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     邳州市兴亚炉箅有限公司,由我国著名炉箅设计专家秦兴亚高工于2001年创办,本公司主要从事造气技术研究和炉箅及煤气系统设备的研制生产。主要产品有∮1600-∮3600系列炉箅、自动加煤机、滚动底盘总成、水夹套、锥形水夹套、炉底、灰仓、油压炉口、灰盘、齿圈、炉条机总成及配件、鼓风箱、灰渣箱、灰犁、热管废锅、热管空气预热器、热管水加热器等。               [更多]
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洞鉴灰渣质量的新视点
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             洞鉴灰渣质量的新视点

                            辛君一

      烟台巨力化肥有限公司    265202

摘要:本文着重通过对炉渣质量的感观分析,间接判定炉内气化状况,并以此为依据实施运行工艺的合理调节。

关键词:灰渣质量   灰渣色泽  成渣率  返炭率  均匀度   实密性

利用观察分析灰渣质量来判别炉内气化状况,是从事固定层间歇法煤气生产人员的必须手段之一。切实掌握鉴别分析灰渣质量的能力,对于指导煤气炉的正常操作、工艺调整以及故障判断均具有重要的意义。

我们知道,灰渣是固定层煤气炉原料转化的终端产物,其质量的优劣则是碳的有效利用率的具体体现。灰渣质量是煤气炉操作人员判断炉内气化状况和进行运行工艺调节的主要参照依据。很显然,界定灰渣质量的优劣,较为科学合理的手段是测定其可燃物含量。灰渣可燃物百分含量是指灰渣中所具有的可燃物质含量与灰渣总量的百分比值。一般来讲,灰渣可燃物百分含量应保持在15%以内;若能够达到10%以下,则视为较为理想状态。

但是,采用仪器测试灰渣可燃物的分析手段较为复杂,所以,在日常生产中,我们常以通过对其表面状态的感观认识而进行理性分析,间接评定煤气炉的气化状况。据了解,有部分从业人员对灰渣质量的感观认识只浮在成渣率和返炭率上是不够的。欲使煤气炉的运行工艺优化至最佳状态,必须从深层次上对灰渣质量加以细致观察分析。根据笔者二十余年的煤气生产经验认为,从灰渣色泽、成渣率、灰渣返炭率、渣块均匀度和渣块实密性等几个方面综合观察较为全面。

灰渣色泽呈现白黄色或褐色较为理想。一般情况下,灰渣色泽越黑表现为质量越差。灰渣色泽主要取决于气化层温度的高低。气化层温度过低和过高均会使灰渣色泽深黑。气化层温度偏低,使气化原料中的碳化学反应不够完全,致使灰渣中含碳量偏高,这个不难理解。选择的气化层温度高于气化原料的灰溶点,也是导致灰渣色泽深黑的主要原因之一。气化过程中,气化层内的碳原子还未与气化剂中的氧分子完全反应,即被已熔融的流质灰渣裹实,使大量的碳原子留存于渣块中,故渣块呈黑色。

入炉蒸汽温度过低或蒸汽带水,也是造成灰渣色泽不良的一个因素。过低的蒸汽温度或带水蒸汽,不但会导致炉温难以提高,而且易使气化层温度骤降至低于气化反应温度,原料中的碳无法得到充分反应而残留于灰渣中。灰渣色泽还受到原料性质的一定影响,原料灰熔点偏高且活性较好,其灰渣色泽较为理想,常呈白里泛黄,比如,山西阳泉方向白煤、型煤;灰溶点偏低,机械强度偏高且化学活性偏差,排出炉外的灰渣能够呈现褐色(黑黄色)即视为较好,如宁夏块煤。另外,入炉原料中的煤矸石超标,则很难达到较为理想的灰渣色泽。

灰渣成渣率能够保持在65%以上,是煤气炉操作人员的努力方向。用于气化生产的原料灰熔点过高,给保持较高成渣率增加困难,但是,灰渣成渣率还是主要决定于气化层温度的高低。控制的气化层温度偏低,使灰渣达不到其微熔温度,即表现为成渣率偏低;当然,气化层温度过高,虽然有利于成渣率的提高,但也会因炉内结成的渣块过大或过于坚实而增大了排除难度,降低了操作弹性,使炉况难以稳定。

日常生产中表现的灰渣成渣率偏低,应适当提高气化层温度予以处理。工艺调整时,应结合上、下行煤气温度等参照指标。若上、下行煤气温度均偏低,宜采用相应延长吹风时间或适当减少蒸汽用量的调节方式,以求达到提高气化层温度的目的;倘若表现为上行煤气温度偏高而下行煤气温度偏低,说明炉内气化层松散拉长,并不一定是炉内热量失衡(放热小于吸热)造成的成渣率低,则可采取适当加大下吹制气时间比例的手段,使气化层内的极点温度得以提高,从而提高灰渣成渣率。

灰渣返炭率是指排出炉外的灰渣中,能够直接观察到的较小原料颗粒与总灰渣量的比例。一般来讲,灰渣中含有大于20mm以上未燃尽炭块控制在3%以内,视为合格。造成灰渣返炭率超标的因素较多且极为复杂,此不巨细列。一般情况下,返炭率与炉内气化层温度成正比关系,即随着气化层温度的上升,返炭率会降低。但在煤气炉的实际运行中,也时有特例出现。比如,因蒸汽用量过小也会造成灰渣中返炭率过高。那么如何判断定灰渣中返炭率过高是因蒸汽用量过小造成的呢?

第一,可与其它相同或相似条件下的煤气炉对比中判断,吹风量等于或大于其它炉而蒸汽用量偏小;

第二,上行煤气温度明显偏高;

第三,虽然入炉空气量较大,但耗炭量并不多(制气耗碳量大于吹风耗碳量);

第四,从灰质中判断:排出的灰渣中存有质地坚硬过热块或过热渣,并夹带一定数量的小粒原料(一般无大粒原料);

第五,采用控制炉条机转速的操作方法效果并不理想。若因气化层温度偏低造成的灰渣中返炭率偏高,适当控制炉条机转速则效果较好。造成这种现象的原因:在吹风阶段结束后,气化层内较大的单体原料经高温和强气流的作用,使之裂解和粉化,转入制气阶段时,应有适量的蒸汽将裂解、粉化后原料中的碳充分吸收反应。若参入反应的蒸汽量过少,会出现虽然反应区域内的温度达到了反应温度而反应物(蒸汽)不足的现象,使没有参与反应的炭存留于灰渣中。出现上述症状,有针对性地相应加大蒸汽用量,会使灰渣质量明显改善。

灰渣均匀度与炉内气化状况、原料粒度和炉箅性能关系密切。炉内气化均匀是灰渣均匀度较高的先决条件。正常情况下,在炉内气化区域内是以单体原料作为一个主要燃烧团,所以,原料粒度的大小和均匀度,在某种程度上也是决定渣块大小和均匀度的重要因素。灰渣块度和均匀度一般与原料粒度和均匀度成同步变化。使用设计合理、性能优良的炉箅,也是保持灰渣粒度适中和粒度相对均匀的关键因素之一。

要求炉箅具有布气(汽)均匀,破渣、排渣能力强,并且保持其合理的功能,炉箅损坏或使用时间过长,则难以保证灰渣粒度的理想状况。日常操作中,对于渣块表面的认真细致观察极为重要,较多渣块有经过挤压后的断剖面,说明炉内存有过较大渣块或疤块,理应有针对性的采取措施。正常情况下,应使灰渣一次成渣块度保持在120mm以内且力求均匀。

灰渣中的渣块实密性也是界定灰渣质量的一个重点参考要素。无论怎样的气化条件下,应努力追求结出的渣块尽可能地疏松、质轻且气孔率高,可以讲越疏松越佳。结出的渣块过于坚实,

易造成渣块难以有效破碎排除,且可燃物含量偏高,不利于炉况的稳定和消耗定额的降低。渣块过于实密是气化层温度过高造成的,在进行运行工艺调整时,应以上、下行煤气温度为主要依据。若上、下行煤气温度同时偏高,意味着炉内热量失衡,放热量大于吸热量,即应采取降低气化层温度的措施。比如,适当地减少入炉风量或相应加大入炉蒸汽量。但应注意:缩短的吹风时间宜相应延长上吹制气时间;加大蒸汽用量时,应适当地使上吹蒸汽调节量大于下吹蒸汽调节量,切不可因上行煤气温度偏高而盲目加大下吹蒸汽用量,如此有可能出现适得其反的效果。若只表现为下行煤气温度偏高,说明是气化层过于集中而导致的炉内极点温度过高,进行工艺调节时,采用只加大上吹制气时间比例的方式较为有效。在这种情况下,一般不宜选用过量加大上吹蒸汽用量的措施。因为过量的上吹蒸汽会使燃料层内高温熔融灰渣骤冷凝结,易出现结大块,结疤事故。相应地延长上吹制气时间,可使气化层较为稳缓地拉长至合理状态,并避免气化层温度剧烈波动,有利于炉况的稳定。

煤气炉操作人员的操作习性和方法,也是决定灰渣质量的关键因素。比如,炉条机的启用是连续均匀运行还是间歇变速运行,很显然,连续均匀运行有利于灰渣质量的稳定;不能及时安排灰渣排放,难以使料层内形成的灰渣及时排除,继而影响炉内物料的有序蠕动,造成炉内气化条件发生变化,也是灰渣质量出现波动的原因之一。

可以这样认为,固定层间歇式煤气炉的管理和操作人员的业务水平高低,从对灰渣状况分析能力方面可见一斑。随着自动加炭装置的普及应用,定时插探炉况的操作方法已被部分厂家弃之不用。如此一来,通过灰渣状况分析为依据判定炉内状况和进行工艺调节,显得尤为重要。灰渣状况分析能力的提高,是一个仔细观察、深入剖析、认真总结的经验积累过程。需要声明的是,鉴于煤气生产装置特点、原料状况和相关气化条件呈多样化的现实,上述灰渣质量目标不可能适用于每个煤气生产企业,故只能加以借鉴。煤气生产从业人员,应根据本企业煤气生产系统的实际状况,拟建出一个较为理想的灰渣质量标准,并以此标准为努力方向。

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