前言:锥形煤气炉作为一种对炉体结构形式的新型改进方式,近两年来不断进入中小化肥厂家。因其独具一定的技术特点和优势,同时也正逢煤化工行业,煤气炉新建工程多、数量大。加之大部分厂老系统的炉型换代也进入高峰阶段。再加上众多厂家对新技术渴求度高,都有尽量选用新炉型,不至于短期内再更换的心理。在此大环境下,因而推广较快。
该炉型的设计虽然在改进方式上,对原有炉体部分没有根本性的改变。但必竟是由以往一味的将煤气炉内径垂直外扩,变革为将煤气炉下部夹套锅炉部分改为斜线异形外扩,使之形成锥形结构。本次改造应该说是我国煤气炉技术改造史上的一次比较大的变革。
笔者一直关注这项技术的设计、推广和应用情况。并跟踪大部分厂家使用的锥形煤气炉运行情况。根据个人的认识和掌握的情况,2005年3月份在《小氮肥》杂志上发表了《锥形煤气炉的特点与应用前景》,文章中介绍了该炉型炉体下部呈锥体结的特点和优势。鼓励化肥、化工企业使用。后来,经过一段时间对己使用厂家的实际使用情况进一步深入了解,发现大部分厂家对锥形炉运行情况表示满意,而也有一部分厂家反映使用效果不明显。
处于对该技术和对社会负责的态度,经过对大部分厂家应用情况综合分析总结。笔者又于2005年9月份在《小氮肥》杂志上,发表了《锥形煤气炉阶段性应用总结(一)》。文章中介绍了锥形煤气炉推广情况和大部分厂家的应用情况,并且明确的提出了:“锥形煤气炉整体配套方面还需要完善”这样一个看法。
煤气炉内部结构形式产生变化,必然带来新的运行特点。然而,任何一项改造都是优势和缺陷并存的。在实际应用中,突出的优势显而易见,而潜在的优势和潜在的缺陷,则需要在生产实践中逐步去发现。经过各应用厂家一段时间的应用和摸索后,存在的问题己经显现出来一部分。目前,已经进入了进一步对该技术进行充实,并采取措施弥补和消除缺陷,从而使该技术进一步完善的阶段。
目前,在运行的锥形煤气炉,一部分使用厂家影响效果发挥的问题主要有四个方面,一是破渣和防流设计存在问题,制约生产能力发挥。二是夹套锅炉高度过低制约生产能力提高。三是部分厂系统配套不够平衡以及操作条件存在问题。四是配套炉箅使用周期短。以下分别进行分析,并重点分析探讨防流与破渣问题。
1. 破渣与防流设计方面的问题分析
该问题体现在前期各厂家煤气炉改造时,过于侧重防流。而且部分厂选择的防流方式不适合本厂实际条件,并且防流装置设计的不够完善,煤气炉运行中出现排灰困难,形成因排灰能力不够,制约负荷提高。而且,较多出现经常有疤块堵塞灰道现象需要经常打疤,因而造成偏灰,至使排渣速度与气化速度不平衡。原因是阻流措施做的过了头,排灰太慢,物料平衡不能维持。所以已经有部分厂又根据自身条件进行了改造。采取将原用破渣条长度缩短,提高出渣口高度。改造后炉条机的转速降低,反而排灰能力增大,负荷提高。
就煤气炉炉底部分的条件而言,φ2000系列煤气炉内径扩大到φ
灰渣过渡区的作用,就是让灰渣减缓排出速度,使之在离开灰渣层后再加一个过渡过程,让气化剂将灰渣夹带的热量进一步吸收,使排渣温度降低。而且该过程中过渡区内的灰渣还起到承托并稳定灰渣层,使之均匀下降的作用。φ2800煤气炉等于基本上减少了一个将灰渣深度降温的过程。而这个过程对稳定灰渣层使之均匀分布,从而稳定炉况也有很大作用。这样一来,一个降温过程和一个稳定灰渣层的作用都失去了。
φ2400煤气炉灰渣过渡区环周的宽度为
流渣问题以前没有人提出过,而这个问题是现实存在的,炉况出现流碳、塌方,首先是涩性大的灰渣层局部失去,才引起表面光滑的炭流出,因此,塌炭是在先产生流渣失去灰渣层而形成空穴才产生的。
对于φ2800煤气炉来讲,以往各个厂家特别注重了防流部分是正确的。而问题是在措施选择和方案设计方面,对不同的现实条件缺少针对性,而且部分厂家存有照抄照搬的现象,使防流措施做过了头。那么,怎样的设计方案才是合理的哪?这个问题应该这样讲:“适合了一个厂家具体情况的方案就是正确方案”。煤气炉防流设计这方面学问比较深,涉及的方面较多。如果只考虑防止炉内物料流出,只考虑怎样去堵出渣口,就会出现前面提到的那种不理想的结果。
1:1煤气炉防流措施的选择:
煤气炉防流措施,有“节流”和“阻流”之分,具体方式有:
A.炉内防流:在炉内出渣口上部,将灰仓上壳向炉内延伸一段,称之为“挡灰板”,长度一定,但具体宽度不等,该方法属节流方法。因向内伸出的挡灰板,占用了一定宽度的灰道面积,起到节制灰渣下落的作用,该法是最传统的方法。
B.出渣口范围内的破渣条,向灰盘方向垂直延伸,延伸长度不等,该法也属节流法,是通过缩小出渣口通道面积,直接节制排出灰渣的量。
C.环灰仓周围加防流托板,宽度不等,该法也属节流法。
D.外防,加不活动的外灰盘(即假灰盘)。在灰仓内,灰盘外缘处平行外扩一定宽度,宽度不等。该法原理上不同与以上三种方法,是通过增加延流距离。通过增加灰渣排出时在延流区内自身产生的阻力起阻流作用,该法就是阻流法。阻流法在φ2000系列煤气炉上应用时间比较短,却是比较合理的一种防流措施。
各种防流方式有各自的优势和缺陷,煤气炉的防流措施与其它技改项目一样,有一个平衡点和一个“度”的问题。如果防流措施做过度就带来负面影响,而如果做的欠缺就达不到防流要求。对于φ2800锥形炉来讲,不论单一采用哪一种防流方式都不会产生理想的效果。
单一的防流方式其合理度很难把握。因为很少有煤种不变化的厂家,比方说煤质好的时候,采用了降低出渣口高度的防流方式,效果不错,而煤质变差后,产生的疤块坚硬且粒度大,就堵塞灰道,需要经常打开灰仓手孔去打疤,现在不少厂存有这种情况。所以说在确定防流措施时,要考虑到变量的因素。
φ2800锥形炉适合采用复合型防流措施,就是同时采用两种或两种以上的防流措施,并将各种措施合理的组合起来使用,这里边包括炉箅本身防流作用的发挥利用。该方法容易掌握合理度,对变量因素适应面广一些,应该说是防流措施选择的首选方案。
1:2方案设计方面的要点分析:
防流设计首先要根据本厂的具体客观条件综合分析、全面考虑。
A.看原料的理、化特性,主要是粒度、粘结性、灰份含量、熔点高低、结渣性特点等条件(结渣性、灰分特点;指灰份中金属物质含量,从中分析影响成渣率和渣块机械强度的因素)。
B.看单炉所需的气化强度、原料灰分含量和灰分特性及气化强度共同决定的单位时间内的排渣量。
1:3根据以上条件设计整套方案。
防流方案必须与破渣条件的设计一起考虑;
A.要发挥炉箅本身的防流作用。根据原料特性和单位时间内的排渣量,选择炉箅直径和排灰面积,以及底座直径和灰犁的长度。
B.根据需要设计好破渣条的形状和规格,以及分布位置和间隔距离。确定好破渣条与炉箅配合形成的破渣强度和破碎后的渣块粒度。
C.根据排渣量和出渣粒度,确定出渣口高度和假灰盘规格,调整出适宜的出渣角度和延流距离。要遵循理论上灰渣安息角度,更关键的是要分析、掌握并依据现实条件。
确定防流设计方案,首先要依据炉箅的排灰能力和破渣条件,然后再考虑防流方案。如缺少第一步的工作,那么防流的设计就只是被动的补救措施,只能一味的去通过隔堵灰道和排渣口去防止流碳。因此会造成一连串负面影响,例如疤块堵塞出渣口,就证明炉箅与破渣条配合决定的破渣粒度,与出渣口设计高度失调。
另外,一些厂家在设计好防流、破渣方案后,在制作和定位焊接以及安装时,操作不规范,没有严格执行设计方案。或有意改变了方案中的其中一项,同样造成不良后果。
2. 挂壁问题与夹套锅炉高度有关系
由于众多厂家原料状况不同,负荷要求不同,操作习惯和操作条件也有区别。至使部分厂家锥形炉不同程度的出现挂壁现象。被迫减负荷保炉况,因此而退出了理想负荷区。该问题分析起来原因较多,有负荷过高决定的火层厚度问题。有操作条件决定的火层位置问题。有炉箅的布风条件问题。有原料质量和特性的问题。
还有一个影响因素也现实存在,而这一因素又是能在一定程度上,消除以上因素造成挂壁现象的有效措施。这就是锥形炉与直筒炉普遍存在的,夹套锅炉高度过低问题。因锥形炉要求气化强度高,所以水夹套高度问题更加敏感。这也是稳定炉况、强化生产和煤气炉高径比修改后进一步发挥优势的需要。目前条件下锥形炉夹套锅炉高度,已于当今的条件和形势要求明显不适应。
3. 锥形炉系统配套和正确使用问题。
主要的问题还是用于老系统改造的锥形炉,大部分都存在气化剂供给问题。与其它小炉型并在一个网络中,不是风量不足、就是缺少蒸汽。更多的是蒸汽量的问题。
φ2800锥形炉并入老系统,仍采用原有的蒸汽、煤气、空气、吹风气网络,而且与其它小炉型一起运行,负荷不好掌握。
从目前的四大管网配套条件来看,(空气、蒸汽、煤气、吹风气)除其中一大部分新上的整套系统配套基本合理外。还有相当一部分有待于进一步平衡,目前,四大网络配套方面,处于两个极端的也为数不少。有的是气化剂管道太细,蒸汽瞬时补偿能力弱,气化剂流量不足,炉子吃进了煤却消化不了,有的系统是进气的管道粗,而出的管道细,本身不平衡。还有的是气化剂管道细,而煤气管道粗大。由此可见,当前,锥形煤气炉系统的综合平衡问题,还不同程度的影响着单炉生产能力和运行效果的发挥,还需要在使用中不断发现问题并逐步解决问题。
4. 炉箅使用周期问题
φ2650以下的煤气炉配用的炉箅,在正常使用的条件下,使用周期基本上都能达到一年或一年半以上(特殊条件下除外)。这个使用期限与底盘转动部分大修周期基本统一,所以绝大多数厂家都能认可。而φ2800锥形煤气炉,目前己经发现炉箅使用周期大部分都短于小炉型使用的炉箅周期,这个问题的原因是多方面的。下面从使用条件、设计、材料选择三个方面进行分析。
4:1使用方面,炉型加大气化能力提高、加之在高气化强度条件下,单位时间内排除灰渣的数量要多于小型煤气炉。本身在炉型特点上就决定了φ2800炉箅工作负荷大于小型炉箅,这是其一。其二是前期在防流设计方面,部分厂不同程度的存在选择方式不当,或阻流程度超越了平衡点。致使排灰阻力过大,为了维持物料平衡,炉条机加速运转,炉箅作功量因其它因素影响而增加,因而加重了炉箅磨损。
4:2设计方面,φ2800锥形炉的炉箅,设计上也考虑到了防止流碳问题。在炉箅本体上也采取了阻流的措施,加之破渣条的规格也因倾向防流而下部加宽,这两个因素也影响到排灰速度,同样也是增加了炉箅做功量。
4:3材质方面,仅炉型加大炉箅做功增多这一大因素,就要求φ2800炉箅在材质上有所改进和提高,而推广初期配套的炉箅在选材上没注意这一点。φ3000系列煤气炉配用的炉箅,不论是扇形炉箅,还是塔形炉箅均采用铸钢材料。φ2800煤气炉也已经体现出大炉型特点,因此炉箅材质必须改进。炉箅自身的强度和耐热、抗裂能力需要提高。要使使用周期在正常使用条件下,等同于灰盘转动部分的检修周期。在选材方面设计生产单位已经着手改进。
结语:对煤气炉进行锥形化的改造,是煤化工行业的一种新生事物。是正在发展、也正在逐步完善和提高的一种技改形式。它的推广和应用,已经给各应用厂家不同程度的带来了经济效益。人们对该技术认识和掌握程度加深以后,平衡配套的改进速度会进一步加快,系统的完善程度也将会加速提进升。锥形煤气炉在节能降耗工作中的作用将进一步发挥。