2008年中3000新型煤气炉投入使用,标志着煤气炉在发展过程中,走过一个新的里程碑。煤气炉每扩大一次都促进小氮肥向前发展,煤气炉越大,产量越高,效益越好。但是,煤气炉的发展决定于炉箅的发展,没有新型炉箅就没有新型煤气炉。因此,炉箅的发展是煤气炉的发展关键。
1 φ1100~φ1500煤气炉时期的炉栅
原始的小型煤气炉没有炉箅,采用的是炉栅。炉栅是用多根圆钢在炉底平行并列铺设而成、类似民用煤球炉的炉条,每根圆钢之间有一定的间隙,此间隙就是空气和煤气的通道。排渣时用固定扳手搬动圆钢端头方形部位,一根一根来回摇动,将炉条上的灰渣落入炉底灰仓,灰仓中的灰渣适时排出,排渣时间和排渣量主要根据炉下的温度而定,这种原始的排灰方式无法满足工业化生产。因此,这种小煤气炉很快退出历史舞台。
2 φ1980煤气炉—星形炉箅
星形炉箅每层为五边形,一层一层重叠在炉箅底座上,炉箅底座卡在灰盘上,随灰盘转动,它与灰犁配合将灰渣排入灰斗,实现了自动排渣。这种炉箅比炉栅是一个进步,它在朝工业化应用前进了一大步。但是它存在很多缺点,易“散架”,布风不均匀易结大块,无破渣能力,气体中带出物多。生产时间短,处理问题时间长。
3 φ2260煤气炉—LJF均风炉箅
φ2260煤气炉使用时间最长,从20世纪70年代中期到20世纪80年代末,共使用15年之多,之所以使用时间长,其主要原因是炉箅进展缓慢,在15年中经过三个阶段。
3.1 伞形和塔形炉箅
20世纪70年代中期开平氮肥厂研制出六层伞形炉箅,通风面积0.684m2高度1353mm,最大旋转直径1620mm。20世纪80年代初,湖南化工设计院研制出塔形炉箅,最大直径1750mm,通风面积0.758 m2。这两种炉箅在布风均匀、排渣破渣、降低通风阻力、减少带出物等方面,比星型炉箅都有很大进步。因此,它在φ2260煤气炉上应用7、8年时间。
3.2 LZ与均布型炉箅
20世纪肋年代初期,化工部科技局下达任务,清华大学化工系曾先舜教授研制出LZ型炉箅;于此同时,化工部小合成氨设计技术中心站组织,原华东化工学院张成芳教授负责工艺设计,上海化工设计院进行结构设计,共同研制的径向均布型炉箅成功应用。这两种炉箅结构新颖,各据特色,炉箅无论在布风均匀性、排渣破渣,降低气体阻力,减少气体带出物等方面比伞型、塔型炉箅都有较大的进步,炉箅使用性能提高一大步,这种炉箅一南一北,相互竞争不断提高,各自发展了许多型号。
3.3 LJF均风炉箅
20世纪80年代末期,河北肥乡化机厂在LZ的基础上研制出LJF均风型炉箅,该炉箅特点:将LZ第五层与底座分开,增加一层风道。当时炉膛高径比小,炭层薄中间风量大易结疤,他们增加这层风道,是降低了中风,增大了边风,这使炉箅布风更加合理,这一改进使炉箅布风合理均匀,增加通风量,减少结疤,稳定炉况,提高煤气炉产气量,实现了一炉供三机,这是造气工人的多年愿望。从1988年到1993年间,LJF型炉箅风靡全国造气行业,为氮肥行业做出突出贡献。它所配套的φ2260煤气炉,在煤气炉发展史上成为一个新的里程碑。
4 DLφ2400煤气炉—低高度强破渣均风炉箅
LJF型炉箅配套φ2260煤气炉气化强度已经达到一个新水平,当时没有一个新的炉箅能超过它。煤气炉要发展,φ2260煤气炉己发挥到顶点:必须开辟新路。1990年湖南益阳化机厂开发的φ2400煤气炉应运而生,从1990年到1996年这时期中,φ2400煤气炉成为小氮肥煤气炉发展主流。1990年前后,φ2400煤气炉配套的炉箅是在φ2260炉箅基础上放大的炉箅,它比较高,上部三层经常容易烧坏,使用寿命只有3~6个月,秦兴亚高工针对当时情况研制出低高度、强破渣均风DL-φ2400炉箅。
4.1 DL-φ2400炉箅特点
炉箅高度低,LJF型炉箅破渣是靠炉箅底座和最大层四个角共同完成破渣的,它的最大层上四条筋位置在四条边中间,只起排渣作用,它与夹套上破渣条不配合,所以无法破渣,DL型炉箅将排渣筋安置在四边形的四个角上,使其与破渣条配合,排渣筋头高度160~180mm,这样炉箅底座可降低150mm,炉箅高度也随着降低150mm,原φ2260炉箅高1500mm,如果按其比例放大,φ2400炉箅高度>1550mm,现在降低150mm后,DL-φ2400炉箅高度为1400mm。
4.2 强破渣
DL型炉箅18条排渣筋,筋头向上翘起,炉箅在转动过程中象一个圆盘耙,将疤块靶碎排一下。
4.3 布风合理
φ2400煤气炉高径比小炭层薄,炉膛中间风量大,易吹翻、结疤,DL型炉箅降低了中风,加大了边风,使炉内布风更加合理。DL型炉箅配套的φ2400煤气炉在1990年到1996年期间成为小氮肥主流煤气炉,推动了小氮肥蓬勃发展。
5 φ2600—煤气炉DL六层六边形炉箅
煤气炉专家田建安高工与博山化肥设备厂,1993年开始研发φ2610煤气炉,1996年在小氮肥行业开始推广;秦兴亚高工在1995年初研制六层六边DL-φ2610炉箅,当年6月投入使用。炉箅四边形改为六边形,这是炉箅结构的重大改进,它为煤气炉向大型化发展奠定了基础。煤气炉从φ2400发展到φ2600,炭层稳定是φ2600煤气炉煤气炉能否成功的关键,炭层不稳定,其它布风均匀、排渣、破渣都无从说起,四边形炉箅四个边与夹套形成四个大弓形,排灰能力大,容易造成塌炭,灰渣层无法稳定。云南某氮肥厂就是典型,该厂烧碳化煤球,使用四边形炉箅,几天就蹋炭一次,煤气炉无法操作,造成产量低、效益差、企业亏损,改用六边形炉箅之后,炭层稳定,煤气炉正常生产。六层六边炉箅使φ2600煤气炉在小氮肥行业大力推广,小氮肥厂产能从年产20~40kt发展到50~80kt,使小氮肥进入了新的发展时期。
6 φ2800煤气炉—七层六边炉箅
2002年博山化肥设备厂与田建安高工共同研发φ2800煤气炉,这一新的煤气炉,炉膛直径加大了,炭层提高了。它与φ2600煤气炉有很大的区别,φ2600煤气炉大部分都是在φ2260煤气炉基础上改进,炉膛直径虽加大,但高度基本不变,炉内有效炭层高度较低。低炭层时,炉箅布风是中风小边风大。现在φ2800煤气炉有效炭层提高了,在新的工况下,炉箅布风必须改变,如果还是采用六层六边炉箅,必然是炉膛周围发红,下部结环形疤上部挂壁。如何解决这一问题,必须从布风理论上去研讨。最初,各层布风都是按百分比来布风,后来按布风强度来布风,这两种方法都无法判定各层风量大小,各层布风是否合理均匀,所以一台炉箅研制出来后,需要经过多次实用,才能摸索出规律,将其定型。我们使用布风新方法,能够使各层布风合理均匀,局部布风量偏大、偏小的问题基本得到解决。使用布风新方法能够很好解决炉膛内边壁效应问题。七层六边炉箅使φ2800煤气炉走向成功,它成为2004年之后新建煤气炉的首选炉型,它推动小氮肥行业向大氮肥行业发展。
7 φ3000煤气炉—八层六边抛物线形炉箅
湖北枝江三宁化工有限公司新建年产醇氨500 kt装置,原料为煤棒。采用φ2800煤气炉需建28台,采用φ3000煤气炉计算后只要22台。采用φ2800炉成熟可靠,采用φ3000煤气炉可节约6台φ2800炉,而且占地面积少,节省投资。但是中氮厂都纷纷将φ3000炉拆除建φ2650煤气炉。φ3000煤气炉能否稳定生产,李先云等技术人员经过调研,认为φ3000煤气炉能否开好关键之一在炉箅,他们招标选定邳州市兴亚炉箅有限公司负责炉箅研制。秦兴亚高工经过反复研究推出八层六边抛物线形炉箅与之配套。
7.1 八层六边炉箅特点
(1)炉箅高度比较高,它适合高炭层操作,特别适应烧煤棒。
(2)七层风道布风均匀,适合烧煤棒。
(3)炉箅外形采用抛物线形,它与气化层曲面相吻合,它适应炭层高度波动。
7.2 使用效果
(1)产气量高:产气量每小时9000m3以上,单炉日产合成氨75t。
(2)炉况稳,易操作:新开22台炉,18d全部调节正常。
(3)气体质量好,下行带出物少,灰渣残碳含量低,吨氨入炉耗煤棒1470kg。
φ3000煤气炉应用成功,是煤气炉发展史上又一个新的里程碑,为煤气化行业节能降耗开辟了新路,为氮肥行业向大型发展奠定基础。高效、节能、大型煤气炉是氮肥行业发展的需要,研制新型炉箅是我们的责任,具有中国特色的新型煤气炉象长江后浪推前浪,永不停息的向前发展。