常压固定床造气的应用与展望

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