周生賢，肖廣苓

（山東濟(jì)氮研究所，山東微山 277600）

在我國(guó)合成氨、甲醇生產(chǎn)中，大多數(shù)中小型合成氨、甲醇企業(yè)仍然采用間歇式造氣爐制氣。為了進(jìn)一步節(jié)能降耗，提高裝置的生產(chǎn)能力，特別是生產(chǎn)甲醇的廠家對(duì)造氣爐提出更高的要求。對(duì)煤氣中氧含量、氮含量均有更嚴(yán)格的指標(biāo)。絕大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)對(duì)造氣系統(tǒng)進(jìn)行了各種改造，并取得了明顯效果。

山東濟(jì)氮研究所經(jīng)過(guò)深入研究，考慮到甲醇企業(yè)對(duì)降低氧、氮的特殊要求，并經(jīng)過(guò)多家企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，對(duì)關(guān)鍵部位作了較大的改造。為有利于操作，增設(shè)了部分測(cè)溫點(diǎn)?，F(xiàn)總結(jié)如下，供廣大甲醇（合成氨）企業(yè)參考、選用。

1 造氣爐頂部改造

1.1 將上行煤氣出口由側(cè)面偏出改為頂部高出

將上行煤氣出口由側(cè)出改為頂部高出，上行煤氣閥改放在爐口旁，相當(dāng)于加高了爐體，增加了高徑比。優(yōu)點(diǎn)是可提高有效炭層高度，乃至滿爐炭層，減少下吹蒸汽死角空間，增加制氣時(shí)間，節(jié)約蒸汽，減少吹風(fēng)和上吹高溫氣體的帶出熱，可將上行煤氣由300℃降至150℃左右，預(yù)熱低溫原料，緩解煤炭粉化，減少帶出物。

1.2 將爐頂蓋下彎型內(nèi)襯改為平頂

采用此項(xiàng)改造，可提高爐內(nèi)周邊的有效高度，約600mm左右；吹風(fēng)和上吹帶出的小顆粒煤碰撞到頂部平面，所受反作用力便于小顆粒煤下落、沉降、分離。有利于減少帶出物，相應(yīng)降低了煤的消耗。

1.3 增設(shè)爐內(nèi)除塵設(shè)施

在爐頂上行煤氣出口處，增設(shè)角鋼式碰撞分離除塵器?？蓪⒋碉L(fēng)、上吹帶出的煤顆粒分離，靠重力返回炭層。這個(gè)除塵器也是下吹蒸汽預(yù)熱器，回收吹風(fēng)和上吹高溫氣的帶出熱，加熱下吹蒸汽。它同時(shí)還是吹風(fēng)、上吹的均勻集氣器，可引導(dǎo)氣體沿著正確的方向垂直均勻通過(guò)爐膛。

1.4 增設(shè)下吹蒸汽分布器

在炭層頂部增加兩道環(huán)形蒸汽分布器，讓下吹蒸汽均勻分布后進(jìn)入炭層。該分布器又是高效熱交換器，當(dāng)吹風(fēng)和上吹時(shí)它被加熱（蓄熱器），下吹時(shí)其蓄存的熱量由低溫蒸汽帶入氣化層，多產(chǎn)煤氣。在此通氣口處增加擋板，煤粉碰撞擋板后垂直落下，因此，該分布器兼有除塵作用。

2 關(guān)鍵部位增設(shè)測(cè)溫點(diǎn)

已由江蘇省邳州興亞公司定型生產(chǎn)。

2.1 風(fēng)帽頂增設(shè)測(cè)溫點(diǎn)

測(cè)溫點(diǎn)鑄造在風(fēng)帽頂上，測(cè)溫準(zhǔn)確。

優(yōu)點(diǎn)：距離氣化層較近，僅15±5cm，能較準(zhǔn)確測(cè)定氣化層相應(yīng)的溫度，故可稱為氣化層的定位指標(biāo)。

由于測(cè)溫點(diǎn)套管鑄造在風(fēng)帽頂內(nèi)，該測(cè)溫點(diǎn)背向吹風(fēng)，極少受吹風(fēng)的低溫影響，同時(shí)上下氣流切換頻繁，時(shí)間甚短，受氣流溫度變化影響的只是它的表面。風(fēng)帽頂上部測(cè)溫點(diǎn)尚未波及到，流動(dòng)氣流又切換了。因?yàn)樵摐y(cè)溫點(diǎn)離氣化層很近，影響它的主要熱源是輻射熱和傳導(dǎo)熱，以及下吹高溫煤氣，所以此點(diǎn)溫度接近氣化層溫度，反應(yīng)靈敏、穩(wěn)定、準(zhǔn)確、無(wú)誤，是可靠的基礎(chǔ)指標(biāo)。如果該點(diǎn)溫度升高，則證明氣化層下移；如果該點(diǎn)溫度下降，則證明氣化層上移；如果該點(diǎn)穩(wěn)定，則證明氣化層穩(wěn)定（控制適宜位置）。

只要控制該溫度不波動(dòng)，氣化層就穩(wěn)定，爐況就會(huì)很理想?？刂圃擖c(diǎn)溫度不低于600℃，造氣爐便不會(huì)結(jié)疤；控制該點(diǎn)溫度不高于700℃，爐箅便不會(huì)燒壞。

控制該點(diǎn)穩(wěn)定在適宜的范圍內(nèi)（650± 50℃），爐渣中便不會(huì)有返炭，也不會(huì)有大疤塊，大部分形成均勻的小渣塊（蜂窩狀的碎塊）。

所以，造氣爐操作便可簡(jiǎn)化成一個(gè)指標(biāo)操作法，能達(dá)到一穩(wěn)應(yīng)多變的目的。

2.2 灰犁右上側(cè)表面增設(shè)測(cè)溫點(diǎn)

該測(cè)溫點(diǎn)鑄造在灰犁右上側(cè)外表面。實(shí)際位置是在灰層的上沿，離氣化層近，為10±5cm，能準(zhǔn)確反映造氣爐周圍的氣化層是否規(guī)整。

如果對(duì)應(yīng)的兩個(gè)測(cè)溫點(diǎn)溫度相等，證明氣化層不偏，氣化層規(guī)整。

如果兩邊的灰犁溫差相當(dāng)大，證明氣化層高低偏斜。

生產(chǎn)中，如發(fā)現(xiàn)兩邊灰犁上的測(cè)溫點(diǎn)溫差大，應(yīng)立即將高溫一側(cè)推遲一次下灰。一般情況下，推遲高溫一側(cè)下灰即可將兩灰犁溫度扳平，趨近相等，便可避免偏爐，下紅火，溜生炭等。

這兩點(diǎn)溫度也能準(zhǔn)確、靈敏反映出氣化層上下移動(dòng)情況。如果兩點(diǎn)溫度均有升高，說(shuō)明氣化層下移；如果兩點(diǎn)溫度均有下降，說(shuō)明氣化層上移；如果兩點(diǎn)溫度均不波動(dòng)，說(shuō)明氣化層穩(wěn)定。

嚴(yán)格控制兩灰犁測(cè)溫點(diǎn)處溫度在適宜的范圍內(nèi)，即600℃左右，便可使氣化層穩(wěn)定在合理恰當(dāng)?shù)奈恢?。氣化層形態(tài)不波動(dòng)，爐況穩(wěn)定。

2.3 在水夾套上沿和下沿分別增設(shè)測(cè)溫點(diǎn)（對(duì)稱設(shè)兩組測(cè)溫點(diǎn)）

造氣爐水夾套的位置就是氣化層的位置。在水夾套的上沿和下沿對(duì)稱設(shè)置測(cè)溫點(diǎn)，最能靈敏反映氣化層變化情況。此處共設(shè)兩對(duì)測(cè)溫點(diǎn)。測(cè)溫點(diǎn)均面向氣化層，受溫度低的蒸汽、空氣的影響極小。主要受氣化層的熱輻射、熱傳導(dǎo)的影響，所以對(duì)氣化層的測(cè)定非常準(zhǔn)確。能準(zhǔn)確反映出氣化層的實(shí)際溫度，便于指導(dǎo)調(diào)節(jié)氣化層溫度。通過(guò)對(duì)該處測(cè)溫點(diǎn)的溫度控制，可使氣化層穩(wěn)定，保證氣化層不上移，造成翻爐，也可保證氣化層不下移，避免結(jié)大疤塊，保證碎炭不下漏，或返炭多等造成消耗增高。

3 爐底增設(shè)氣化劑均勻分布器

造氣爐運(yùn)行不穩(wěn)，有時(shí)波動(dòng)較大。特別是直徑較大的造氣爐，如φ3 600mm造氣爐與φ2 600mm造氣爐相比，φ2 600mm造氣爐反而比φ3 600mm造氣爐穩(wěn)定。氣化爐穩(wěn)定運(yùn)行的影響因素較多，氣化劑分布不夠均勻也是不可忽視的重要因素。直徑小的造氣爐氣化劑較易分布，直徑大的造氣爐就難以分布。爐箅子雖然有分布?xì)饣瘎┑淖饔?，但中心一、二、三層通氣阻力小，氣化劑要通過(guò)周邊，必須向周邊擴(kuò)散，然后才能垂直向上行。如果不對(duì)通氣截面嚴(yán)格控制，是無(wú)法實(shí)現(xiàn)均勻布風(fēng)的，特別是對(duì)于直徑大于φ3 000mm的大爐子更是這樣。氣化劑的分布還受風(fēng)量大小、煤的粒度、炭層高度等的影響。

為此，山東濟(jì)氮研究所研發(fā)出了一種均勻氣化劑分布器，裝設(shè)在爐箅子底部，按風(fēng)箱和造氣爐截面積比例分成六層、七層，使氣化劑按每層爐箅對(duì)應(yīng)的爐膛截面積成等比例均勻分配。吹風(fēng)時(shí)，無(wú)論風(fēng)機(jī)的風(fēng)量如何變化，造氣爐何種規(guī)格的高徑比及爐徑的大小都是均勻分布，絕對(duì)不會(huì)偏風(fēng)，不產(chǎn)生風(fēng)洞。上吹制氣時(shí)，蒸汽分布同樣也是均勻的。對(duì)于特別大的造氣爐，氣化劑的分布也是十分均勻的。

該分布器按設(shè)定的比例制作，并裝有導(dǎo)向圈，按爐膛截面積之比，氣化劑在風(fēng)箱管口處就強(qiáng)制導(dǎo)流通過(guò)，使氣化劑分布十分均勻，不受其他因素的影響。保證在任何情況下都是分布均勻的。該氣化劑分布器的設(shè)置還有以下用途。

（1）可作為下行煤氣的均勻集氣器。它能間接抑制下吹蒸汽偏流。

（2）也是低溫吹風(fēng)空氣和高溫下行煤氣的熱交換器，下行高溫煤氣將該分布器加熱，空氣鼓風(fēng)機(jī)送來(lái)的涼風(fēng)回收高溫煤氣傳導(dǎo)的熱量，成為熱風(fēng)，進(jìn)入氣化層，提高發(fā)氣量，降低煤耗。

（3）也填充了上吹蒸汽在爐箅下的空間死角，降低煤氣中的氧含量，節(jié)約蒸汽，使?fàn)t況穩(wěn)定，抑制偏流現(xiàn)象。

該氣化劑均勻分布器適合各種型號(hào)的間歇式煤氣爐，特別適用于中型廠φ3 000mm以上的造氣爐。φ3 000mm以上的爐子因?yàn)榻孛娣e大，氣體分布容易偏流不勻，更需增設(shè)氣化劑分布器。

4 改造自動(dòng)加焦機(jī)

（1）將吹風(fēng)氣連接自動(dòng)加焦機(jī)，作為吹風(fēng)氣（放空氣）回收的一個(gè)旁路，預(yù)熱、加熱低溫煤炭，烘干煤球、煤棒，并回收吹風(fēng)氣余熱。

（2）將下沉式開啟閥改為上提式開啟閥。

因?yàn)橄鲁潦介_啟閥導(dǎo)致炭層中心低，邊緣高，易形成鍋底式炭層，這種形式的炭層容易造成吹翻爐的事故。改成上提式開啟閥可使炭層分布均勻，呈墳頭狀，和爐箅形狀相似，炭層阻力均衡，不易吹翻爐。

上提式開啟閥可使大煤塊相對(duì)集中在爐中心，小塊煤散在周邊，大塊煤燃燒徹底。

5 水夾套的改造

（1）在水夾套內(nèi)表面上、中、下分別增設(shè)導(dǎo)流環(huán)

眾所周知，無(wú)論吹風(fēng)空氣還是上、下吹蒸汽均容易順?biāo)畩A套光滑的表面壁流，導(dǎo)致氣化效率低，未分解的蒸汽將爐內(nèi)熱量帶走，不僅造成煤耗增高，浪費(fèi)蒸汽，還使煤氣中冷凝量增加，增大了排污量，給環(huán)保排放增加負(fù)擔(dān)。煤氣溫度難降，使洗氣塔冷卻水大量增加。

因此，在水夾套的內(nèi)表面上增設(shè)兩、三道防壁流環(huán)，是十分必要的。經(jīng)過(guò)部分廠家實(shí)驗(yàn)，效果較為理想。明顯地提高了造氣爐的氣化強(qiáng)度，同時(shí)還節(jié)約了蒸汽，減少了蒸汽帶出熱的損失。防止煤塊沿壁下滑，減少返炭的產(chǎn)生。也防止空氣走近路而造成煤氣中氧含量增高給變換及甲醇帶來(lái)不利影響。

（2）在水夾套內(nèi)壁表面增設(shè)保溫層

在水夾套內(nèi)壁表面上增設(shè)一層薄薄的絕熱性能好的耐高溫光滑保溫層，不減少爐膛通氣截面積。以此盡量減少熱傳導(dǎo)，減少夾套蒸汽產(chǎn)量，減少氣化層內(nèi)的熱損失，增加煤氣產(chǎn)量。避免用無(wú)煙煤當(dāng)煙煤使用生產(chǎn)蒸汽的浪費(fèi)。

該項(xiàng)改造，投資少，節(jié)能效果顯著，已在實(shí)驗(yàn)廠運(yùn)行一年多，證明是完全可行的，效果也是明顯的。

（3）增設(shè)破渣條內(nèi)表面保溫隔熱層

原設(shè)計(jì)的破渣條使水夾套的散熱表面成倍增加，造成水夾套內(nèi)的水移走熱量增加。因此，在原破渣條內(nèi)表面增加絕緣層隔熱，減少爐內(nèi)熱量散發(fā)。設(shè)計(jì)1～2mm的高效隔熱層，即可達(dá)到理想效果，該辦法簡(jiǎn)單易行，立竿見影，值得推廣。

6 改造閥門

（1）在閥體內(nèi)下腔方塊盲板（檢查孔）處增設(shè)一個(gè)盲腸管式小除塵器。

具體做法是，將閥體下部小方塊盲板卸掉，換上一個(gè)法蘭盲腸管，尾部加球閥。使用時(shí)定期排灰塵，防止閥板和閥口密封面磨損及避免灰塵墊起閥板，造成密封不嚴(yán)而產(chǎn)生內(nèi)漏。

（2）在閥體內(nèi)增加閥頭腔，保護(hù)閥頭。

（3）改造坐板閥入、出口走向，與原相反。原設(shè)計(jì)為底進(jìn)上出，閥門關(guān)閉時(shí)容易關(guān)不嚴(yán)?，F(xiàn)改為上進(jìn)下出，閥頭下落關(guān)閉閥門時(shí)，氣體在閥頭上部，越壓越緊，可使閥門關(guān)嚴(yán)不易內(nèi)漏。

（4）煙囪閥改為下開式，即將上提式開閥改為下沉式開閥。此項(xiàng)改造主要是從安全角度考慮，當(dāng)斷電時(shí)，閥頭自動(dòng)下落開啟，確保安全。

7 消除死角

造氣爐制氣為間歇制氣?？諝狻⒄羝?、煤氣等各種介質(zhì)切換頻繁，原流程死角空間很大。如爐底下風(fēng)箱管和爐箅內(nèi)腔空間（容積）太大；下行煤氣閥、吹風(fēng)閥、上行蒸汽閥等離爐底較遠(yuǎn)，管道內(nèi)的死角容積也不小，吹風(fēng)之后的空氣余留在死角內(nèi)，即使做上吹吹凈，仍有一部分吹不徹底，轉(zhuǎn)下吹時(shí)將死角空氣帶至氣柜。造成雖然閥門等無(wú)泄漏，半水煤氣中氧含量仍有0.5%左右。為消除以上弊端，宜采取以下措施。

（1）將吹風(fēng)閥、上吹蒸汽閥、下行煤氣閥改移到爐底最近處。將爐底三通管改造為單管，即將下行煤氣管當(dāng)成主管道，吹風(fēng)閥接管蹲在下行煤氣管上部，緊靠下行閥；上吹蒸汽管道插口改移在下行煤氣閥板上。上吹蒸汽時(shí)徹底將空氣吹入爐內(nèi)燃燒掉。

因吹風(fēng)閥蹲在下行煤氣管上，O2系大分子，極易下落到主管線內(nèi)。變上吹時(shí)極易被蒸汽吹入造氣爐內(nèi)燃燒，可使氧含量降低0.2%～0.3%，同樣也減少了蒸汽死角，節(jié)約蒸汽。氧含量的降低，也減少了變換的蒸汽消耗，同時(shí)也避免了因過(guò)剩蒸汽冷凝水外排給環(huán)保帶來(lái)的負(fù)擔(dān)。

（2）同理，下吹蒸汽閥、上行煤氣閥、煙囪閥、回收閥等由旋風(fēng)除塵器出口改移到入口離造氣爐最近處，減少下吹蒸汽在上行管道和旋風(fēng)除塵器內(nèi)存在的龐大死角空間容積。避免變上吹時(shí)將這部分蒸汽吹到洗氣塔，造成蒸汽損失，蒸汽冷凝還要浪費(fèi)大量的冷卻水。僅此一項(xiàng)就多浪費(fèi)20%以上的蒸汽，炎熱夏天，煤氣溫度居高不下，也與此有關(guān)。

以上兩項(xiàng)死角空間（容積）在介質(zhì)切換過(guò)程中也耽誤了有效制氣時(shí)間，每個(gè)循環(huán)填充爐上、爐下大量死角（容積）空間，浪費(fèi)達(dá)10%以上的有效制氣時(shí)間。

通過(guò)對(duì)造氣爐的改造，使操作更加方便；提高了原料的利用率；節(jié)能降耗；減少排放，保護(hù)環(huán)境；提高了煤氣中有效氣體成分，降低煤氣中的氧含量、氮含量（降氧的同時(shí)也降低了氮的含量）；保證安全生產(chǎn)。特別適合甲醇生產(chǎn)使用。以上改造，已在實(shí)驗(yàn)廠和全國(guó)幾十家企業(yè)推廣應(yīng)用，均收到顯著的效果，現(xiàn)簡(jiǎn)要作一總結(jié)，供同行參考，不當(dāng)之處，懇請(qǐng)?zhí)釋氋F意見。