工業(yè)用煤氣發(fā)生爐的潔凈燃燒
來源： 閱讀：3536 更新時間：2014-11-18 20:18方案關鍵詞：煤氣發(fā)生爐 潔凈燃燒
提供方：無錫雷特石化重工裝備有限公司
摘要：煤氣發(fā)生爐是一項成熟的技術，已應用了一百多年，我公司生產(chǎn)的煤氣發(fā)生爐已經(jīng)成功的運用于冶金、機械、有色金屬、陶瓷、金屬制品等行業(yè)，如；各種加熱爐、熔化爐、退火爐、烘干爐等。由于煤氣不經(jīng)冷卻直接供爐窯使用，即節(jié)能又能滿足國家環(huán)保要求，煤氣發(fā)生爐逐漸被各種爐窯廣泛應用。
一、概 述
煤是我國儲量最豐富的燃料，全國燃料及動力消耗中的3/4來源于煤。解決好煤的燃燒是我國的基本任務。多年來，我公司與研究院所建立了廣泛的合作研究，開發(fā)了各種結構形式的煤氣發(fā)生爐，其中有些爐型還處于國際領先水平。
煤氣發(fā)生爐是一項成熟的技術，已應用了一百多年，我公司生產(chǎn)的煤氣發(fā)生爐已經(jīng)成功的運用于冶金、機械、有色金屬、陶瓷、金屬制品等行業(yè)，如；各種加熱爐、熔化爐、退火爐、烘干爐等。由于煤氣不經(jīng)冷卻直接供爐窯使用，即節(jié)能又能滿足國家環(huán)保要求，煤氣發(fā)生爐逐漸被各種爐窯廣泛應用。
我公司生產(chǎn)的煤氣發(fā)生爐爐體為全水隔套結構，自產(chǎn)蒸汽能滿足氣化劑的要求，采用電動自動加煤，利用旋轉(zhuǎn)濕式灰盤自動排渣，各活動連接口均有水封裝置，爐頂四周有寬暢的操作平臺，備有專用儀表電器操作臺，經(jīng)很多行業(yè)使用證明，我公司生產(chǎn)的煤氣發(fā)生爐具有不僅能耗低、產(chǎn)氣量大熱值高，而且性能穩(wěn)定、操作維修方便、使用安全可靠等特點。
二、煤氣發(fā)生爐工作原理
煤氣發(fā)生爐的工作原理目前是以分層理論作為指導來探討的，煤氣發(fā)生爐內(nèi)由下向上依次分為灰層、氧化層、還原層、干餾層、干燥層。
1、灰層
灰層又稱渣層，是固態(tài)物料由上向下移動的最后一層，是煤炭燃燒與汽化后的混合物。渣層的厚度大約由爐篦向上150～250mm厚；
灰層的作用是：①由于灰渣剛由氧化層沉降下來，溫度比較高，當空氣和水蒸氣鼓入之后經(jīng)過渣層進行冷熱交換，將空氣和水蒸氣預熱，一般預熱到200℃以上。這樣為氧化層的熱化學反應帶來優(yōu)越條件，加速燃燒；②由于渣層被空氣和水蒸汽冷卻，溫度已降低，鋪在爐篦上可起保護作用；③灰渣分布在爐篦上呈疏松粒狀，空氣、水蒸氣經(jīng)爐篦的松渣層可以起到重新均勻分布氣化劑的作用；④渣層是處在最下層，襯墊著其它層次，它的正常與穩(wěn)定影響到其它層次。
2、氧化層
氧化層又稱火層，正常情況下厚度為100～200mm，氧化層主要的作用是使空氣中的氧氣遇碳進行急劇的化學反應，生成大量的二氧化碳，同時放出大量的熱量。煤氣的熱化學反應所需的熱量靠此來維持；饘訙囟纫话惚３衷1100～1250℃，這決定原料煤灰熔點的高低。一般煤炭的灰熔點大約在1250～1350℃左右，根據(jù)情況選擇爐溫的高低，以灰渣不結焦為準。
3、還原層
還原層是生成可燃氣體的區(qū)域，根據(jù)反應式進行的情況分為第一還原層和第二還原層（或稱為主還原層和次還原層）。正常情況下還原層厚度為200～400mm。還原層的作用是：①二氧化碳和灼熱的碳起作用，進行化學反應，生成可燃的一氧化碳；②水蒸氣與灼熱碳進行吸熱化學反應，生成可燃的一氧化碳和氫氣；③除以上兩類主要化學反應外，其次還有一氧化碳與多余的水蒸氣反應而生成二氧化碳和氫氣，同時放出熱量，使煤氣發(fā)生爐出口溫度升高。
4、干餾層
干餾層位于還原層之上。煤炭進入爐內(nèi)干燥后在400～500℃下析出揮發(fā)分及其它干餾產(chǎn)物變成焦碳，焦碳由干餾層轉(zhuǎn)入還原層進行熱化學反應。干餾層的厚度一般依煤種和操作的不同而不同。
5、干燥層
干燥層是總層最上的一層，原煤的水分在這一層被蒸發(fā)，為下層準備好干燥的原料。煤氣發(fā)生爐的總層高度一般為900～1000mm？倢拥扔诟鲗雍穸鹊目偤汀
三、煤氣發(fā)生爐的操作規(guī)范
煤氣發(fā)生爐的操作是依據(jù)加熱窯爐用氣量，窯爐溫度的變化，而隨機運作的，其相關調(diào)整的主要參數(shù)為煤氣發(fā)生爐爐底壓力和小時耗氣原料量。
（一）、煤氣投料量的控制
1、根據(jù)窯爐對煤氣需要量的大小。增減加料量。耗用煤氣增大時，投料間隔時間要縮短。
2、通過檢測煤氣發(fā)生爐空層高度控制投料量。
3、當煤氣發(fā)生爐出口溫度超過450℃時應及時投料。
4、正常運行中盡量作到勤加料，少加料，平穩(wěn)爐內(nèi)料層高度，爐底壓力及飽和溫度適宜。
（二）、正常運行中的檢測與要求
1、每小時用釬子探測一次空層（即測量總層高度）。
2、每小時要用釬子整理一次料層，使料層松緊，高底向一致，透爐時間不易過長。
3、每小時探中心灰層一次，每四小時探四周灰層一次。
4、灰盤除渣要勤啟動，穩(wěn)定料層和灰層，不宜大起大落。
5、如煤氣發(fā)生爐出口煤氣的溫度超出規(guī)定范圍迅速上升，料層厚高于正常值，爐內(nèi)特別光亮，這時應將飽和溫度增加3-4℃。
6、爐底飽和溫度調(diào)節(jié)與控制
（1）飽和溫度是煤氣發(fā)生爐運行的主要參數(shù)。適當調(diào)節(jié)蒸氣閥門與送風閘門，使其改變配比度，即可使飽和溫度穩(wěn)定在規(guī)定范圍內(nèi)。
（2）飽和溫度底，易造成火層上移或煤層溫度過高超過灰熔點，易使灰渣結焦。
（3）飽和溫度過高，易造成火層下移或火層溫度偏低，使爐子處于冷運行狀態(tài)，影響煤氣產(chǎn)量和質(zhì)量。
（4）為調(diào)節(jié)氧化層溫度，應調(diào)整飽和溫度，火層溫度低時，增大空氣給入量或減少蒸汽給入量。
7、注意觀察煤氣發(fā)生爐水夾套玻璃管液面計，經(jīng)常保持高水位運行，但不可超過上限。
8、生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)異常和事故，應立即向值班班長匯報，并采取預防措施。
9、煤氣發(fā)生爐正常生產(chǎn)轉(zhuǎn)熱備用爐操作程序
煤氣發(fā)生爐因停電、缺水、停氣、窯爐發(fā)生故障或本身故障，而暫時停止生產(chǎn)，但不熄火，使爐子處于隨時可以投入運行狀態(tài)稱之為熱備用爐。
（1）煤氣發(fā)生爐轉(zhuǎn)熱備用應取得值班班長同意（特殊情況除外），并通過窯爐操作人員，作好停氣準備。
（2）停止投料，減少產(chǎn)氣量（降低爐底風壓及進氣量）。
（3）漫漫開啟煤氣安全放散閥，同時窯爐工應迅速關閉燃燒器上的煤氣閥與空氣閥。
（4）關閉煤氣發(fā)生爐的爐底進風閥，再關蒸汽閥。
（5）開啟自然通風閥，關停風機。
（6）熱備后禁止向爐內(nèi)投料或打開探火孔，注意各部位水封的水面。
（7）找出事故原因，立即向有關領導匯報。
（8）熱備時間較長時，一個班應加1-2斗料，但加料時，應先開風機，少量給風保持爐內(nèi)火層溫度，同時爐內(nèi)呈正壓狀態(tài)。嚴禁在負壓狀態(tài)投料或開啟探火孔。
10．熱備爐轉(zhuǎn)為正常生產(chǎn)時的操作程序：
(1) 通知窯爐操作人員準備送氣，檢查窯爐的安全放散閥應處在開啟狀態(tài)，煤氣燃燒器上的閥門均應處在關閉狀態(tài)。
（2）關閉自然通風閥，啟動鼓風機。
（3）如果停運時間較長，應在爐底送風前向爐底送入蒸氣吹掃爐底。
（4）開啟入爐空氣閥，注意控制風量由小到大逐漸增加。
（5）調(diào)節(jié)蒸汽閥，控制飽和溫度及各項操作參數(shù)，待煤氣正常后，通知窯爐操作人員按燃氣爐安全操作規(guī)程點火啟用程度與方法運作。
（6）待窯爐啟用煤氣后，根據(jù)窯爐溫度，隨時調(diào)節(jié)煤氣爐的各項運行指標，直至正常。
四、煤氣爐冷運轉(zhuǎn)及料層傾斜處理
（一）、 煤氣發(fā)生爐冷運轉(zhuǎn)故障
1、冷運轉(zhuǎn)現(xiàn)象
（1）煤氣發(fā)生爐出口溫度低于正常值。
（2）煤氣發(fā)生爐內(nèi)料層呈現(xiàn)一片黑色或暗黑，略帶紅色。
（3）煤氣含水分過多，質(zhì)量變壞，CO2含量增多，窯爐趨于下限范圍。
2、冷運轉(zhuǎn)危害
（1）灰層薄易燒壞爐柵或爐裙。
（2）爐內(nèi)溫度低，氧化還愿反應不充分，汽化效率低，煤氣質(zhì)量及產(chǎn)量滿足不了窯爐的能耗要求。
（3）由于氧化層溫度降低，灰層過薄，氣化劑預熱，原料氣化不完全，灰渣含炭量增高，原料消耗量增大。
3、造成冷運轉(zhuǎn)的原因
（1）飽和溫度高于正？刂浦。
（2）氣化原料中粉末過多，料層阻力增大，透氣性變壞。
（3）除灰過多，火層低于爐柵頂端，而總層又偏高。
4、冷運轉(zhuǎn)處理辦法
（1）根據(jù)爐內(nèi)狀況適當降低飽和溫度借此提高氧化層溫度，但不允許長時期超過規(guī)定范圍。
（2）適當增加入爐空氣量，加快氧化燃燒速度，提高灰層厚度和氧化層溫度及氣化劑預熱溫度。
（3）煤氣發(fā)生爐出氣溫度偏低時，盡量延長投料時間。
（4）火層較底時，停止灰盤轉(zhuǎn)動除渣，培養(yǎng)火層。
（5）篩去10mm以下的煤灰粉末。
（二）、 煤氣發(fā)生爐熱運轉(zhuǎn)故障
1、熱運轉(zhuǎn)現(xiàn)象
（1）煤氣出口溫度過高，超出了規(guī)定范圍。
（2）開啟探火孔觀察，爐內(nèi)料層表面一片火光，出現(xiàn)局部冒火，燒穿現(xiàn)象。
（3）從探火孔出來的煤氣著火，煤氣中的一氧化碳含量偏低，煤氣質(zhì)量變差。
（4）灰層增大速度大，灰中含殘?zhí)苛坎环(wěn)定，有較多隨灰渣排出。
（5）往煤氣爐內(nèi)插釬子時，感到料層發(fā)粘。
2、煤氣發(fā)生爐熱運轉(zhuǎn)的危害
（1）灰層相對過高，其它層厚度相應變薄，還原不充分，二氧化碳含量增多。
（2）氧化層溫度過高，超過灰熔點易引起結焦，爐況惡化，氣化反應不好，有效組分降低。
（3）由于局部冒火，出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象，導致空氣走捷路，煤氣中可燃組分二次燃燒。同時，因氧含量的增高，直接危及安全生產(chǎn)。
（4）灰渣里含碳量增高，促使氣化原料的消耗定額上升。
3、造成熱運轉(zhuǎn)的原因
（1）飽和溫度小于正常值或波動大，時間長，或燃燒層過薄。
（2）灰層長時間高出正常值，除灰不及時，沒有按時透爐，均衡松緊度和總層高度超出正常范圍。
4、熱運轉(zhuǎn)處理辦法
（1）根據(jù)實際情況，加強操作力度，適當提高飽和溫度，但不能超過4℃。
（2）適當加料，除灰，透爐。使總層達到800-1100mm，重新培養(yǎng)火層及還原層，干餾層及干燥層。
（3）根據(jù)窯爐溫度，酌情減小風量。
（三）、煤氣發(fā)生爐層次偏斜的原因
1、偏斜運行現(xiàn)象：層次偏斜主要是爐內(nèi)灰層一邊高，一邊低，火層也同時偏斜，高的一邊冒火呈熱運行，低的一邊發(fā)暗呈冷運行，煤氣發(fā)生爐出口溫度急驟上升。
2、煤氣爐偏斜運行的危害
煤氣發(fā)生爐出現(xiàn)層次偏斜，容易引起爐內(nèi)局部冒火，燒穿，造成煤氣中二氧化碳含量升高，一氧化碳含量下降：甚至出現(xiàn)煤氣中氧含量增加的被動局面，以及灰渣中含碳量升高等現(xiàn)象。
3、煤氣發(fā)生爐層次偏斜的原因
（1）氣化原料粒度不均，煤粉及含水量過大，造成入爐原料偏斜，布料不均勻，沒能及時調(diào)正處理。
（2）由于原料粒度問題，入爐后氣化速度不一，造成爐內(nèi)松緊不一，粒度大處通風燃燒激烈，產(chǎn)生孔洞與冒火。
（3）爐內(nèi)局部結焦未能及時處理和透爐調(diào)整，或處理不慎風量分布不均。
4、煤氣發(fā)生爐爐層偏斜處理方法
（1）灰層高處進行捅灰，并用小鉤子從灰盤撥灰，盡快將灰渣排出爐內(nèi)。
（2）在燃燒不好的地方，在總層偏高處要適當?shù)赝笭t，細心地在料層中打氣孔提高通風量。
（3）在有光亮處和燃燒猛烈的孔洞地方用鐵釬使料層緊密，并用鐵釬將周圍末燃燒的煤撥散到燒穿的地方，根據(jù)情況適當加料覆蓋，保持料層均勻。
（4）如發(fā)現(xiàn)有結焦現(xiàn)象，可適當增加飽和溫度，但不超過飽和溫度控制范圍。
（5）加強對氣化原料的篩分處理，篩除原料中的10mm以下的煤炭粉末。
五、煤氣發(fā)生爐的事故處理
煤氣發(fā)生爐有時出現(xiàn)突發(fā)情況，因此必須及時處理，以保安全。
（一）、遇到下列情況應立即改熱備用或停爐
1、供電停電時。
2、供氣或供水停止4小時以上時。
3、煤氣發(fā)生爐裙板被燒穿，爐底送風從灰盤外溢而不能處理時。
4、煤氣發(fā)生爐水夾套破裂或開焊，在運行中不能立即維修處理時。
5、投料設施有問題，用人工無法滿足投料，煤氣爐出口溫度達到600℃以上時。
6、煤氣管道或除塵器發(fā)生嚴重故障，而無法處理時。
（二）、將運行中的煤氣發(fā)生爐改熱備爐操作方法。
生產(chǎn)中的煤氣發(fā)生爐改熱備爐的操作程序，按煤氣發(fā)生爐正常生產(chǎn)轉(zhuǎn)熱備爐的操作步驟執(zhí)行。
（三）、將運行中的煤氣發(fā)生爐停運熄火操作程序
1、接到上級停爐熄火的指令后，通知窯爐操作人員停用煤氣燃燒器，并關閉煤氣、空氣閥門。
2、降低煤氣發(fā)生爐鼓風量，同時加大飽和溫度。
3、停止加料，停止運轉(zhuǎn)灰盤。
4、打開煤氣發(fā)生爐側(cè)的安全放散閥，關閉爐底空氣閥，停運鼓風機。
5、開大爐底蒸汽，直至煤氣爐出口溫度與蒸汽溫度相同時，停止給蒸汽，爐內(nèi)冷卻到40-80℃時，可轉(zhuǎn)動灰盤除灰，停爐。
六、應用實例
一用戶需要一臺320萬大卡/時的煤氣發(fā)生爐
320萬大卡/時煤氣發(fā)生爐要取用￠2260這只規(guī)格。
燃用5000大卡標準煤約800公斤/時。相當于燃油400公斤/時。
燃料費：煤按700元/噸計算為560元/時。
油按5400元/噸計算為2160元/時。
煤費 ：油費 = 1 : 3.8
每天按8小時計算：燃煤=560×8=4480元/天。
燃油=2160×8=17280元/天。
每天節(jié)約燃料費用=17280-4480=12800元/天。 12800元/天×30天=384000元
按燃油和燃煤費比差：30天即可收回全部投資。
設備占地面積4500×5000(室外)=22.5米2，另加輔助設施約50米2。(煤場不包括在內(nèi))。
設備價格：普通型28萬/套。加強型33萬/套。
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