常压固定床造气的应用与展望

时间:2025-07-10

常压固定床造气的应用与展望

作者/来源:马德勉(山东博山化肥设备厂,山东 淄博 255215) 日期:2008-11-14

煤气化技术广泛用于化工、化肥、玻璃、建陶等行业,具有广阔的应用前景。煤气化可分为固定床、流化床、气流床技术。1958年Ф1980 mm土生土长的常压固定床间歇煤气发生炉在我国诞生,发展到现在,Ф2800 mm已广泛应用于化工、化肥等中小企业,各种炉型近9000台。可见,常压固定床间歇气化技术在国内化肥、化工企业中仍占主导地位,造就中国特色50年的历史。流化床、气流床适合规模大的装置,是发展的长远目标和远景规划。

1 固定床间歇气化炉的发展

固定床间歇气化煤气发生炉从1958年的Ф1980 mm开始,逐步扩径到Ф2260mm、Ф2400 mm、Ф2600 mm、Ф2800 mm五个规格。它们的基本结构一样,即半水夹套锅炉,原设计高度为1845㎜,扩径改造过程中,在原水夹套设计基础上加高300~900㎜不等。直筒型上炉体为内砌耐火材料,采用人工手动加焦(煤),后改为半自动到全自动加焦(煤)。Ф1980~Ф2400 mm这几种炉持续使用近35年,现在仍然有一些小企业在用。Ф2600 mm系列炉20世纪90年中期已开始改造,近10年使用后改为Ф2800 mm,已达到极限。这种半水夹套锅炉煤气发生炉称为第一代煤气炉(下简称Ι炉)。

21世纪初,化肥、化工迅猛发展,各企业不断扩大规模,本着投资少,见效快,减少占地的原则,在直筒炉的基础上,改为外直内锥的锥形煤气发生炉。称为第二代煤气炉(下简称Ⅱ代炉)。

2003年,国家对煤矿规范管理,关闭一部分小煤矿,从此煤价逐年攀升。使以煤为原料的企业利润空间越来越小,不少企业不得不改变原料路线,用本地煤、劣质煤或用无烟沫制各种型煤。然而这些劣质煤气化带来的问题多,如炉况易恶化,不稳定。为适应这些煤种的气化需求,第三代煤气发生炉孕育而生,即全水夹套炉或复合煤气炉(下简称Ⅲ代炉)。 2 三种炉型近年来经典改造过程

2.1 Ⅰ代炉

这是我国建国初期移置了部分UGI工艺技术、结合国家的状况而设计的炉型。刚开初对原料的要求比较苛刻,要求是高温冶金焦,且粒度为25~75㎜。中期改为优质山西晋城无烟块煤。煤气炉运行较稳定,气量和气质都很好(负荷轻)。后期随着各企业规模扩大,煤炭紧张,改烧劣质煤,一些设备改造不匹配,没有系统性改造,暴露的问题就多了。炉况不稳定,易恶化,“二差”、“三高”、“一短”随时出现,即发气量差,气质差,煤耗高,蒸汽消耗高,煤气温度高,设备寿命短。为烧好劣质煤,广大造气专业人员和科技人员多年来共同努力,对煤气炉不断进行系统改造,使中国特色的小型炉又有新的生机。经典的改造情况(系统性全方位改造)如下。

(1)煤气系统流程 四炉—站—机—锅(组合)—塔,即四台炉共用一台油压泵站,一台空气鼓风机,一台废锅炉(上废锅下过热器),一台洗气塔。

(2)蒸气流程 水夹套及废热锅炉自产蒸汽,去过热器过热,回蒸汽缓冲罐(罐容积

3不小于35~40 m),放在四炉中间,尽量靠近炉子,蒸汽总管Ф377 mm或Ф426 mm,单炉支

管Ф273 mm或Ф325 mm,四台炉以上可将缓冲罐连通使用。这样便于蒸汽压力的稳定,有利于造气炉工况的稳定。

(3)吹风气回收流程 无论上第二代(中燃式)还是第三代(下燃式)吹风回收系统,采用微负压的工艺(有数种流程)。根据企业自身状况,选择适合工艺需求的流程。

(4)空气流程 四台炉共用一台空气鼓风机,总管Ф1000㎜、支管Ф700 mm、上吹加氮Ф273 mm。

(5)油压流程 油路总管Ф76mm、支管Ф38 mm,泵站设连锁装置,设置低限为

3.8MPa,若到低限另一台自动开启,保持油压系统正常,减少阀门因油压系统波动大,导致开关慢或开关不到位,影响造气炉的稳定运行的情况。

(6)高径比 煤气炉逐步扩径改造,但每次扩径都未重视高径比,导致高径比严重失调,即扩径后截面积大了,也不多产气,反而出现炉况不稳定,一些企业扩径改造运行一段时间又改回来,走回头路。其实他们没有把扩径后运行不正常的真正原因找出来,盲目行动,草率行事,使企业蒙受较大的经济损失。煤气炉改造不光要考虑整体合理高径比,还应考虑水夹

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