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| 煤氣發(fā)生爐的冷運行、熱運行和偏運行及其處理 發(fā)表于: 2011/11/26 13:36:23 |
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| 煤的氣化是煤炭轉化和合理利用的有效途徑之一，符合中國發(fā)展潔凈煤技術(shù)、能源多元化的戰略，對中國無(wú)論目前和長(cháng)遠都具有重要意義。近年來(lái)，加壓移動(dòng)床和氣流床、灰團聚流化床和氣流床等氣化技術(shù)都得到了較快發(fā)展，目前，常壓固定床氣化作為中小規模燃料用氣主要供氣單元，其生產(chǎn)規模、投資成本、建設周期等符合多數冶金、化工、建材和機械等行業(yè)的用氣要求，應用較為廣泛。 按煤氣發(fā)生爐內生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行的特性區分，其爐內固體物料一般分為五層，即干燥層、干餾層、氧化層、還原層和灰層。其中氧化層和還原層又被統稱(chēng)為氣化反應層，氧化層內碳被氣化劑中的氧氧化成二氧化碳和一氧化碳，并放出大量的熱量，煤氣生產(chǎn)的熱化學(xué)反應所需的熱量靠此來(lái)維持，氧化層溫度一般維持在1100～1250℃；還原層是生成主要可燃氣體的區域，二氧化碳與灼熱碳起作用，進(jìn)行吸熱化學(xué)反應，生產(chǎn)可燃的一氧化碳；水蒸氣與灼熱碳進(jìn)行吸熱化學(xué)反應，生成可燃的一氧化碳和氫氣，同時(shí)吸收大量的熱。爐內各層次的正確維持，特別是氧化層和還原層的溫度、高度和均衡度的維持至關(guān)重要，否則有可能出現冷運行、熱運行或偏運行等不正常爐況，從而影響煤氣站的正常生產(chǎn)。 2 發(fā)生爐的熱運行 2.1 熱運行的特征及原因 發(fā)生爐的熱運行是指發(fā)生爐料層溫度過(guò)高的狀態(tài)，這里通常是指料層內的火層溫度過(guò)高及表面層的溫度過(guò)高的現象。在這種狀況下，如果打開(kāi)爐頂探火孔，爐內紅亮，冒出的煤氣會(huì )自然著(zhù)火燃燒，爐內氣化層結大渣，溫度高達1300度，溫度很高，如果探釬容易燒斷釬子，爐頂外部會(huì )出現較高溫度，爐內撒煤裝置會(huì )燒脫落等，化驗分析煤氣，含二氧化碳比較高，一氧化碳比較低。產(chǎn)生熱運行的原因灰層過(guò)高，總煤層過(guò)低，氧化層（火層）上移，還原層、干餾干燥層幾乎沒(méi)有了，成了大火爐。 當火層溫度過(guò)高時(shí)，則會(huì )產(chǎn)生剛下火層的灰渣在灰渣層內結渣現象，這時(shí)爐出煤氣溫度并不能反映爐內火層的溫度過(guò)高，只有通過(guò)測釬及根據排出的灰渣才能反映出來(lái)，所以火層溫度過(guò)高，在正常的層次分布是不易覺(jué)察的。另一種熱運行的現象，是整個(gè)層次向上移，而煤層很薄，這時(shí)就顯示出料層表面溫度很高，隨即爐出溫度很高。第三種熱運行，表現為料層大部分燒穿，火層外露，爐出煤氣溫度上升很快。熱運行的結果，前一種是會(huì )因結渣造成惡化，影響下一階段的生產(chǎn)，后兩種則立即反映出煤氣質(zhì)量（發(fā)熱值）的下降。 2.2 熱運行的爐況處理 熱運行的特點(diǎn)是一個(gè)“熱”字，處理熱運行要對癥后有兩種不同的方法。對于前一種火層過(guò)高的熱運行，應該提高飽和溫度，增加氣化劑中水蒸氣的量，加快水蒸氣分解反應，使火層溫度降下來(lái)；對于后兩種料層表面溫度過(guò)高，則應加快出灰，增加加煤量，提高料層厚度。 由于氧化層結渣，往往會(huì )出現偏燒現象，因為結渣的部位煤層落不下來(lái)，沒(méi)有結渣的位下落比較順暢，如不及時(shí)處理，時(shí)間一長(cháng)，就形成順暢的部位氧化層火旺，結渣部位氣流不順暢，氧化層火不旺，直到出現滅火。產(chǎn)生這種情況注意，要加大飽和溫度（蒸汽量），降低氧化層溫度，用粗30mm鋼釬打碎熔渣，同時(shí)轉動(dòng)灰盤(pán)，擠壓小塊灰渣出爐外。如果爐內灰渣太大，用粗釬打不碎，就必須進(jìn)行停爐處理。否則將會(huì )損壞爐篦等設備，造成較大損失。 3 發(fā)生爐的冷運行 3.1 冷運行的特征及原因 發(fā)生爐的冷運行，是指發(fā)生爐的料層處于低溫狀態(tài)，這種現象和熱運行的狀態(tài)也有不同之處，熱運行時(shí)有時(shí)內熱外冷（指火層溫度很高，而表面溫度不高），有時(shí)是整個(gè)料層溫度高，而冷運行是整個(gè)料層溫度低。冷運行的煤氣發(fā)生爐，從探火孔觀(guān)察爐內黑色稍有紅色，釬探根本測不出氧化層或不明顯�；灻簹庵幸谎趸己蜌浜慷己艿�，而水份含量較高。 產(chǎn)生冷運行的原因飽和溫度過(guò)高由于飽和蒸汽過(guò)量進(jìn)入爐底至氧化層，使氧化層的溫度下降，而且二氧化碳量低，沒(méi)有足夠的溫度進(jìn)行還原反應，水蒸汽在氧化層得不到分解，更談不上和炭進(jìn)行合成反應。至使煤氣中二氧化碳含量高，一氧化碳含量低，含水份多。由于氧化層溫度低，大量煤塊沒(méi)有氣化，沒(méi)有氣化的炭約占20%以上，有些達到30%，浪費非常驚人。在冷運行時(shí)，首先是氧化層溫度過(guò)低，氧化反映不劇烈，然后是還原反應也隨之減弱，在這時(shí)往往上面的煤層較厚，又吸取了大量的熱量，最后導致?tīng)t出煤氣溫度的下降。冷運行歸根到底一句話(huà)，就是沒(méi)有達到完全的氣化，所以冷運行的結果就是煤氣的質(zhì)量（熱值）的下降。冷運行嚴重時(shí)會(huì )造成部分區域內火層溫度逐漸下降，最后到達部分區域完全不能起氧化反應，直至部分火層熄火的結果。 3.2 冷運行的爐況處理 冷運行多數是在空氣流量下降，而飽和溫度的調節未及時(shí)跟上，加煤仍繼續如初，尤其在煤的水分含量較高時(shí)，就會(huì )漸漸轉入冷運行狀態(tài)。要克服冷運行狀態(tài)，首先就是調低飽和溫度，同時(shí)降低料層，使火層溫度漸漸上升，最后恢復到正常狀態(tài)。 4 發(fā)生爐的偏運行 4.1 偏運行的特征及原因 偏運行習慣上稱(chēng)為偏爐，顧名思義，這個(gè)“偏”就是指料層的各個(gè)區域溫度有差異，有以下幾種現象：有的是半邊冷，半邊熱；有的是一部分區域冷，一部分正常狀態(tài)；有的是一部分區域熱，一部分區域正常狀態(tài)；有的是中心熱，邊緣冷；有的是邊緣熱，中心冷；有的是中心與邊緣熱，中間環(huán)形帶冷；有的是中心與邊緣冷，中間環(huán)形帶熱。偏爐多數產(chǎn)生于下列幾種原因： （1） 由于出灰機構先天性的缺陷造成，往往在大灰刀前火層上移，大灰刀之后出現火層下降，情況劇烈時(shí)，一側造成表面冒火，另一側造成火層落底。 （2） 由于空氣流量與加煤機構的性能不適應，在小流量時(shí)，往往邊緣溫度低，而中心溫度高。在大流量時(shí)則往往造成邊緣溫度高。 （3） 由于煤的粒度也會(huì )造成偏爐，當使用較小顆粒煤時(shí)，中心加煤多，中心溫度低，邊緣溫度。當使用煤的粒度過(guò)大時(shí)，則造成中心溫度高，邊緣溫度低。 （4） 由于結渣，且渣塊大，影響該部分的料層上升，造成偏爐。 （5） 由于出渣不當，高速度大灰量的出渣，造成大灰刀后局部區域火層落底而偏爐。 4.2 偏運行的爐況處理 解決偏運行的問(wèn)題是對癥下藥，應當避免長(cháng)時(shí)期的大流量生產(chǎn)或長(cháng)時(shí)期小流量生產(chǎn)，對出灰機構的問(wèn)題應以調節分布在四周的小灰刀長(cháng)度和寬度來(lái)調節其出灰的均勻性，對于加煤機構中分煤板可根據不同的塊度及常用流量進(jìn)行適當的修改，對于加煤應根據料層各區域的溫度分布情況分別判定給予加煤或不加煤，多加煤或少加煤，對于出灰要絕對防止快出、猛出，應積極推行小循環(huán)出灰法。 同時(shí)，偏爐時(shí)還要有賴(lài)于人工操作，即在表面溫度高處應多打釬，表面溫度低處應多捅釬，對于有結渣，特別是嚴重結渣的部位應及時(shí)處理結渣。 偏爐有時(shí)也會(huì )順著(zhù)灰盤(pán)轉動(dòng)的方向移動(dòng)，這主要是在有大渣塊的情況下，由于大渣塊在底座和爐裙之間，不易打碎，故渣塊被擠壓傳動(dòng)，渣塊上面總存在著(zhù)低溫區，而兩側通風(fēng)特別強而形成高溫區。
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