造气炉箅风帽顶上端测温试验取得成功.doc

造气炉箅风帽顶上端测温试验取得成功
一．前 言
中、小型化肥厂生产实现高产、低耗的关键首先在于搞好造气这个生产环节。也就是说造气操作必须是高发气量、高气体质量、低原料消耗、低蒸汽消耗。为了实现此目的，要求操作工人能够准确及时的判断炉况，既要了解气化层温度水平，更要控制好气化层上、下移动的位置。然而，测定造气炉气化层温度是一技术难题，准确了解气化层的位置也不容易，历来是圈内学者、工程技术人员、造气操作行家们关注的课题，国内科研院所的专家也在致力于这方面的技术研究。
二．目前中小型氮肥厂造气炉测温状况
造气工人在制气时主要是参考炉顶、炉底、炉内其它点温度进行操作控制。此外，还必须测定气体成份作参考，甚至有的厂还在延用探火棍和看炉的方法，间接了解炉内温度变化情况，以指导生产。在造气炉生产运行中，有时会发现炉顶、炉底温度指标稍有不正常，此时炉内已经出现结疤、偏炉、风洞、吹翻甚至淌流等现象。在煤种变化频繁时，操作一旦疏忽，造气炉况便会产生异常，造成结疤、溜生炭、消耗高、产气差。因此，造气操作工人迫切需要知道炉内气化层温度的变化情况，特别是气化层位置上、下移动状况，指导正常生产操作。
三．测温装置简介
该装置是由热电偶、保护套管、连接炉箅转动的封闭套管、风箱底双套管密封装置、两套转动和两套固定、尖端特殊材质保护头罩组成。目的是防止吹风气和上吹蒸汽等低温气体的影响，确保只受气化层出来的，下吹高温煤气的热量传导输入和气化层高温的辐射热影响，能稳定指示气化层位置的远近，确保灰渣层的厚度不大变动。
该装置主要解决好以下三个问题：
1．密封问题
2．转动和非转动配合问题
3．材质问题
四．选择该区域为测温点的依据
为什么传统设计不选在气化层或风帽顶上部呢？
1．因为传统观念，一是认为此区域温度太高，而且波动幅度较大，属造气炉内“禁区”地带。
2．此处装热电偶难度大。
3．炉箅转动，灰渣磨损，高温材料不易解决。
4．因以上三原因，所以中型氮肥厂传统设计曾选在风帽顶下端。由于受凉风影响大，温度指示偏低约在200℃，炉温高低、气化层上下移动，该温度没明显变化，无指导操作价值，所以，工人不用它作为控制指标。
笔者之所以选在风帽顶上部是因为：
1．该区系灵感段，温度变化及时。
2．该区温差较大，热电偶指示变化明显。
3．气化层位移、高温辐射热影响此处、反映并准确确定气化层位置。
4．该区不受吹风凉气和上吹低温蒸汽的影响，仅受灰渣的热传导。
5．该点直接面对气化层（背靠风帽顶）受气化层产出来的高温煤气冲击带出热。
6．低温吹风气和上吹蒸汽在几公分薄的渣层内和下吹高温煤气进行快速热交换温度变化大、反应指示快、波幅大。
所以，选定在此处搞一测温点作为工人操作可靠的基础指标，是稳定炉况的较佳设施。因为，气化层稍上、下移动，该温度升降显著。所以，此温度即便升降波动一百二百度，气化层也不会有大的位移，由于此处温差变化大，敏感，故允许操作人员可以有大的波动范围，工人看到几百度的变化，总不能还不调整吧？
五．测温装置的使用情况
该测温装置首先在试验厂和我示范厂及顾问厂使用，运行稳定，取得较好的效果。用在φ2400、φ2650、φ2800、φ3000造气炉型上，烧的原料煤为：①兰炭；②劣质煤；③小粒煤；④型煤和块煤更适应。
试验和使用证明：
该项测试技术提供了烧不同煤炭的稳定性，实测的该点温度远比原有的造气炉上、下行等测量的温度反应灵敏的多。上、下行温度若变化10℃时，则该点温度早已超前的变化200℃~300℃。操作工人对上下行温度波动10℃满不在乎，该点波动幅度如此之大，操作人员肯定会引起重视。
该点温度可控制在650℃~850℃之间操作，上吹蒸汽分解率可达75%以上，下吹蒸汽分解率可达70%以上，单炉发气量明显提高。

六．试验厂情况
试验厂主要以小粒兰碳为原料，采用固定层间歇式煤气炉制造合成氨原料气。目前我国氮肥行业形势不太好，为增强企业抵抗风险的能力，必须坚持走低成本、高效之路。降低成本，尤其是降低造气成本已成为解决问题的关键。
2000年前我公司原料是山西白煤，由于价格问题被迫烧兰碳，虽然消耗比较高但由于价格低，所以成本显得比较低。但这几年兰碳的价格也是突飞猛进。再去寻找便宜的原料已是不可能的，只能通过降低消耗来降低成本，但兰碳不同与白煤，可操控性差、品种多、煤质不稳，给稳定炉况增加很大难度。
这几年，我公司通过技术改造，相对消耗有了很大改善，但炉况还是波动比较大，时常出现偏炉、下生碳、结疤灭炉等情况。
2006年7月大修期间，我公司和化工协会周生贤教授一起，经技术人员反复讨论试验决定在炉帽顶上部安装一个测温点，达到周教授讲的“一点”操作法的目的。使用半年多取得非常理想的效果，试验厂评价结论有以下几方面优点：
1．稳定气化层位置、温度的高低，通过几个月的观察，当这一点的温度达到650℃-750℃之间时气化层的位置比较合理，气化层温度适中。
2．稳定灰渣层厚度，当温度小于600℃说明灰渣层比较厚，需加大排灰强度；当温度大于800℃说明灰渣层较薄，需减小排灰强度。一般温度在650℃-750℃之间，灰渣层基本上在15cm左右。
3．指导调整这一吹风比例，从而合理安排制气时间，当灰渣层一高，温度偏低时，需增加吹风比例，提高气化层温度；当灰渣层一低，温度偏高时，需减少吹风比例，从而延长制气时间。
4． 能提前发现炉况逐渐恶化并加以改善。过去我们操作时，只看上、下行温度的变化判断炉况的好坏，但有时上、下行温度很正常，炉况就越来越差，不能及时发现处理。现在安装上这一测温点，当这一温度越来越低时，说明情况向不好的方向发展，这时我们可以及时采取相应的措施，使这一温度逐步由低到高，当达到650℃-750℃之间时，炉况就非常稳定没有多大问题了。
以上几个方面的优势使我们在几个月的生产当中效果显著，首先炉况非常稳定，相应的提高了单炉发气量，彻底消除灭炉现象的发生，下生碳、结疤也已成为过去，员工的操作难度也很小，整体经济效益非常可观。
5．煤碳燃烧完全彻底，运行几个月以来下灰没发现有反碳。
七.结束语
该测温技术对中小型化肥厂有实用价值，应用范围广，增加产气量，节煤效果显著，上马快，投资少，一两天就可以回收全部投资。我们除组织专业厂生产该项装置外，并可以现场安装及提供测试和制定各台造气炉的专用工艺指标（包括操作方法）。确保造气炉长期稳定运行，不结疤，不溜炭，成渣率高，颗粒成蜂窝状，产气多，质量高。

煤气发生炉中“层”的作用详细说明
发布时间：2010-10-14 最后编辑时间2012-06-22 浏览次数：1215次 来源：
在一般的煤气发生炉中，煤是由上而下、气化剂则是由下而上地进行逆流运动，它们之间发生化学反应和热量交换。这样在煤气发生炉中形成了几个区域，一般我们称为“层”。
　　按照煤气发生炉内气化过程进行的程序，可以将发生炉内部分为六层：
　　1）灰渣层；2）氧化层（又称火层）；3）还原层；4）干馏层；5）干燥层；6）空层；其中氧化层和还原层又统称为反应层，干馏层和干燥层又统称为煤料准备层。
　　（1）灰渣层：
　　煤燃烧后产生灰渣，形成灰渣层，它在发生炉的最下部，覆盖在炉篦子之上。
其主要作用为：
　　a保护炉篦和风帽，使它们不被氧化层的高温烧坏；
　　b预热气化剂，气化剂从炉底进入后，首先经过灰渣层进行热交换，使灰渣层温度降低，气化剂温度升高。一般气化剂能预热达300-450℃左右。
　　c灰渣层还起了布风作用，使进入的气化剂在炉膛内尽量均匀分布。
　　（2）氧化层：
　　也称为燃烧层（火层）。从灰渣中升上来的气化剂中的氧与碳发生剧烈的燃烧而生成二氧化碳，并放出大量的热量。它是气化过程中的主要区域之一，其主要反应是：
　　C+O2→CO2+97650大卡
　　氧化层的高度一般为所有燃料块度的3-4倍，一般为100-200毫米。气化层的温度一般要小于煤的灰熔点，控制在1200℃左右。
　　（3）还原层：
　　在氧化层的上面是还原层。赤热的碳具有很强的夺取氧化物中的氧而与之化合的本领，所以在还原层中，二氧化碳和水蒸气被碳还原成一氧化碳和氢气。这一层也因此而得名，称为还原层，其主要反应为：
　　CO+C→2CO+38790大卡
　　H2O+C→H2+CO+28380大卡
　　2H2O+C→CO2+2H2+17970大卡
　　由于还原层位于氧化层之上，从上升的气体中得到大量热量，因此还原层有较高的温度约800-1100℃，这就为需要吸收热量的还原反应提供了条件。而严格地讲，还原层还有第一、第二之分，下部温度较高的地方称第一还原层，温度达950-1100℃，其厚度为300-400毫米左右；第二层为700-950℃之间，其厚度为第一还原层1.5倍，约在450毫米左右。
　　（4）干馏层：
　　干馏层位于还原层的上部，由还原层上升的气体随着热量的被消耗，其温度逐渐下降，故干馏层温度约在150-700℃之间，煤在这个温度下，历经低温干馏的过程，煤中挥发份发生裂解，产生甲烷、烯烃及焦油等物质，它们受热成为汽态，即生成煤气并通过上面干燥层而逸出，成为煤气的组成部分。干馏层的高度随燃料中挥发份含量及煤气炉操作情况而变化，一般＞100毫米。
　　（5）干燥层：
　　干燥层位于干馏层上面，也即是燃料的面层，上升的热煤气与刚入炉的燃料在这层相遇，进行热交换，燃料中的水分受热蒸发。一般认为干燥温度在室温--150℃之间，这一层的高度也随各种不同的操作情况而异，没有相对稳定之层高。
　　（6）空层：
　　空层即燃料层上部，炉体内的自由区，其主要作用是汇集煤气。也有的同志认为：煤气在空层停留瞬间，在炉内温度较高时还有一些副反应发生，如：CO分解、放出一些炭黑：
　　2CO→CO2+C
　　以及2H2O+CO→CO2+H2
　　从上面六层简单叙述，我们可以看出煤气发生炉内进行的气化过程是比较复杂的，既有气化反应，也有干馏和干燥过程。而且在实际生产的发生炉中，分层也不是很严格的，相邻两层往往是相互交错的，各层的温度也是逐步过渡的，很难具体划分，各层中气体成份的变化就更加复杂了，即使在专门的研究中，看法也是分歧的。