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热烈庆祝兴亚炉箅改版成功!
     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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稳定炉况降低消耗新途径
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                   稳定炉况降低消耗新途径

    间歇固定层煤气炉的应用在国内约980090%以上中小氮肥的企业采用,原料煤价格已达到1000/吨左右,煤的单程转化率的提高是煤气化行业节能降耗的主要途径,我厂合成氨醇23万吨/a,有4台φ3.6M炉,5台φ2.6/2.8M锥形炉、2台φ2.65M炉,1台φ2.4M炉,为实现1525工程,现在正在上6台φ2.6/2.8M锥形炉,经过对各炉型工艺与操作的长期摸索总结得出一些规律,与同行进行交流。

1、设备状况:

a、φ3.6M炉,炉体高7.1m,全自动给料,空程3.0-3.2mD1100风机,压头133kPa234kPa,减压后蒸汽压力3台炉运行0.14mPa,流程采用一炉、一集尘器、一废热锅炉、一洗气箱流程,三台炉合同一洗气塔,并入总洗气塔后入气柜。

b2m系列炉是在原φ1980型老炉改进而来,炉体高度5.15.2m,采用单炉单集尘器,四台一组并入联合废锅,风机东组采用D500,压头2800mmH2O,西组采用D600,压头2650mmH2O,减压后蒸汽0.080.102mpa,采用半自动加焦,限位筐高度1.09m,烧籽煤、块煤采用满料层,纯烧、掺烧煤球采用烧曲线。

2、原料状况

由于原料紧缺,所烧煤种繁多,煤质差异较大,有河北、宁夏、山西、贵州、河南及当地煤,且粒度大小及粒度范围差别也很大,粒度范围在φ10-φ150mm左右,一般采用2种以上煤种掺烧,有时小籽煤与煤球掺烧,有时纯烧小籽煤或煤球,有时块煤与煤球掺烧。

3、炉箅选择

炉箅是造气炉内唯一转动的设备,它起着分布气化剂、蠕渣、排渣、破渣及承托料层的作用,所以它的各部参数对炉况的影响都起着举足轻重作用,因此选择炉箅的外形、结构、侧面开孔阻力系数调整、高度是比较科学而又十分严谨的。

a、原料堆积形态

原料堆积形态是指:在一定的炉膛直径,一定的布料口径,一定的布料器开口方式和布料口与料层顶端距离下所形成的原料自然堆积形态,一般情况下原料堆积形态顶部为平顶或圆弧顶,直径大于或等于布料口直径、下部趋向于锥体的下半部,底部由于炉壁对原料的反作用,坡度较小。

b、原料粒径范围大小的分布

在原料自然堆积形态下,原料粒径分布,是由原料粒径大小、粒径范围原料表面的光滑度、涩度来分布的,一般从堆中心至边缘,粒径小的落在中间,粒径大的落在边缘,从府视图观看,从中心到边缘粒度逐渐增大。经测算:煤球堆和角在25300,小籽煤堆积角在30350,混合块煤堆积角在30450,煤棒堆积角则大于450

c、炉箅外形高度的确定

布料器的布料口径、布料形式、布料口与料顶间距离所形成的原料堆顶形状决定了炉箅顶帽形状和直径大小,炉膛径向粒度范围所形成的径向阻力差别决定了炉箅高度,原料粒度大小和涩度决定了炉箅最大层内凹圆孤尺寸大小即支撑面的大小。在炉箅外形确定以后,依据实际料层径向阻力按径向气化速度的变化进行各层风道通风面积的调整。

4、中心管粗细对气化剂分布与料层厚度、阻力大小对气化剂重新分布能力

原料厚度、粒度大小、粒度范围、气孔率、孔隙率大小,所决定的料层阻力大小对气化剂重新分布起着决定作用:料层厚,阻力大,对气化剂入料层重新分布能力强,抗局部冲击力强,中心管可以细一些,对炉箅和料层各处气化剂分布影响不大;料层薄阻力小,对局部冲击力抵抗能力差,甚至达不到重新分布气化剂的能力,要求入炉箅腔气化剂要均匀分布,因此中心管直径应趋向于炉箅腔最大风道直径,这样更有利于炉况的稳定。

一般地,老炉型扩径改造,由于料层薄,风压相对较高,应使中心管扩径,禁止使用原中心管,中心管直径一般应为炉腔半径减去800,新炉型由于料层高,阻力大,重分布气化剂能力强,中心管直径,对整体气化剂均匀分布影响不大,可适当小些。

5、气化剂的入炉流程及决定气化剂在料层中流动趋势

气化剂入炉流程:

气化剂→中心管→炉箅空腔→炉箅侧面开孔→料层→出料层→出炉

气化剂按一定流速进入中心管,由于气化剂有惯性,在中心管内重新分布而扩径进入炉箅空腔经炉箅侧面开孔进入原料层。(1)在料层径向阻力一致时按炉箅各环的开孔率分布气化剂;(2)在径向料层阻力不一致时,而料层的径向阻力大小,空隙率大小是重新分布气化剂的主要动力,气化剂在料层内受到原料的折射、反射而形成偏流。如在同一炉体同一炉箅,采用不同的煤种,不同的粒度范围,其气化剂偏流是不一样的,一般煤球堆积角在25300,块煤堆积度在30450,而煤棒则大于450,故这三种原料在同一炉膛内径向阻力大小不相等,气流偏流程度不一样则会出现,块煤气化剂分布均匀合理,煤球中风大,煤棒边风大的现象。

6、料层高度与气化剂偏流程度

a、由于原料杂,粒度范围广,炉膛径向阻力经常发生变化,故料层高度越高,径向料层阻力差别越大,气化剂在炉内受原料折射、反射次数越多,气化剂偏流量越大,偏流程度越大,因此,气化剂在料层中流动时一直向空隙率大,阻力小处偏流而集中。

b、火层位置决定了炉膛内径向温差的大小

由于料层在炉膛内空隙率,径向阻力的差别及空气、蒸汽流量的差别,依据流体力学,它们在料层中偏流程度不一致而出现火层径向温度两极分化,为了控制径向温差过大,火层尽量控制在底部使布风趋向于炉箅布风,这样做的好处:

(1)空气燃烧反应生成的烟气可达18002000℃,依据理想气体的状态方程计算,在压力一致时,烟气体积是空气体积的6倍之多,对氧化层以上料层产生冲击,料层薄时有可能造成吹翻,在厚料层时,由于烟气与原料对流传热降温而使烟气体积缩小,流速降低对料层冲击越来越小而使料层稳定。

  2)炉膛料层径向温差小而气化均匀;

  3)炉箅对渣层,火层及时蠕动防止结过大块;

  4)使渣层上部料层增厚提高了重新分布气化剂的能力,即使有大块,导致气化剂偏流,也不致于吹翻。

  5)降低冷热强度差的原料入炉受高温烟气流而爆裂:由于原料煤导热系数小、导热量差,火层的高温辐射,传导温度梯度大,不会给入炉原料带来高温威胁,而快速流出的高温烟气、煤气与高温料层对流降温少,而出现出料层温度高对入炉原料温差很大而使原料产生炸裂粉碎。如老炉型烧煤球时由于阻力小,风阀开得过大,吹风流速过快,火层拉长增厚而炉温低,上行温度可达500,炉内无渣层放生炭,集尘器带出物每班达67T正常炉的几倍。

7、工艺调节

由于炉膛内料层径向阻力的差异,要使径向空气、蒸汽总流量相吻合,必须控制空气和蒸汽一定的流量比,才能达到火层径向温差缩小,不致于空气、蒸汽总流量的两级分化而影响炉况,因此在现有原料多变情况下,应尽量控制上下吹蒸汽阀门开度、流量一致并与吹风流量达到一定比例,而用上、下吹阶段时间来控制火层位置。

8、上、下行温度的虚拟性

上行温度是指上行管道热电偶所体现的温度,一般地,它是由火层径向温度的中和温度,吹风烟气、上吹煤气与料层对流后的出炉温度,下吹气化剂温度进行间歇交替与热电偶接触的中和体现温度。

一般情况下,燃烧烟气温度和气化剂温度波动很小,上行温度就体现出火层径向温差和火层位置的变化。

下行温度是指下气道中热电偶的体现温度,一般地,是由火层径向温度的中和温度,下吹煤气温度对渣层对流后的出炉温度,吹风空气温度、上吹蒸汽温度间歇交替与热电偶接触后的中和体现。

一般情况下,空气温度、上吹蒸汽温度波动很小,下行温度就体现出火层径向温差和火层位置的变化。

下行温度指标的确定:

依据长期实践和经验总结,下行温度一般控制在240-280℃范围内。

a、下行温度过低危害

在料层径向阻力不一致时下行温度过低(1)渣层过厚,火层上移,径向温差增大,产生局部温度过高、过低易造成局部结大块和返焦情况,大块上部料层薄重分布气化剂能力差,气体偏流容易翻炉,而且单炉气化强度降低,总体气质气量都低,蒸汽分解率降低。

2)在原料变化,雨雾天气,或负荷降低时,由于火层温度低,产生的渣量减少,由于操作习惯炉条转速显得过大使火层下移,而产生无渣层运行,导致上灰仓发红,使炉箅和上灰仓变形,减少使用寿命。

3)由于灰份增多在炉温降低时为提高炉温使炉条转速减小,灰层增厚,径向温差增大,放灰易返煤块,碎焦和熔渣块共存气化强度降低。

4)炉温变低时操作工不易察觉。

b、下行温度过高危害:

1)渣层过薄、炉箅温度过高,耐磨性减弱,灰渣碎且返焦高

2)、下行温度过高,灰渣层增厚时,炉温过高,不易发现,易局部结大块,而翻炉或造成两灰仓偏灰流生。

3)在炉温变低时,灰渣变少火层下移,出现炉底发红无渣层运行,下行不降,渣碎料层阻力变大、送风电流降低,而体现不出炉温低。

4、在炉温变低时,为了提高炉温减少炉条灰层增厚,火层上移,径向温差增大,而体现不出炉温低,局部结块,吹风电流变低。

9、上灰仓温度的真实性

由于上灰仓温度直接插进渣层中直接受渣的传导辐射影响及渣的导热系数很低,仅在0.1kcal/m·h℃左右,故空气、煤气、蒸汽对渣的温度影响很小,上灰仓温度一般体现为灰渣的真实温度。

链条温度,紧靠炉箅处于灰渣温度与下行温度之间,而链条温度受灰渣高温辐射温度影响,下行温度则不受灰渣辐射温度的影响。

一般控制链条温度、灰渣温度与下行温度同步上升或下降。温度范围在150℃-250℃之间。

a、过低说明火层温度低,灰层增厚,径向温差增大,有局部结大块现象,且料层重分布能力差容易翻炉,炉内总体阻力增大,吹风流量降低

b、过高,说明火层温度升高,渣层薄,径向温差减小,灰渣粒度过大,返焦低,阻力小,送风流量较高。

c、若上、下行温度低、上灰仓温度高,说明火层温度过低,渣层薄或无渣层运行;若上、下行温度高,上灰仓温度低,说明火层温度过高,渣层过厚易结大疤块。

10、操作

a、火层位置的控制

火层位置由上、下吹蒸汽流量、上、下吹阶段时间共同确定,并由操作控制的灰渣层厚度被动的左右:小幅度地使火层集中减薄或松散增厚;或大幅度的使火层上移或下移。从而引起上、下行温度的变化,由于火层位置、厚薄由上、下吹蒸汽流量,上、下吹阶段时间、灰渣层厚薄共同制约,再加之操作工的操作习惯和技术水平的差异,即使上、下行温度使终稳定在一条直线上,也很难稳定火层的位置和温度,为了控制渣层厚薄,应以链条温度和灰仓温度为依据,下行温度作参考。为了便于工艺管理,防止多方调整掩盖火层温度的真实性,只允许操作工调整炉条转速来控制灰层厚度,如果炉条控制失误,依据上、下行温度、给料量判断炉温高低,来进行加减吹风时间调整炉温,从而保证火层位置和温度的稳定。

b、炉温高低的判断

灰渣粒度大小、厚度决定了料层阻力的大小:一般情况下,干燥层、干馏层,原料粒度未发生变化,火层在高温反应时处于胶质状态,在反应后形成灰渣,由于炉温的高低形成渣的粒度不同从粉渣、面渣、小粒渣、中块渣、大块渣及熔融岩浆状渣而不等,所以灰渣的气孔率,孔隙率,厚度是决定整体料层阻力变化的主要因素。

c、吹风电流、吹风流量的变化体现料层阻力的变化,吹风流量、吹风电流高且平稳,说明灰渣粒度均匀而薄;吹风流量、吹风电流低甚至出现波动,说明炉温低灰渣碎、灰渣厚。

d、控制以稳定火层温度为依据,以给料量、炭层高度、各温度参数作参考来控制炉温高低。

e、要向操作人员说明,工艺调整目的,控制方法使操作工统一思想、统一操作,防止操作工各行其事,对炉况带来不稳定性因素。

11、工艺调优操作实例:

a、上、下行温度稳定时的优化操作。

ф3.6m4#炉,蒸汽阀门上吹开30丝,下吹开至37丝,循环时间170秒:吹风40秒、下吹67秒、二上15秒、吹净7秒,上行200-230℃,下行180-200℃,集尘器温度220-230℃,放灰碎而多,几手都给鸡蛋大小差不多,而且下行高于200℃时炉底即出现红炭,炉条转速在100-200/min,操作工为了提高炉温,减小炉条转速并把下吹时间加至78秒才避免上灰仓红的现象。为了改变此现象,把下吹蒸汽阀门关至28丝,入炉总蒸汽减少,下吹时间减至67秒,上行温度提至230-250℃,集尘器温度提至230-250℃,下行温度提至230-240℃。放灰出现大块渣及返焦多现象;为了降低返焦,实行径向温差减小,把下吹蒸汽阀加至34丝,下行提高至250-270℃,放灰粒度均匀,细灰中无返焦更不见返煤粒。

ф3.6m1#炉由于炉箅,高度低,边风大。开炉时,下吹蒸汽阀门开26丝,上吹蒸汽阀门开28丝,上行温度急剧升高,给料增多,操作工开炉半个多小时就把料加满了,操作工为了稳科层,把炉条机加大,造成炉底通红。放灰为大部分炭和小部分疤块。为了稳定炉况,把下吹加至35丝,才把给料减下来,料层稳住,但下行温度很低只有130℃,为了提高下行,把下吹时间由67秒加至72秒,下行才提到150℃左右,从放灰看炉膛径向温差较大,返煤块和融熔琉璃块共存,经过一段时间的摸索,把上吹蒸汽加至32丝,又把负荷提上来,下行提至190-230℃,放灰粒度均匀只有少部分粉渣无返煤了。

再如:ф2.65m烧煤球,由于煤球粒度均匀,气孔率大,孔隙率大、表面光滑、料层阻力小、堆积角小,炉箅未改变,使径向料层厚度差较大,径向阻力差别较大,出现局部火层上火现象,上行温度很高可达460℃,经过风量与蒸汽流量的调整上行在300320℃,下行在280300℃,使放灰趋向于粒度均匀,炉况稳定。

b、一种工艺两种放灰的优化操作

例如:ф3.6m4#炉,上吹蒸汽阀开度30丝,下吹蒸汽阀开度32丝、吹风42秒、上行250-260℃,燃温250-260℃,下行温度260-270℃。放灰粒度均匀,无过大过小块,碎灰也呈现矿物质颜色,不发黑,由于雨雪天气,煤湿,含粉量大,而使炉温度发生变化,上行温度220-240℃,燃温230-240℃,下行温度220-230℃,操作工为了提高炉温,采取减炉条转速加下吹的操作法想提高炉温。而恰好相反,由于炉温低灰渣碎,在减炉条、增加渣层厚度时,料层总阻力增大而使入炉风量发生减少,致使灰渣越来越厚,上、下行温度越来越低,甚至达到送不进风的地步,放灰有局部结大块及高返煤存在,有时还容易吹翻,经过分析这是火层严重上移及料层阻力增大,气化剂偏流量增大造成的。故为了稳定炉况,在炉温低时,应尽量采取加负荷处理。

结语:为了放灰粒度均匀,返焦少,必须依据:炉型,给料方式、原料种类、性质、粒度范围进行炉箅的选择,在此基础上,进行风量与蒸汽流量的配合,并尽量提高炉温,从工艺上,操作上把火层控制在底部实现大蒸汽流量,高下行温度径向温差小的强负荷生产操作法,而避免用小蒸汽流量,低下行温度的径向温度两极分化的不良工艺操作。以降低返焦为工艺调整和操作目标,防止大吃大拉,高返煤的高消耗工艺。各厂各炉情况不同要根据实际情况认真分析,针对炉情调节和操作。

 

 

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