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....