浅议小煤气炉的操作

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浅议小煤气炉的操作
作者/来源：裴贺胜，赵彦军（安阳化学工业集团公司原料气分厂，河南 安阳 455133） 日期：2009-2-6

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1  合理控制料层高度
    合理的料层高度，应使气化剂和料层有充分的接触时间并保证燃料沿炉子横截面均匀分布，因此，要求燃料层有一定的高度，一般控制在1700～1900 mm范围内。
    其中：灰渣层高度 250～300 mm
    氧化层高度 400～450 mm，温度1000～1200 ℃
    还原层高度 500～550 mm，温度800～1000 ℃
    干馏层高度 250～300 mm，温度550～800 ℃
    干燥层高度 250～300 mm，温度450～550 ℃
    入炉煤粒度大、水分含量高，要求气化强度适中时，料层总高度控制得高些，反之宜控制低些。用劣质煤作气化原料时，料层不宜太高，料层总高度应控制在1500～1700 mm为宜（从炉箅顶层以上算起）；如果煤中掺烧部分强度好的煤（焦）时，可以将料层适当提高100～200 mm。
    操作工一般根据空层的高低来确定料层的高度，所以坚持每小时量一次空层很有必要——按照料层的下降速度来控制给料时间，以维持料层的稳定。日常操作中，一些操作工发现料层偏高，于是猛加炉条机转速，或是发现料层偏低猛减炉条机转速，这些都是极为不正确的操作方法，不但料层高度难以控制，而且还会增加煤耗。我们应当遵循这样的原则，加料量的大小必须依据料层的下降速度而定，以维持料层高度的稳定。
2  确定合宜的吹风负荷
    一次风中的O2应该在氧化层中全部和碳元素化合成CO2 和CO，并且使氧化层的高度和温度达到前面所述的要求，为此，应根据炉膛直径和气化强度来调整一次风压。吹风时的下行压力一般控制在15～25 kPa的范围内。
    吹风负荷的确定以原料煤的质量结合工艺状况、设备情况等综合考虑，原则上产生1 m3半水煤气需要0.95～1.05m3空气，工艺控制合理或使用优质煤时取低限，劣质煤或工艺差时取高限。对于昼夜温差大，空气密度变化大，鼓风机在同等条件下出力不一样，单位时间入炉风量相差较大时，应注意及时调整风量，一旦确定最好不要随意改动。
    对于劣质煤，吹风时间宜短，不宜太长。吹风时间过长，劣质煤易在高温下迅速破碎，增加了床层阻力，吹风百分比选择在20%以下为宜。由于要求吹风时间短，但是为了提高气化强度必须采用强风短吹的手段，才能达到煤气炉内高温的要求，最好选择吹风强度为4000m3/（m2·h）左右，能有效地缩短吹风时间。
3  合理调节上、下吹蒸汽用量
    吹风负荷一旦确定，蒸汽用量必须与之匹配，也就是说吹风时放出的热量与制气时吸收的热量必须达到平衡。上、下吹蒸汽用量及时间比例主要是根据吹风量、料层阻力、媒质蓄热状况、设备状况而定，一般蒸汽用量已固定，只允许依工艺状况调整上吹时间。
    根据日常的操作经验，φ2.65m小煤气炉的上、下吹蒸汽手轮阀的开启度分别控制在9～11扣和11～13扣较为适宜，此时的上、下吹蒸汽用量分别在4～6 t/h和6～8 t/h范围内。
    劣质煤的蒸汽分解率比优质煤要低，因此水煤气中CO2含量会偏高，如果优质煤产生的混合气中CO2含量为5%～6％的话，劣质煤可以控制在6%～7％。烧劣质煤时CO2过低会产生炉内结大块等异常情况，影响煤气炉的稳定生产。单炉上吹CO2应控制在6%～7％，下吹CO2应控制在5%～6％范围内。 所以，烧劣质煤时上、下吹蒸汽手轮阀的开启度稍微加大一些较为合适。
4  控制好炉子的上、下行温度
    煤气发生炉的上行温度，这里指炉子上部煤气出口的温度。上行温度过高，不但使煤气带出的显热过多，增加燃料消耗，而且稍有不慎会造成炉膛四周挂壁；上行温度过低，说明气化层温度低，可能是入炉风量太小，或下吹蒸汽量过大，也可能是气化层下移，直接影响煤气炉的发气量和气体质量。对于一般的小籽煤来说，上行温度控制在250～300℃较为适宜；对于劣质煤，由于其易破碎，上行温度尽力控制得低些，最好控制在300℃以下。上行温度过高，在炉面易形成“一锅粥”的现象，即打开炉盖观察炉面时，看不到块状煤，全部是细粉状燃料，所以被称为“一锅粥”。
    煤气发生炉的下行温度过高，则说明气化层下移，不但影响煤气发生炉发气量，还会烧坏炉箅及灰盘等设备；下行温度过低，则说明气化层上移，也会影响发气量，同时因下行温度过低还会造成燃烧不完全，致使炉渣中残碳含量高、燃料消耗高，不但影响气化强度，还会使气体中CH4含量增加。对于一般的小籽煤来说，下行温度控制在200～280℃较为适宜。
    日常操作中，一些操作工发现上行温度上升，于是加大给料量；或是上行温度下降，减少给料量，即用给料量来控制上行温度。这些都是不正确的操作方法，因为给料量的加减势必会造成料层高度的变化，如果再用炉条机的转速来控制料层的高度，这样就会陷入一个恶性循环，会使炉况越来越差。
    上、下行温度的控制，主要是依靠合理的吹风、上吹、下吹时间的分配，以及风量、蒸汽量的调节来完成的。所以应选择合理的工艺指标进行稳定控制，并根据温度的变化情况，有针对性地及时调节，确保上、下行温度控制在适宜的范围内。
5  发现问题，及时处理
    例如，操作过程中如果发现上、下行温度过高，炭层下降速度慢，那么就应该安全停车，打开二楼圆门检查有无大块堵住，若有则应人工清除，并在工艺上减少1～2 s吹风时间或增加1～2 s上吹时间；如果没有大块堵住且两边有红炭或红渣，则操作中应适当减慢炉条机转速，同时减少给料时间，让炭层慢慢恢复。
    再如，操作过程中如果发现炭层过低，该如何处理呢？这就要看上、下行温度是否稳定了，如果稳定，温差正常，灰箱温度也正常，那么就应该加大给料量，逐步将料层提高，此时由于炭层较低，吹风阻力小，原料消耗能力强，所以不宜减慢炉条机转速；如果出现上行温度偏高，温差变化较大，而下行温度偏低，温差较小，那么就应该加快炉条机转速，同时加大给料量，逐步提高炭层。
    总之，在操作过程中能否及时发现并解决问题，是衡量一名操作工是否具备操作资格的必要条件。
6  合理使用寻优微机，实现降本增效
    目前，我们采用了湖南仪峰优化控制技术有限公司生产的“仪峰牌”炉况寻优控制系统（LYK-3Ⅷ，以下简称寻优微机）。寻优微机会根据上、下行温度的动态变化情况，在线分析炉内当前的蓄热状况，进而在线控制上、下吹的时间分配，尽力加大气化层在各种工艺条件下的厚度，以提高其蓄热能力。只有在气化层的蓄热能力增强后才能有效地增加送风量，从而有效地提高制气负荷。
    寻优微机找到一个优化状态后，参数即进入一个稳定时期，外界工艺条件出现变化时，参数会自动做出适应性调整，因而炉况稳定性较高。但是由于造气煤质不可能长期稳定，如果操作不精心，煤质变差时，出现炭层亏空或随意改变工艺条件，那么就会出现造气水平下降的情况。因此，操作工应严格控制炉条机转速不超标，并注意掌握炭层下降速度，稳定好炭层。在工艺操作上要做到细致、准确，对入炉蒸汽压力、风机风压、吹风基数、上吹基数、各炉上下吹手轮开启度、炉条机转速、上行温度及下行温度控制值、空层高度、下灰时间、半水煤气气质等情况都要做到一清二楚。
    这样，通过操作工的精心操作，寻优微机找到的优化状态就能够相对稳定下来，从而就会巩固公司使用寻优微机所带来的效益，炉况长期稳定了，增产降耗就会明显。由此，完全达到 “采用寻优控制系统，烧好小籽煤（型煤），降低肥料成本”的生产目标就一定能实现。
    结  语
    本文简单介绍了φ2.65m小煤气炉的日常操作，由于经验不足，看法比较粗浅，希望各位同仁及专家能够多提宝贵意见，为造气工作的改进和完善提供更好的参考和借鉴。