淺談如何實(shí)現(xiàn)水煤氣發(fā)生爐的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)

韓光照

（山西省焦炭集團(tuán)有限責(zé)任公司安全監(jiān)察部，山西 太原 030024）

1 水煤氣生產(chǎn)原理

水煤氣是由蒸汽與灼熱的無煙煤或焦炭反應(yīng)而制得，主要成分為氫氣和一氧化碳，也含有少量二氧化碳、氮?dú)夂图淄榈冉M分，各組分的含量取決于所用原料及氣化條件。工業(yè)上，水煤氣生產(chǎn)一般采用間歇式固定床生產(chǎn)技術(shù)。

碳與蒸汽反應(yīng)生成水煤氣的過程為吸熱反應(yīng)，必須向氣化爐內(nèi)供熱。因此，制氣過程分為兩個(gè)階段：第一階段為吹風(fēng)，將空氣鼓入爐內(nèi)，與碳發(fā)生燃燒反應(yīng)，燒掉部分燃料，放出大量的熱積蓄在料層內(nèi)，使料層溫度升高，同時(shí)生成主要成分為二氧化碳的高溫吹風(fēng)氣，經(jīng)凈化、廢熱回收后放空；第二階段為制氣階段，向紅熱的料層內(nèi)吹入蒸汽，利用積蓄在料層中的熱量進(jìn)行反應(yīng)，生成以一氧化碳和氫氣為主的水煤氣，送入氣柜。由于反應(yīng)吸熱，燃料層及蓄熱室溫度下降至一定溫度時(shí)，又重新送空氣入爐升溫，這樣間歇、循環(huán)地向料層內(nèi)鼓入空氣和蒸汽，實(shí)現(xiàn)水煤氣的生產(chǎn)。

2 煤的主要理化指標(biāo)對(duì)水煤氣生產(chǎn)的影響

2.1 水分

固體燃料中的水分，以游離水、吸附水和化合水3種形式存在，水分過高有以下不利影響：①煤的表面黏附的煤粉篩不干凈；②煤粉堵塞篩網(wǎng)；③由于水分蒸發(fā)，增加煤氣爐熱損失，浪費(fèi)能源；④煤氣爐蒸汽分解率下降，影響氣體質(zhì)量和產(chǎn)量，嚴(yán)重時(shí)能惡化爐況。

2.2 揮發(fā)分

煤中的揮發(fā)分指在一定的溫度下，干餾時(shí)析出的氣體和焦油等可揮發(fā)的部分。揮發(fā)分高的固體燃料其機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性相對(duì)差，且制得的煤氣中碳?xì)浠衔锔摺?/p>

2.3 灰分

煤中的灰分組成一般為二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈉等。灰分越高，相對(duì)有效碳分就會(huì)減少，煤質(zhì)降低，在燃燒的過程中，阻礙了氣化劑和煤的充分接觸，影響了氣化劑的廣泛擴(kuò)散。同時(shí)加重了排灰機(jī)械的負(fù)荷，增加停爐時(shí)間。

2.3 硫分

氣化時(shí)，硫基本上以硫化氫形式和少量有機(jī)硫化合物形式轉(zhuǎn)移到煤氣中。硫在氣化爐內(nèi)影響不明顯，只是硫化物含量過高，對(duì)設(shè)備、管道腐蝕加大，且會(huì)使催化劑中毒。

2.4 灰熔點(diǎn)

煤的灰熔點(diǎn)是影響爐況好壞的重要因素之一?；胰埸c(diǎn)太低，氣化層溫度不能太高，否則會(huì)造成爐內(nèi)結(jié)大塊，使?fàn)t床阻力不勻，嚴(yán)重時(shí)使氣化爐不能正常生產(chǎn)下去。

2.5 化學(xué)活性

燃料的化學(xué)活性指燃料與氣化劑相互作用的化學(xué)反應(yīng)能力。同一種燃料，氣化反應(yīng)溫度越高，化學(xué)活性愈強(qiáng)。因此，提高氣化反應(yīng)溫度，有利于獲得優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的煤氣。

2.6 機(jī)械強(qiáng)度

燃料機(jī)械強(qiáng)度指其抗破碎能力。機(jī)械強(qiáng)度好的燃料，在運(yùn)輸過程中被破碎的量相對(duì)比較小，強(qiáng)度差的燃料損壞則比較大。由此造成的燃料質(zhì)量分配不均，使得燃料層的較高溫度和氣化劑流速不能很好的保持，對(duì)于氣流和溫度的分配也會(huì)造成分布不均，一定程度上影響了水煤氣的質(zhì)量，煤質(zhì)也會(huì)間接或直接受到不利影響。

3 制定合理的工藝指標(biāo)

3.1 制定合理、有效的循環(huán)時(shí)間

循環(huán)時(shí)間太長或者太短都會(huì)不同程度地影響正常程序，這就要求循環(huán)時(shí)間的制定必須嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)際，要根據(jù)原料的具體性質(zhì)和活性輕弱來決定?；钚圆畹脑?，相對(duì)循環(huán)時(shí)間就會(huì)短，活性較好的原料，循環(huán)時(shí)間就會(huì)長。如果時(shí)間過長氣化層溫度和產(chǎn)氣量及氣體成分波動(dòng)大，但過短會(huì)使自動(dòng)閥門動(dòng)作占去太多時(shí)間，相應(yīng)縮短了有效制氣的時(shí)間。

循環(huán)時(shí)間的確定一般應(yīng)該遵循4個(gè)原則：①要確保安全生產(chǎn)和程序有序運(yùn)行，保證生產(chǎn)能穩(wěn)步、持久地發(fā)展；②在提高煤利用率的前提下，盡量提高氣化強(qiáng)度；③穩(wěn)定氣化層的位置，使制氣前后的溫度不存在太大的波動(dòng)；④要盡可能減少熱量損失，提高蒸汽分解率。

3.2 確定合適的溫度

氣化層的溫度選擇應(yīng)該考慮氣化強(qiáng)度、熱利用率、燃料會(huì)熔點(diǎn)等因素，要綜合幾方面的因素考慮，確定合適的適宜溫度。

爐篦溫度：爐篦溫度高低的變化一般可反應(yīng)出反應(yīng)層溫度的變化。溫度高有利于制氣效率，但是也不能盲目的追求高溫度。為防止氣化層下移又不宜太高，一般定在250～300℃之間。

氣化層溫度只能通過爐上、爐下溫度和用探火方法來推測氣化層溫度，溫度的選擇要慎重。千萬不能以自己的感覺來過分壓低溫度，也不能憑自己的感覺一味地追求大火層。因?yàn)榛饘尤绻螅a(chǎn)氣量就會(huì)很高，這樣火爐內(nèi)就很容易產(chǎn)生較大的大塊，如果大塊的數(shù)量足夠多的時(shí)候就會(huì)給灰盤增加壓力，甚至?xí)幕冶P，影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，給工作帶來不小的損失，所以溫度的選擇一定要適中、合理。

3.3 入爐蒸汽壓力

實(shí)踐證明，適當(dāng)提高入爐蒸汽壓力對(duì)提高煤氣爐產(chǎn)量和質(zhì)量有利。

3.4 炭層高度

炭層高度要是穩(wěn)定，炭層的阻力就會(huì)保持一定，使入爐空氣、蒸汽穿過炭層，很好地保持爐內(nèi)的平衡。不同設(shè)備的負(fù)荷不同，對(duì)炭層的高度要求也不同。炭層控制得好，可以使?fàn)t頂、爐底氣體溫度得到很好的控制，減少熱損失；如果煤層控制不好，就會(huì)給生產(chǎn)帶來不便。因此，炭層高度的控制要合理。

4 加強(qiáng)設(shè)備管理，確保煤氣發(fā)生爐開爐率

4.1 合理安排設(shè)備檢修

設(shè)備檢修是為了保持設(shè)備的良好技術(shù)狀態(tài)，延長使用壽命，保證設(shè)備的可靠性，能連續(xù)生產(chǎn)水煤氣。對(duì)發(fā)生爐的計(jì)劃大、中、小檢修周期根據(jù)歷來積累的設(shè)備運(yùn)行資料來確定，必須與生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃密切結(jié)合。當(dāng)兩者發(fā)生矛盾時(shí)，原則上應(yīng)服從檢修計(jì)劃，而當(dāng)月檢修的項(xiàng)目可在當(dāng)月內(nèi)提前或推遲進(jìn)行。在生產(chǎn)運(yùn)行過程中，經(jīng)常出現(xiàn)各種故障，致使設(shè)備處于帶病運(yùn)行狀態(tài)或造成設(shè)備停運(yùn)，此時(shí)必須安排非計(jì)劃檢修，及時(shí)檢查設(shè)備存在的問題以及潛在的問題，使其盡快恢復(fù)運(yùn)行。系統(tǒng)性停產(chǎn)檢修，是對(duì)非單體設(shè)備和管道系統(tǒng)構(gòu)筑物等進(jìn)行檢修或清理，是一項(xiàng)整體性作業(yè)，也是一項(xiàng)持久的工作。

4.2 加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)

正確使用和維護(hù)保養(yǎng)設(shè)備，對(duì)保持設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)、延長使用壽命、減少設(shè)備故障、提高生產(chǎn)率、保證正常生產(chǎn)都有良好效果。

綜上所述，為使水煤氣爐實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，必須控制氣化原料質(zhì)量，對(duì)煤氣爐操作條件應(yīng)在“四穩(wěn)”的基礎(chǔ)上保持“三高”?！八姆€(wěn)”：必須掌握溫度、火層、炭層、氣體成分的穩(wěn)定原則，對(duì)溫度的掌握要嚴(yán)格，火層和炭層高度的確定要綜合各方因素來確定；“三高”：選用較高的吹風(fēng)率、氣化層溫度、燃料層操作條件。另外，還必須加強(qiáng)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)和檢修，才能實(shí)現(xiàn)水煤氣爐的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。