前序:
生產(chǎn)力的發(fā)展和技術(shù)進步的過程必需要有文字記載,這是新一代從業(yè)人員的歷史責(zé)任。幾十年的發(fā)展歷程,伴隨著不斷的技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)改造,其中有成功的喜悅,也有難言的悲哀之處。
今天,我們很有必要客觀的回顧、總結(jié)、分析這段堅辛而又不平凡的發(fā)展歷程,從中可以使我們找出成功的經(jīng)驗和失敗的教訓(xùn),可以從中得到很多啟發(fā),可以幫助我們明晰思路,建立全新的理念。對指導(dǎo)今后的造氣技術(shù)改造工作、促進造氣技術(shù)發(fā)展、促進行業(yè)的節(jié)能降耗工作有著十分重要的意義。
我國煤化工行業(yè)及玻璃、建陶和城市燃氣以及特種化工等行業(yè)廣泛使用的UGI煤氣爐,是以美國聯(lián)合氣體改進公司命名的固煤氣化爐,是一種常壓固定床、固渣排灰的煤氣化設(shè)備。起初的氣化原料通常采用焦炭或無煙塊煤,當(dāng)今原料路線已經(jīng)逐步擴展為;焦炭、無煙塊煤、非標(biāo)的小粒度無煙塊煤、型煤(煤球、煤棒)、型焦、半焦(也稱“蘭炭”、“汽焦”)等。
人們通常將UGI煤氣爐簡稱為“固定床間歇式煤氣爐”,而實際上UGI煤氣爐并不是只有間歇氣化的單一功能。而且具有其獨有的特點和優(yōu)勢,可以采用間歇或連續(xù)的操作運行方式和若干種成份不同的氣化劑進行氣化作業(yè),生產(chǎn)出不同成份含量的符合不同碳基化工產(chǎn)品工藝要求的原料氣。生產(chǎn)應(yīng)用中可以根據(jù)氣化劑的不同含氧量轉(zhuǎn)換運行模式,選用連續(xù)氣化或間歇氣化,而且不論連續(xù)氣化或間歇氣化都可以生產(chǎn)富氮煤氣或貧氮煤氣。
氣化劑可選擇;純氧+蒸汽氣化、純氧+蒸汽+脫碳放空氣氣化、純氧+蒸汽+煤層氣氣化、富氧+蒸汽氣化、空氣氣化、空氣與蒸汽間歇氣化?芍迫;水煤氣、半水煤氣、空氣煤氣、高一氧化碳水煤氣、高氫水煤氣。隨著新興的碳基化工產(chǎn)品不斷開發(fā),對煤氣成份還會出現(xiàn)特殊要求,新的氣化劑必將會不斷被發(fā)掘使用。那么,UGI煤氣爐氣化劑種類還將進一步豐富,該氣化爐的功能還會增加。如此多樣化的氣化方式使UGI煤氣爐使用價值進一步提高,這一點是其它氣化方式所不能及的。
UGI煤氣爐,在采用空氣氣化、純氧氣化、富氧氣化、純氧加脫碳放空氣氣化、純氧加煤層氣氣化時,可采用連續(xù)運行操作方法,即氣化劑從煤氣爐底部連續(xù)進入爐內(nèi),有序的通過氣化層并穿過床層,生成氣體從煤氣爐頂部引出經(jīng)除塵、降溫 (回收余熱)、洗滌后進入系統(tǒng)。
如果在富氧氣化時供氧不足,可改為富氧吹風(fēng)或富氧加氮的方式消化利用現(xiàn)有的氧氣,其氣化效率和熱效率均高于空氣吹風(fēng)間歇氣化方式。以空氣、蒸汽為氣化劑制取半水煤氣或水煤氣時,都采用間歇式運行方式。而采用純氧氣化、純氧加脫碳放空氣氣化等都是新生事物,它是為近些年新開發(fā)的碳基化工產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)配套的,應(yīng)用廠家并不多。
目前,富氧連續(xù)氣化在化肥、化工行業(yè)應(yīng)用廠家也比較少。原因是以往制氧成本過高,運行不經(jīng)濟。隨著科學(xué)技術(shù)的進步制氧成本降低,近些年富氧連續(xù)氣化應(yīng)用廠家開始逐步增加。而在玻璃、建陶、城市燃氣行業(yè),絕大部分仍用連續(xù)式生產(chǎn)空氣煤氣(即發(fā)生爐煤氣)。
UGI氣化技術(shù)是建國前上世紀(jì)1935年引入我國開始工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用的,首次引進的是美國產(chǎn)φ2745煤氣爐(即φ
UGI氣化技術(shù)在我國70余年的生產(chǎn)應(yīng)用中,經(jīng)過幾代造氣專業(yè)工作者的不懈努力,其核心技術(shù)和技術(shù)裝備水平均得到了極大的進步、發(fā)展、創(chuàng)新、完善和提高。以往,常有人提到的熱效率低、能耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重等這些似乎是評價UGI氣化技術(shù)的專用詞匯,已經(jīng)與UGI化爐目前的運行狀況極不合乎了,充其量也只是代表了它的過去。如今,該氣化技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)方面如工藝技術(shù)指標(biāo)、操作方法已經(jīng)達到了相對完善的水平,出氣溫度、灰渣含碳量相比上世紀(jì)80年代降低了50%以上,氣化強度實現(xiàn)了成倍增加。技術(shù)裝備水平、自動化程度、熱效率等方面已經(jīng)有了極大的提高。
環(huán)保方面;因為普遍應(yīng)用了濕法排灰,使下灰過程中塵灰飛揚的場面不復(fù)存在,普遍應(yīng)用的吹風(fēng)氣余熱回收裝置基本上燃盡了吹風(fēng)氣中的CO、H2、CH4和煤粉,加上配套完善的除塵、除焦設(shè)備和造氣污水全閉環(huán)零排放技術(shù),使該氣化技術(shù)的環(huán)保水平已經(jīng)達到了國家環(huán)評標(biāo)準(zhǔn)要求。絕大部分生產(chǎn)企業(yè)的造氣生產(chǎn)環(huán)境已得到極大的改善,灰頭垢面的造氣工人特有形象已經(jīng)不存在了。
為了更細致的分析這段歷史,需要分為三個階段來分析。也就是將國家發(fā)展計劃的“九五”和“十五”兩個階段作為兩個重要段落來分析,把進入“十一五”之后的幾年作為一個段來落分析。為什么將1996~2005年定為10年分析的重要段落哪?因為當(dāng)時隨著國家經(jīng)濟體制改革的不斷深入,市場競爭日趨激烈,因此嚴(yán)重刺激了煤化工行業(yè)特別是小氮肥行業(yè)節(jié)能降耗的積極性,迫使造氣節(jié)能技術(shù)改造進入沖刺性階段。因此這兩個階段期成為我國固定床間歇氣化技術(shù)快速完善和創(chuàng)新發(fā)展的重要歷史階段。
1.φ1980煤氣爐本身就是創(chuàng)新型產(chǎn)品:
小氮肥行業(yè)廣泛應(yīng)用的φ
原版的φ1980煤氣爐爐體總高度(夾套+爐體)
原版的φ1980煤氣爐系統(tǒng)流程均統(tǒng)一采用了單爐獨立流程,采用單系統(tǒng)配置燃燒室、廢熱鍋爐、洗氣塔,下行集塵器,簡稱“單爐—鍋—塔流程”。但是,下行煤氣不經(jīng)廢熱鍋爐(采用的也是仿中氮肥下行煤氣溫度≤
煤氣系統(tǒng)均采用鑄鐵管道,初次設(shè)計的系統(tǒng)流程與中氮肥φ
一是用上、下行煤氣閥取代了煤氣三通閥。
二是洗氣塔底部附加洗氣箱并設(shè)水封,取代了單設(shè)的洗氣箱和六瓣或八瓣分布器。
三是工藝管線通徑相應(yīng)縮小。
φ1980煤氣爐底盤部分在排灰口寬度和高度等方面區(qū)別于φ2745煤氣爐底盤,而基本上與φ3600煤氣爐底盤部分相似,只是上部灰倉部分定型在
φ1980煤氣爐應(yīng)用的第一代爐箅是星型塔式爐箅,通風(fēng)面積
小氮肥造氣流程中的燃燒室,在應(yīng)用較短時間后就開始陸續(xù)地取消了,從這一點上就可以看出小氮肥行業(yè)在技術(shù)改造方面存有認識和發(fā)現(xiàn)問題快糾錯迅速的優(yōu)點。
2.小氮肥行業(yè)的第一次煤氣爐擴徑改造:
為了提高單爐生產(chǎn)能力節(jié)省擴產(chǎn)投資,上世紀(jì)70年代末小氮肥行業(yè)在φ1980煤氣爐基礎(chǔ)上進行了第一次擴徑改造,煤氣爐直徑由φ
從此開始一直到1992年十幾年內(nèi)小氮肥行業(yè)應(yīng)用的煤氣爐全部是φ2260煤氣爐,這是小氮肥行業(yè)煤氣爐直徑最統(tǒng)一的一段時期。行業(yè)考核和對比常用的“單爐發(fā)氣量”、“單爐日產(chǎn)(合成氨)量”、“單爐氣化能力”等全行業(yè)統(tǒng)一的專業(yè)考核詞匯,就是這個時期在φ2260煤氣爐基礎(chǔ)上提出來的。
該時期煤氣爐的操作方法已經(jīng)由在系統(tǒng)內(nèi)配有燃燒室時的上行煤氣溫度≥
本次的小氮肥行業(yè)的煤氣發(fā)生爐擴徑改造,也是受中氮肥行業(yè)煤氣爐擴徑改造形勢的啟發(fā)和影響。當(dāng)時中氮肥行業(yè)已經(jīng)嘗試了在進口原版φ2745煤氣發(fā)生爐基礎(chǔ)上的擴徑改造,改造步驟是分三步走的,第一步由φ2745擴大為φ
1988年小氮肥行業(yè)為了進一步回收系統(tǒng)余熱,又對系統(tǒng)流程進行了一次技術(shù)改造。較為普遍的在單爐系統(tǒng)中(在廢熱鍋爐后面)增加了一臺立式軟水加熱器,使流程更加復(fù)雜化系統(tǒng)阻力進一步增加。
1991年開始,小氮肥行業(yè)少數(shù)廠家開始嘗試φ2260煤氣爐擴徑為φ2400。這是煤氣爐的第二次擴徑改造,不過本次擴徑改造只是擴大了煤氣爐內(nèi)部直徑,煤氣爐外部直徑和高徑比等方面沒有變化。
該時期,小氮肥行業(yè)的第三代、第四代和第五代爐箅相繼問世。
第三代RBA塔型均布爐箅,后改為RBD型和RB破渣刀型,通風(fēng)面積
第四代12螺旋錐型爐箅問世,高度
第五代均風(fēng)百頁窗型爐箅,高度
3.“九五”期間造氣技術(shù)裝備的發(fā)展情況:( 1996~2000年):
進入“九五”初期,為了進一步提高單爐發(fā)氣量,提高煤氣爐的熱效率,適應(yīng)后系統(tǒng)擴大生產(chǎn)能力的需要,小氮肥行業(yè)煤氣爐第二次擴徑改造,即φ2260煤氣爐擴徑為φ2400煤氣爐全面普及。此次擴徑改造φ2400煤氣爐擴徑改造過程中,系統(tǒng)流程沒有進行相應(yīng)的平衡配套改造,仍然使用傳統(tǒng)流程,單爐系統(tǒng)工藝管線還是φ
此次改造中,可貴的一點是同時進行了煤氣爐底盤部分作了二項重要改造,一是灰盤轉(zhuǎn)動機構(gòu)由原有的滑環(huán)、支承環(huán)滑動運轉(zhuǎn),改為滑道鋼球支承滾動運轉(zhuǎn),從而大幅度的降低了運轉(zhuǎn)阻力,爐條機負荷降低。二是爐條機由往復(fù)式拉桿傳動改造為變頻調(diào)速的鏈條閉式傳動,灰盤運轉(zhuǎn)由脈沖竄動變?yōu)檫B續(xù)運轉(zhuǎn)。這二項改造是煤氣爐底盤部分的一次革命,從此至2007年此型煤氣爐底盤部分(即配置φ2820灰盤的爐底)再沒作創(chuàng)新改造,只是隨再次擴徑改造增加防流措施而已。
此次擴徑改造,水夾套高度增加
對φ2400煤氣爐行業(yè)中有較高的評價。目前,φ2400煤氣爐在φ
1993年煤氣爐第三次擴徑改造快速興起,在φ2400煤氣爐基礎(chǔ)上內(nèi)徑擴大為φ2600的技術(shù)改造快速推廣,此次改造煤氣發(fā)生爐外徑同時擴大,由φ
“九五”中后期在φ2600煤氣爐基礎(chǔ)上派生了φ2610和φ2650煤氣爐,水夾套高度由
但是,此次擴徑改造中煤氣爐底盤部分仍沒有進行改造。灰渣過渡區(qū)又一次縮小,延流距離由
從此時起,在原工藝流程的基礎(chǔ)上改造的φ2600煤氣爐,系統(tǒng)阻力制約煤氣爐生產(chǎn)能力的問題越來越顯的嚴(yán)重。于是,從此全行業(yè)開始了當(dāng)時條件下第一次一般性的降低系統(tǒng)流程阻力的技術(shù)改造,具體方法是;
(1)降低洗氣塔水封高度。
(2)降低氣柜壓強。
(3)破除造氣系統(tǒng)的“三級余熱回收”流程,從單爐系統(tǒng)中摘除軟水加熱器簡化流程,初步解決了流程繁瑣、系統(tǒng)阻力大的問題。(當(dāng)時單爐系統(tǒng)有“三級余熱回收”,①蒸汽過熱器、②廢熱鍋爐、③軟水加熱器)
(4)上、下行煤氣管道由φ
(5)工藝閥門由只有下行煤氣閥采用座板閥其它全部使用閘板閥,發(fā)展為大量使用座板閥。
(6)工藝閥門位置初步調(diào)整并且初步合理定位后,應(yīng)用效果顯著。
(7)為了克服吹風(fēng)阻力,加大入爐空氣量提高氣化強度,D系列風(fēng)機(即D300、D350、D400)開始推廣應(yīng)用,10-19型風(fēng)機從此摘掉了“高效風(fēng)機”的桂冠。
受“三高一短”(高風(fēng)量、高炭層、高爐溫、短循環(huán))操作方法的影響,當(dāng)時對風(fēng)機的性能要求是“高壓頭大風(fēng)量”。然而,在當(dāng)時煤氣爐現(xiàn)有高徑比的條件下何來“高炭層”?可見當(dāng)時人們對風(fēng)機性能的選擇存是有認識上的錯誤。
(8)專用爐箅的優(yōu)勢逐漸被認識,并且其設(shè)計理念逐步被接受,而且有了一定的市場。
(9)第二版的中燃式吹風(fēng)氣余熱回收裝置開始推廣應(yīng)用,同時由熱管鍋爐改為水管鍋爐。
(10)DCS系統(tǒng)開始逐步推廣應(yīng)用,逐步取代第一二代自控機。
(11)簡易式加煤機大量推廣應(yīng)用。
(12)部分廠家恢復(fù)使用上吹加氮,配置應(yīng)用量逐步占到煤氣爐總數(shù)的65%左右。一系列的技術(shù)改造,使煤氣爐單爐發(fā)氣量明顯提高,多數(shù)廠家比改造前氣化強度提高了近20%。達到
(13)腐植酸煤棒技術(shù)在湖南省開花結(jié)果,湖北省也快速興起,并且逐步在兩省遍地開花。
(14)φ2600煤氣發(fā)生爐繁衍成φ2610左右的煤氣爐(即φ2600、φ2610、φ2650)
“九五”期間雖然煤氣爐的運行狀態(tài)有了明顯改觀,但由于當(dāng)時系統(tǒng)平衡配套程度還不夠,而且對煤氣爐防流問題雖然認識充分,但是防流方法不完善。加之造氣應(yīng)用技術(shù)方面還沒有適應(yīng)爐型逐步擴大的設(shè)備配置條件,特別是煤氣爐高徑比改造還沒有被廣泛認識,并未著手改造。因此,多數(shù)廠家仍存在爐況的穩(wěn)定性較差,氣化強度沒有得到應(yīng)有的提高。
“九五”期間中氮肥行業(yè)開始認識到中氮傳統(tǒng)造氣流程中存在的問題,在小范圍內(nèi)開始嘗試取消煤氣三通閥改用上、下行煤氣閥,停止使用燃燒室,逐步摸索改進工藝指標(biāo)的工作。到“九五”末期,中氮肥行業(yè)保有φ3000以上爐共285臺。
4.回顧“十五”期間造氣技術(shù)裝備的發(fā)展情況:(2001~2005年):
(1)系統(tǒng)工藝流程改造:小氮肥行業(yè)簡化造氣流程、加粗工藝管線、加大除塵設(shè)備能力、降低系統(tǒng)阻力等項工作,成為該時期造氣技術(shù)改造的主題。集中余熱回收流程開始推廣而且量大面廣,絕大多數(shù)傳統(tǒng)工藝流程改為集中余熱回收流程。
(2)小氮肥行業(yè)第四次煤氣爐擴徑改造開始,在φ2600(φ2600、φ2610、φ2650)煤氣爐之后,2003年φ2800煤氣爐開始推廣應(yīng)用,煤氣爐灰渣過渡區(qū)降為
(3)防流措施隨爐徑擴大而強化;假灰盤、加寬破渣條、利用破渣條向下延伸降低排灰口高度等措施應(yīng)運而生。
(4)加粗工藝管道:更大力度的降低系統(tǒng)阻力的改造逐步升級。
(5)煤氣爐高徑比問題開始被廣泛認識,并且著手進行了大批的煤氣爐高徑比改造,不同程度的增加了爐體高度。
(6)隨著全行業(yè)系統(tǒng)擴產(chǎn)形勢逐步展開,單爐生產(chǎn)負荷被迫逐步增加,上火、掛壁問題成為制約生產(chǎn)的一大難題。為適應(yīng)逐步增加的單爐生產(chǎn)任務(wù),創(chuàng)造有利于強負荷生產(chǎn)的條件,減少上火、掛壁的問題出現(xiàn),大多數(shù)廠家采取了在標(biāo)準(zhǔn)高度水夾套的基礎(chǔ)上,進一步提高夾套高度的有效措施。水夾套高度打破了標(biāo)準(zhǔn)高度,達到了
(7)“十五”末期,帶測溫點的爐箅開始逐步推廣應(yīng)用。
(8)DCS控制系統(tǒng)大量推廣應(yīng)用。
(9)三廢混燃爐成動開發(fā)并推廣應(yīng)用。
(10)簡易式加煤機發(fā)展放緩,自動加煤機推廣速度加快。
(11)由于原料煤價格上漲,小粒度原料開始大量應(yīng)用,并且打破了只有少數(shù)廠家能應(yīng)用小粒煤的格局,大量應(yīng)用致使小粒煤價格上漲,從而失去價格優(yōu)勢。
(12)隨著煤氣系統(tǒng)技術(shù)改造的不斷深入,人們對風(fēng)機性能的認識上出現(xiàn)了觀念轉(zhuǎn)變。加之經(jīng)過降低系統(tǒng)阻力的改造后,高壓頭大風(fēng)量風(fēng)機應(yīng)用量減少,低壓頭大風(fēng)量的鼓風(fēng)機快速推廣應(yīng)用。
(13)原料煤分級利用和入爐煤二次過篩問題受到廣泛關(guān)注,大多數(shù)廠家實現(xiàn)了入爐煤二次過篩,而且大多數(shù)廠家都采用了振動篩,當(dāng)然包括成套購買的彈性桿振動篩和自制簡易的振動篩。
(14)“十五”中期,中氮肥行業(yè)認識到了φ
(15)“十五”末期南北兩地有二家小氮肥廠選擇新上了部分φ3200和φ3300煤氣爐,其中一個廠家上馬8臺、另一個廠家上馬3臺,系統(tǒng)配置均采用了小氮肥流程。由此足以證明小氮肥行業(yè)追求煤氣爐大型化和提高單爐生產(chǎn)能力的理念由來已久而且深入人心,這一舉動與當(dāng)時中氮肥行業(yè)的煤氣爐改造形勢是相背的。然而,小氮肥行業(yè)直接選擇中氮肥行業(yè)獨有的φ3200~φ3300煤氣煤氣爐的廠家只有這二家。
(16)型煤技術(shù)及加工設(shè)備有了較快的發(fā)展提高,而且應(yīng)用企業(yè)快速增加。
(17)“十五”末期推出了中壓水夾套,改變了單一使用傳統(tǒng)水槽式水夾套的局面。
(18)“十五”末期出現(xiàn)了錐形水夾套的煤氣爐,即φ2600/φ2800錐形煤氣爐和φ2400/φ2600錐形煤氣爐,而且推廣應(yīng)用曾經(jīng)掀起短時期的高潮。
(19)同時期帶有復(fù)合式爐體的錐形煤氣爐 (2600/2800)開始生產(chǎn)銷售,后來復(fù)合式爐體應(yīng)運到了直筒型φ2800煤氣爐上(復(fù)合式爐體即:爐體部分及煤氣爐頂蓋為夾套型)。
(20)也是在同時期,南、北兩地生產(chǎn)的造氣工藝閥門(油壓閥門)技術(shù)創(chuàng)新出現(xiàn)兩項新成果,對提高工藝閥門的質(zhì)量和性能作用很大。一是油壓閘板閥內(nèi)件改進,二是油壓座板閥的改進。經(jīng)過兩項技術(shù)改造,油壓閥門的結(jié)構(gòu)強度提高,定位精確,密閉性能提高,可靠性提高,總體質(zhì)量有了一次較大的進步。
然而,由于進入“十五”期間隨著技術(shù)改造的快速深入發(fā)展,一些方面的技術(shù)改造出現(xiàn)失控,一部分廠家系統(tǒng)流程降低阻力的改造跨越了極限,由此出現(xiàn)了負面影響。
從“十五”末期開始,中氮肥行業(yè)開始了“上馬小爐型,拆除大爐型φ3200左右的煤氣爐 (φ3000、φ3200、φ3300)”的改建熱朝。從此,φ3200左右的煤氣爐保有量逐年減少。φ2610左右煤氣爐(φ2600、φ2610、φ2650)和錐形 (φ2600/2800)煤氣發(fā)生爐批量的進入中氮肥行業(yè) (某廠還建成3臺φ2680煤氣爐)。
總體來說“十五”期間造氣技術(shù)處于一個快速發(fā)展階段,通過技術(shù)改造煤氣爐氣化強度有了大幅度的提高。特別是對煤氣爐主體部分進行了高徑比合理改造的企業(yè),煤氣爐內(nèi)有效床層厚度增加,加之系統(tǒng)整體配套條件的改善,煤氣爐的氣化強度部分廠家達到了≥
通過技術(shù)改造,造氣系統(tǒng)的平衡配套問題逐步被得到完善,煤氣爐運行狀態(tài)逐步改觀,單爐氣化能力有了突破性的提高,氮肥工業(yè)經(jīng)濟效益快速提高。
5.進入“十一五”期間這幾年的造氣技改形勢:
進入“十一五”時期,由于原料煤價格上漲過猛,節(jié)煤降耗的緊迫性進一步加劇。而且,在全行業(yè)都在爭相擴大生產(chǎn)能力的大環(huán)境下,各生產(chǎn)企業(yè)系統(tǒng)配套的理念基本上都是后工序擴產(chǎn)、造氣少上煤氣爐,要求造氣工序通過提高單爐生產(chǎn)能力來消化系統(tǒng)配置上的不平衡,對造氣工序的工作要求進一步提高。因此,各企業(yè)對煤氣爐進一步挖潛改造的工作全面展開。
(1)小氮肥行業(yè)自1991年進行第二次煤氣爐擴徑改造開始(φ2260擴徑φ2400),實際上只是進行著一步步簡單的直徑擴大,而煤氣爐高徑比和底盤部分沒有改動,等于是延續(xù)著中氮肥行業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)過的錯誤。進入“十一五”階段,才從因改造不徹底制約煤氣爐生產(chǎn)效率的教訓(xùn)中醒悟過來。
從進入“十一五”開始,由于煤氣爐高徑比問題被廣泛關(guān)注,造氣技術(shù)改造的重點由流程改造轉(zhuǎn)向煤氣爐主體部分的技術(shù)改造,而且煤氣爐的技術(shù)改造由單純擴大煤氣爐直徑轉(zhuǎn)化為同時增加煤氣爐高度。從“十一五”初開始,高徑比改造工作全面展開。甚至有的廠家放棄了對建設(shè)初期上馬的煤氣發(fā)生爐技術(shù)改造,直接推倒重建,在新建系統(tǒng)中全面應(yīng)用了現(xiàn)行的新技術(shù)、新裝備、新配置,實現(xiàn)了跨越式發(fā)展。截止目前,煤氣爐高徑比達標(biāo)率約占75%左右(高度達到2∶1),水夾套高徑比達標(biāo)率約占65%左右(高度達到1∶1)。
然而,由于φ
(2)水夾套高度進一步增加。煤化工行業(yè)一直重視煤氣爐水夾套熱損失的問題,并且從沒有放棄嘗試對煤氣爐水夾套結(jié)構(gòu)形式進行改進。然而,無奈的是進入“十一五”后,為了應(yīng)對入爐原料質(zhì)量下降和單爐生產(chǎn)任務(wù)進一步提高的實際困難,水夾套高度又出現(xiàn)了再一次增加,φ2610左右煤氣爐水夾套高度增加到了
水夾套高度增加的同時增加了一定的熱損失是客觀現(xiàn)實,單就這一點來講是無可厚非的,這一點不用專家分析人們也都知道。但是,夾套高度增加是“利”遠大于“弊”的改造方法,這個結(jié)論是勿容質(zhì)疑的。這是一個經(jīng)眾多人反復(fù)權(quán)衡利弊之后作出的極其無奈的明智選擇,應(yīng)用廠家絕非是草率盲動,而是在客觀條件制約生產(chǎn)、影響能耗和配套設(shè)備技術(shù)開發(fā)等方面沒有新突破的條件下作出的十分明智的選擇,這一點同樣是無可厚非的。
長期以來,人們從未放棄的苦苦求索一種即防止煤氣爐掛壁又不增加熱損失的雙全措施。早在上世紀(jì)80年代初期至中期,就有廠家嘗試將夾套內(nèi)壁澆鑄耐火材料試圖起到隔熱作用。但是,因為當(dāng)時選材等問題未能成功而放棄。同時期某廠嘗試在水夾套內(nèi)壁上整體覆加一層鋼板套層,同樣試圖借助此套層起到一定的隔熱作用。但是,因種種原因也沒能成功而放棄。
當(dāng)今,新技術(shù)、新材料已經(jīng)今非昔比,從“十一五”初期開始,隨著設(shè)計技術(shù)的提高和新材料、新材質(zhì)的不斷涌現(xiàn),陸續(xù)出現(xiàn)了幾種新的煤氣爐夾套隔熱方式;a.導(dǎo)熱油介質(zhì)的夾套;b.熔鹽介質(zhì)的夾套;c.水夾套內(nèi)壁上噴涂隔熱材料層;d.水夾套內(nèi)壁上粘貼隔熱層,并且這幾項技術(shù)措施已經(jīng)都有了使用廠家。
希望本次水夾套的隔熱技術(shù)改造,能夠真正起到既防止煤氣爐掛壁又不增加熱損失的雙全效果。如果能夠達到如此效果,那就是UGI氣化爐的又一次重大技術(shù)突破,煤氣爐的熱效率肯定有相應(yīng)程度提高。
(3)“十一五”初期,φ2000系列煤氣爐爐箅及整個底盤部分的材質(zhì)有了“本質(zhì)的改變”,特別是鑄鋼材質(zhì)爐箅快速推廣,爐箅使用壽命加長。
(4)帶測溫點的爐箅推廣應(yīng)用,使用爐箅溫度測量能通過此測量值了解灰渣層灰的變化趨勢,非常有利于氣化層位置的控制,它的顯示比下行煤氣溫度要提前1小時左右。
(5)時下可喜的是小氮肥行業(yè)煤氣爐高徑比問題深入人心,多年來的遺留問題逐步得到完全解決。然而,這項工作又出現(xiàn)了過頭現(xiàn)象,有的單位不顧客觀需要,將煤氣爐總高度搞的遠遠超出合理的高徑比,過大的爐內(nèi)空間無法充分利用,不但造成投資浪費也導(dǎo)致原料撒播入爐落差大破損率增加,同時致使?fàn)t上空間過大蒸汽消耗增加,成品氣回爐量增加,浪費加大副反應(yīng)增多,煤氣成份受到一定的影響而變差。
(6)進入2006年下半年后錐形煤氣爐保有量再沒有新的增加。
(7)目前,煤氣爐本體的技術(shù)改造逐步深入,大部分煤氣爐的有效床層高度達到或超過了合理的床層高徑比,床層阻力普遍的不同程度,一些廠家出現(xiàn)了因原配風(fēng)機壓頭過低風(fēng)量不足而造成;氣體成份差、灰渣含碳量高、發(fā)氣量差的問題,原配的低壓頭風(fēng)機的性能已經(jīng)不適合現(xiàn)有的床層高度和床層阻力。因此,對配套風(fēng)機的選擇理念又到了轉(zhuǎn)變的時候。
6.中氮肥與小氮肥爐型選擇的認識上存有很大差異:
固定床間歇氣化爐必需向大型化發(fā)展,只有進一步提高單爐生產(chǎn)能力才能適合與大型生產(chǎn)裝置配套,才能進一步降低單位能耗。否則,該氣化方法的應(yīng)用價值將不會提升。
前二年,φ2800煤氣爐應(yīng)用量有一定擴展,經(jīng)過一段時間的使用,很多人認為φ2800煤氣爐不是“節(jié)能型”煤氣爐,又返回到φ
中氮肥行業(yè)這些年一直在做著淘汰“能耗高的φ3000系列煤氣爐,新建小氮肥行業(yè)使用的“節(jié)能型煤氣爐”的工作,僅個別廠選用了錐形 (φ2600/2800)煤氣爐。
(1)當(dāng)前煤氣爐擴徑改造的新形勢:
小氮肥行業(yè)對煤氣發(fā)生爐一步步的擴徑改造,都是對該氣化技術(shù)有了更深的理解以后才做出的正確選擇。雖然在一步步的擴徑改造中,某些原有的配套部件一步步的偏離平衡,但也正是在技術(shù)改造中暴露了問題、發(fā)現(xiàn)了問題。因此才有了對該技術(shù)更深刻的理解,才使我們感悟出以往技術(shù)改造中的失誤,才能準(zhǔn)確的找出下一步平衡改造的關(guān)健點。
在中氮肥行業(yè)加緊建設(shè)φ2000系列煤氣爐,淘汰φ3000系列煤氣爐的同時,小氮肥行業(yè)先是開發(fā)出兩款加大的新型底盤,用于煤氣爐擴徑的平衡配套,后來在2007年又推出了仍然具有φ2000系列煤氣爐特點的φ3000煤氣發(fā)生爐,湖北某廠首批上馬24臺用于型煤氣化。
小氮肥行業(yè)自φ2610左右的煤氣爐普遍應(yīng)用后,特別是在φ2800煤氣爐上,一直在傳統(tǒng)的煤氣爐底盤上千方百計的摸索防流措施,雖然產(chǎn)生了一定作用,但是發(fā)現(xiàn)總不是治本之策,效果仍然不理想。例如:過度防流致使排灰受阻,影響氣化能力;以^渡區(qū)過小,致使排灰溫度過高,灰倉溫度高于下行煤氣溫度,灰渣質(zhì)量差,熱損失大等。在一些行業(yè)專家多少次的呼吁和倡導(dǎo)下,終于拉開了煤氣發(fā)生爐底盤重新設(shè)計整體擴大的帷幕。由此,又一次堅定了小氮肥行業(yè)追求煤氣爐大型化的信心。
目前,φ2000系列煤氣爐底盤,已經(jīng)有了三次直徑擴大;第一次是將灰盤擴大為
就現(xiàn)有爐型的運行情況相比較,φ2800煤氣爐單位面積的氣化強度低于φ2610左右的煤氣爐,更低于φ2400煤氣爐,灰渣返焦率高于φ
目前,部分廠家已經(jīng)開始應(yīng)用了整體放大了的底盤部分,例如φ2610煤氣爐配φ
對照一下煤氣爐底盤的原設(shè)計:
φ1980煤氣爐的配套灰盤φ
φ2745煤氣爐的灰盤φ
φ3600煤氣爐的灰盤φ
為什么原設(shè)計的底盤灰渣過渡區(qū)都是
(2)分析φ2000系列煤氣爐各爐型的特性:
在φ2000系列煤氣爐中,單位面積的氣化強度最高、操作彈性最大的是φ2400煤氣爐,φ2400煤氣爐雖然優(yōu)點較多,但畢竟是氣化截面積小,不符合提高單爐氣化能力的要求。
φ2610煤氣爐氣化截面積大于φ2400煤氣爐
實際上,φ2000系列煤氣爐的幾種爐型只所以存在的不同的應(yīng)用特點,完全是擴徑改造對煤氣爐底盤部分潛力的挖掘程度造成的。并非φ2800煤氣爐存在擴徑尺寸的錯誤,而是底盤部分的配置已經(jīng)嚴(yán)重脫離實際需要而造成后果。只要底盤部分配套達到平衡,不但φ2800煤氣爐能達產(chǎn)達效,而且φ2000系列煤氣爐完全可以擴徑到φ2900,甚至沖破φ2000系列步入φ3000。
φ2000系列煤氣爐底盤部分擴大改造,必將引領(lǐng)φ2000系列煤氣爐步入真正的煤氣爐大型化。
(3)φ3000系列煤氣爐主體的改造情況及發(fā)展方向
φ2000系列煤氣爐和φ3200左右的(φ3000、φ3200、φ3300)煤氣爐,都是經(jīng)過多次擴徑改造而形成現(xiàn)有狀況的。隨著中氮肥行業(yè)拆老爐換小爐的改造進程發(fā)展,φ2745煤氣爐派生的系列爐型在逐步減少,目前已經(jīng)拆除或停用接近或超過半數(shù)。
目前,只有1959年從前蘇聯(lián)引進的φ3600煤氣爐配φ4400灰盤的母本還基本上存在。所謂基本上存在指的是φ3600煤氣爐沒有搞過擴徑改造,只是一部分廠家對煤氣爐高徑比和水夾套高度及爐箅做過合理性改造。φ3600煤氣爐總數(shù)量,原有資料數(shù)據(jù)表明只有34臺,在20世紀(jì)末期又略有增加但是仍然不足40臺。
從逐步擴徑的系列煤氣爐的運行效果分析,正如前文所述的那樣;在原有的底盤部分不變的條件下,爐徑逐步擴大負面的問題隨之而來。φ3600煤氣爐未經(jīng)擴徑改造,而總體運行效益情況還是相對比較好的,先進的應(yīng)用廠家日產(chǎn)(合成氨)可達120噸,其單位面積的氣化強度與φ2600煤氣爐不相上下。
總之,煤氣爐大型化是固定床氣化技術(shù)的重要節(jié)能改造措施,是該氣化裝置今后發(fā)展的主流方向,也是提升該氣化技術(shù)使用價值的必由之路。煤化工行業(yè)規(guī)模效益是明顯的,規(guī)模大單位能耗低,單位效益高,煤氣爐的工作原理同樣如此,因此煤氣爐大型化也是提高煤化工行業(yè)技術(shù)裝備水平的必由之路。
道理很簡單;爐內(nèi)物容量越大熱容量同樣越大,氣化效率越高、氣化能力越大,熱損失越小。就象一熱杯水和一桶熱水相比,容器內(nèi)介質(zhì)溫度雖然都是
只要我們在改造過程中理念不被否曲,科學(xué)的把握和順應(yīng)主流。以科學(xué)、嚴(yán)謹、務(wù)實的態(tài)度保證健康發(fā)展,把握好局部改造的合理性與綜合平衡的分寸關(guān)系處理,煤氣爐進一步擴徑改造必然獲得應(yīng)有的經(jīng)濟效益。
回顧歷史是為了用前人的成功啟發(fā)后者,用前人的教訓(xùn)警示后者。尊重歷史就是尊重前輩們的勞動和成果,能在教育我們自勉的同時激發(fā)我們的創(chuàng)新力。
回憶上世紀(jì)80年代初期,小氮肥行業(yè)處在小爐子(煤氣爐)成群、小機子(壓縮機)成隊時代,那時候單爐生產(chǎn)能力和單位能耗是何等水平。是通過一步步的煤氣爐擴徑增容才使小氮肥行業(yè)單爐生產(chǎn)能力逐步提高,才使單位能耗一步步降低的。因此,這條不斷延伸的成功之路不能中斷,這方面的潛力和效益尚待進一步挖掘,我們絕不能放棄努力。