近年來,由于無煙塊煤、焦碳價格攀升,眾多以固定床間竭氣化爐進行煤氣化的企業(yè)為了求生存和發(fā)展,紛紛采用型煤代替塊煤焦進行氣化,生產半水煤氣和水煤氣。
在實際生產中,原有的煤氣爐不進行改造,燒型煤的效果往往難以達到預期目的,F狀是:產量下降,消耗上升,生產穩(wěn)定性差,雖然型煤價格較低,但綜合效益并不理想。在這種情況下,大多數企業(yè)的同志簡單地把這種現象歸結為型煤氣化效果差,沒有找到合理的工藝條件,過多地從操作方面找原因。忽略了更重要的問題:原煤氣爐的設計是燒塊煤、焦碳的,改燒型煤氣煤爐設備本身存在著不適應。
固定床間竭氣化爐,無論是美國UGI爐型,前蘇聯Φ
型煤的發(fā)熱量偏低,約相當于冶金焦或優(yōu)質塊煤的70-80%,型煤的堆積密度約相當于塊煤的75%,冶金焦的105%。如果在生產中采用原設計煤氣爐型,很明顯,爐內碳層高度要比冶金焦塊煤高得多,才能滿足正常氣化需要的熱量。因此,原煤氣爐以型煤為原料不可能把氣體質量提高,CO2含量往往在9%-12%。產氣量也較低,半水煤氣產氣量約在
型煤的熱穩(wěn)定性、熱強度比塊煤焦低得多,冶金焦熱穩(wěn)定性達到98%,優(yōu)質塊煤為92%,而一般煤球為70%,煤棒為75%,熱強度冶金焦達到
上述差別,造成工藝指標控制截然不同。爐上溫度指標,冶金焦可以達到
型煤的灰熔點和灰份含量與煤焦差別很大,因此,爐箅、灰犁、排灰口,灰碴過渡區(qū)等處的設計相差也很大。如果不改變,勢必造成煤氣爐爐下灰盤、排灰口部位不是灰碴結死,就是粉沫狀流生,難以穩(wěn)定生產。
根據經驗數據,固定床煤氣爐以優(yōu)質塊煤為原料,每0.95
由以上對比可知,型煤氣化的工藝條件與塊煤焦差別非常大,用塊煤焦的煤氣爐燒型煤肯定會出現不適應,無法進一步發(fā)揮型煤價格低的優(yōu)勢。這正是部分燒型煤的企業(yè),雖然職工很辛苦,但效益不理想的根本原因所在。要燒好型煤,必須有適合燒型煤的煤氣爐。這種煤氣爐的特性是與型煤的特性相一致的。
首先,煤氣爐的高徑比應符合型煤特性要求。與塊煤相比,型煤的熱值低,堆積密度小,每m3優(yōu)質塊煤約相當于
型煤的氣化層比塊煤的氣化層高,主要目的是利用還原層把半水煤氣中的CO2降下來,塊煤爐半水煤氣CO2為6-8%,而目前大部分型煤爐CO2在9-12%,明顯偏高。如果能提高氣化層,則可以使CO2達到9%以下,有利于提高氣化強度。
但是,型煤氣化層提高后,床層阻力升高,影響吹風強度。而型煤氣化要求吹風時風量要比塊煤氣化大得多。實際情況是:燒型煤吹風流量普遍偏低。這一矛盾是制約型煤氣化的關鍵問題。
怎樣才能在型煤氣化時床層阻力較高情況下,既大幅度提高吹風流量,滿足氣化要求,又不致吹翻呢?必須在煤氣爐的裝置設計方面進行技術改造。
一、 適應型煤特性,使入爐風量提高、流量加大,流速降低。
型煤容易吹翻,所以要求入爐空氣分布必須合理。杜絕出現“偏流”、“走短路”現象。除去爐箅各通風道合理布置以外,還必須實現:中央灰箱橫截面積>爐箅有效通風面積。只有這樣,才能保證爐箅氣室始終壓力均衡穩(wěn)定,避免空氣“偏流”。
實際生產中,一些爐型并沒有達到上述要求。如:J28煤氣爐中央灰箱橫截面積比爐箅的有效通風面積小,經常造成爐箅各通風道之間通風不均衡,特別是造成中風偏大,過去人們過多地考慮從爐箅風道上調整中風偏大的問題,忽略了中央灰箱對爐箅氣室的柱狀氣流布風問題,先天已經造成中風偏大,所以效果不理想。
要做到風量加大,流速降低,最有效的辦法就是使中央灰箱橫截面積加大,并且形成逐級加大的喇叭口狀,讓空氣形成擴散狀入爐箅氣室,既增大了流量,又降低了流速。
二、 爐箅要適合型煤特性,通風面積大,布風合理,排灰碴能力強。
幾種型煤的特性有差別。腐植酸煤棒:化學活性好,水份含量高,必須有完全上吹烘干階段。否則,上部新入爐的煤棒因水份不能及時烘干,煤棒相互粘結在一起,影響透氣率,易形成氣化不均勻。另外,煤棒成碴性能好,灰碴過渡區(qū)相對短,對爐箅均勻排碴要求較高。煤棒形成的灰碴較酥軟,爐箅的破碴功能不宜太強,否則,易形成較多的碎粉灰,反而會影響工況。
腐植酸煤球,活性不如煤棒,熱穩(wěn)性較差,但透氣性較好?刂茽t上溫度難度更大,爐下成碴性較差。因此,在裝置上要以控制上部溫度和爐下灰碴成碴率為主。即,爐體高徑比要達到要求,灰碴過渡區(qū)要適當增加,爐下溫度應提高,爐下裝置應有耐高溫功能。碳化煤球與腐植酸煤球特性相差不多,可參照。
三、 出碳層吹風氣流速及流向控制。
型煤碳層表面破碎率較塊煤焦高,因此,在吹風時很容易“吹翻”,即大量帶出物隨吹風氣流移走,到一定程度,碳層表面氣流出現“偏流”,使碳層出現嚴重高低位差,不能正常氣化生產。很明顯,燒型煤在吹風時,出碳層吹風氣流的流速對煤氣爐“吹翻”起決定作用。我們可以用增加爐上部筒體直徑的辦法,降低出碳層吹風氣流速度。實踐證明,上筒體直徑擴大
一種是上氣道從爐頂部出,則應有插入管伸進爐膛300
二種是上氣道側出,應低于爐頂300
上述兩種減少帶出物的設計,都有利于增加吹風流量,減少煤氣爐“吹翻”現象。
四、 空氣鼓風機的選擇。
正因為老的爐型燒型煤不適應,造成了一個誤區(qū):燒型煤易“吹翻”,不能用大流量高風壓的空氣鼓風機。許多企業(yè)把鼓風機出口閥關閉1/2,或者更換為小的鼓風機。力求在低生產水平下尋求平衡點,這顯然是錯誤的。
新的型煤氣化爐恰恰相反,它要求大流量高功率的空氣鼓風機,在吹風時能克服較高碳層產生的阻力,為氣化提供更大流量的空氣,使碳層積蓄足夠的熱量完成氣化。
一般情況下,Φ
傳統(tǒng)設計Φ3.6煤氣爐配鼓風機,風壓22Kpa,電機功率630KW,Φ3.0煤氣爐配鼓風機,風壓25Kpa,電機功率440KW;Φ
高功率、大流量的鼓風機在煤氣爐吹風時,可以迅速克服碳層阻力,提供足夠的空氣入爐。同時,吹風時間利用率較高,可以從原來的95%提高到98%以上。與傳統(tǒng)風機相比,提高氣化強度產生的效益比多消耗電能的價值高得多。因此,新型煤氣爐配高功率鼓風機是經濟的。
綜上所述,型煤氣化比塊煤焦氣化差距很大,難度也大得多,煤氣爐的結構、配置截然不同。
目前,許多企業(yè)已經率先進行了型煤氣化煤氣爐的根本改造,使價格比較低的型煤在生產中產生了較高的氣化效率,取得了明顯的經濟效益。這種技術改造用于燒塊煤焦,同樣有事半功倍的效果。