紧张，成份复杂，且价格昂贵，只有优化操作，挖掘造气炉生产潜力才能稳定生产，降低生产成本。
1、 选择合理的碳层高度并控制其稳定，从稳定中寻求优化
炉内的气化条件除受原料状况的影响外又取决于炉内的反应温度、蓄热条件、控制方法是否合理等。对造气炉的控制要以实现高限气化温度为目标，在适宜的、稳定的入炉蒸汽用量的前提下必须保证每一个循环都要有足够的、稳定的吹风率。实现造气炉气化层温度和其他各项工艺条件的稳定，必须从选择合理的和控制稳定的碳层高度入手。在焦炭粒度不变的情况下，碳层的高度决定了燃料层阻力的大小，碳层过高或过低都是错误的。在吹风量可以增加的情况下高碳层是有利的，在风量因碳层高度的增加而下降时，降低碳层高度是有利的。造气炉优化控制的主题是求得一个有利于蒸汽分解和CO2还原的气化条件，而形成这一条件首先要有高炉温、控制合理火层位置及厚度，使热量集中在气化层，从而气化层增厚，热损失少，气化强度高。实际生产中并不是提高了碳层高度气化层厚度就会增厚，良好的蓄热状态并不是由于有较高的碳层而形成的，而是由于吹风效率高，火层位置控制合理，热量集中而形成。高风量并不一定要控制高碳层，关键是控制合理的火层及灰层厚度，从而控制气化层始终稳定在碳层下部。而如果碳层控制过低，无法适应高负荷吹风，碳层内各层区无法均匀分布，气化强度也就无法提高。因此，过高或过低的碳层都是不可取的。从我厂生产中的实践来看，在焦炭粒度为50-80mm的情况下，碳层控制在2.6-2.9m（空层）时能获得较高的吹风率。要使床层内各层区分布处于稳定状态，就要使碳层高度相对稳定，入炉焦炭粒度要均匀，焦末要筛净。在这种条件下控制中碳层或略低的碳层也能适合高风量操作。从以上分析看出，碳层高度的确定必须依据原料特点、生产负荷大小而定，并且首先要正确认识碳层高度与蓄热能力的关系，碳层高度选定后，就成为制气的一项主要工艺指标，要力求稳定。
2、 合理稳定的气化层位置
炉内反应温度的高低是生产控制中的一个重要方面，而炉内气化层温度受气化层位置的影响很大。火层位置的调整主要是靠调整灰层厚度和调节上下吹比例来完成的。上下吹比例分配的合理与否，直接影响炉内的气化条件，对产气量和耗焦量都有很大影响。为了控制炉面温度和火层位置，加大下吹蒸汽用量，不但不会降低反而还会提高蒸汽分解率，当然，前提是要有足够的吹风强度。由于炉温波动小，下吹阶段气化层内有较高的温度，下吹蒸汽入炉后经还原层时已有部分蒸汽分解，未分解的蒸汽由于吸收了还原层的热量，温度得到了提高，更加快了进入氧化层后的分解速度，下吹阶段的蒸汽分解率不低于上吹阶段。多下吹制气由于火层被控制在碳层下部，热损失少，热量集中，火层增厚且温度升高，床层内形成良好的蓄热状态，焦炭在高温条件下气化反应速度加快，气化强度提高，返焦率降低。但是任何操作控制手段都要严格把握尺度，不能走向极端。过分的强调大下吹，盲目增加下吹蒸汽量或延长下吹制气时间会使火层严重下移，炉下温度升高。炉下温度过高缩短炉底设备的使用寿命，下行气体温度过高同样也增加了热损失。合理的多下吹制气是节省焦炭的一项重要措施，在多下吹制气的条件下，炉上温度得到了有效控制，使之涨幅慢，显热损失和潜热损失都减少了，因此，焦炭消耗得以降低。提高炉下温度就要求控制薄灰层，工艺条件确定后炉下温度必须控制稳定，否则气化层随灰层的厚薄而上下移动，气化条件也随之变化。另外多下吹制气不能控制灰层过厚，否则就会造成气化层内局部或大面积熔结，使炉况恶化。总之，上下吹的比例分配主要以将火层控制在所要求的位置为出发点。因此，我厂将造气炉上、下吹的时间定为29-31s、68-70s，上、下吹蒸汽量定为5.0-5.5t、7.8-8.2t。从实践中看，这样的分配比例对于稳定炉况、获得较好的制气效率及较高的蒸汽分解率是较为合理的。
3、 造气炉的负荷
造气炉的负荷是一个系统性的问题。吹风强度的大小决定了生产负荷的大小，但单纯的追求吹风强度，并不一定增加水煤气的产量。如火层位置选择不合理，火层上移，床层内的蓄热条件就差，热损失就大，此条件下吹风强度再大，时间再长，因炉内蓄热条件差，吹风气带走热量多，反而会增加焦炭的消耗，降低产气量。控制好气化层的稳定，采用薄灰层操作，由于炉内形成了良好的蓄热条件，在同样吹风时间的条件下，单炉的产气量和质量都有明显提高。另一个方面是吹风绝不能过量，实践不能过长。过量吹风不但不能提高炉温，相反会降低气化层温度，因气化层温度的升高受焦炭熔点的限制，温度达到熔点后，吹风时间延长，炉温也不会再升高，且长时间的吹风会使在氧化层生成的CO2在还原层与碳发生还原反应生成CO，一方面会消耗大量的焦炭，另一方面此反应为吸热反应，会吸收大量的热量，降低还原层的温度，另外，生成的CO还会造成潜热的损失。在此条件下，由于过量空气从气化层通过，带走了大量热量，同时使火层上移，上气道温度升高，结疤挂壁现象也由此而产生。过量的吹风，还会导致炉内结块，处理不及时就会造成局部过热，形成风洞，导致吹翻、吹凹，恶化炉况。一个循环中吹风过量的越多，炉温的波动也就越大，在这种条件下，蒸汽分解率降低，特别是下吹末期蒸汽基本上不分解，白白增加消耗。在这种条件下灰渣可燃物含量并不高，因为大量的焦炭被吹风气消耗了，所以说单就灰渣中可燃物含量高低看焦炭的利用率是片面的。过量吹风只会造成显热损失，造成热量的利用率低。过量的吹风使炉内的热量在放热阶段造成了大量的浪费，炉况控制难度加大，消耗升高，产气量降低。综上分析看出，提高造气炉生产能力，首先要处理好吹风效率、床层蓄热条件以及热效率的关系。要控制好炉内的热量平衡和物料平衡，解决好吹风与制气、上吹与下吹的矛盾，根据具体情况综合量化分析，从而找准工艺条件的最佳点。这就看出，单增加吹风时间是不会提高产气量的，吹风时间代表不了负荷大小。强风才能提高吹风效率；薄灰层、多下吹、低炉上温度才能提高床层的蓄热能力，两者具备再加上精心、合理的控制才能提高造气炉的生产负荷。
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