以煤为原料的中型氮肥企业,其造气系统的固定层煤气发生炉流程大多基本相同,原设计使用的原料为优质块煤,吹风过程中生产的高温(>650℃)吹风气的显热和潜热回收采用造气炉后燃烧室燃烧的流程,即煤气发生炉—燃烧室—列管废热锅炉—烟囱,排烟温度为200℃左右。近年来,优质块煤供应紧张,为降低成本,采用劣质块煤或型煤制气取得了成功。但由于只能采用“低炉面温度操作法”,相应的吹风气温度小于400℃,该温度低于吹风气着火点,通入空气时可产生爆炸,故燃烧室流程已不能用来回收吹风气的潜热,只能直接放空,造成了热能的大量浪费及环境污染。为解决此问题,各中型氮肥企业正在借鉴小型氮肥企业吹风气集中回收的经验,进行吹风气回收技术改造。改造的主要内容就是改变传统的吹风气热能回收方式,将低温吹风气显热、潜热的分炉回收改为在1台燃烧炉、1台锅炉中集中回收,从而减少吹风气显热、潜热的损失,提高热能回收的效率。
笔者就低温吹风气余热集中回收装置的若干问题作一些讨论。
1 设计技术问题探讨
1.1 吹风气成分及温度
吹风气的成分受煤气炉使用的原料及煤气炉工艺状况的影响,差别较大。在煤气炉工艺状况相对正常的情况下,一般而言,以无烟块煤为原料的煤气炉,其吹风气中的可燃气体的体积分数约为:CO 6%~7%,H2 1%~2%,CH4 0.8%~1.5%,即总可燃成分为8%~11%;以型煤(煤棒或煤球)为原料的煤气炉,其吹风气中的可燃组分的体积分数约为:CO3%~4%、H21%~2%,CH41%~2%,即总可燃成分为5%~8%。
吹风气的温度随煤气炉的炉型变化差异也较大,炉膛直径在2 650 mm以下的煤气炉,其吹风气温度一般不高于280℃;炉膛直径在2 850mm以上的煤气炉,其吹风气温度一般在400℃左右。
吹风气的总可燃成分和温度是吹风气集中回收装置燃烧炉系统设计的重要基础参数,参数不同,相应设计的燃烧炉系统肯定不同,因此不可照搬照抄某些“成功”的装置设计。
1.2 吹风气引出方式
煤气炉吹风气的引出方式有2种,一种是将原有的燃烧室改造作为除尘器或新增除尘器,吹风气不经原废热锅炉换热,而从除尘器顶部引出;另一种方式是吹风气经过原废热锅炉换热回收显热后,从废热锅炉出口引出。
众所周知,在煤气炉生产过程中,温度对油压阀门变向的影响是不可忽视的。温度过高,有可能造成油压阀门变向不正常。因此,集中回收煤气炉吹风气热能,吹风气空间采用哪种方式引出煤气炉系统,必须根据具体情况而定。对炉膛直径在2 650mm以下的小型煤气炉,因其吹风气温度较低,温度对阀门变向的影响不大,因此吹风气不经废热锅炉换热而直接从除尘器后引出更为合适,这样可有效避免废热锅炉的腐蚀问题。对于炉膛直径在2 850mm以上的大型煤气炉,虽然大部分厂家在煤气炉制气技术中采用了控制相对较低的上气道温度的操作方法,但吹风气的温度一般仍在400℃....