甲醇(合成氨)造氣爐綜合改造

1、甲醇(合成氨造氣爐綜合改造周生賢、肖廣苓山東濟氮研究所在我國合成氨、甲醇生產(chǎn)企業(yè)中，為了獲取合成用原料氣，大多數(shù)中小型合成氨、甲醇企業(yè)仍采用間歇式造氣爐裝置制取。為了進一步節(jié)能降耗，提高裝置的生產(chǎn)能力，特別是生產(chǎn)甲醇的廠家對造氣爐提出了更高的要求，對煤氣中氧、氮含量均有更嚴格的指標。絕大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)對造氣系統(tǒng)進行了各種改造，并取得了明顯效果。 山東濟氮研究所經(jīng)過深入研究，考慮到甲醇企業(yè)對降低氧、氮的特殊要求，并經(jīng)過多家企業(yè)生產(chǎn)實踐的驗證，對關(guān)鍵部位作了較大的改造，且為有利于操作，增設(shè)了部分測溫點?，F(xiàn)將情況總結(jié)如下，供廣大甲醇（合成氨）企業(yè)參考。1 造氣爐頂部改造 1）上行煤氣出口管道側(cè)面偏出改

2、為頂部高出。將上行煤氣出口管道側(cè)出改為頂部高出，上行煤氣閥改放在爐口旁，相當于加高了爐體，增加了高徑比。其優(yōu)點是可提高有效炭層的高度，減少下吹蒸汽死角空間，增加制氣時間，節(jié)約蒸汽，減少吹風和上吹高溫氣體的帶出熱，將上行煤氣溫度由300左右可降至150左右，預熱低溫原料，緩解煤炭粉化，減少帶出物。 2）將爐頂蓋下彎型內(nèi)襯改為平頂。采用此項改造，可提高爐內(nèi)周邊的有效高度，約600mm。吹風和上吹帶出的小顆粒煤碰撞到頂部的平面上，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，相應的降低了煤耗。 3）增設(shè)爐內(nèi)除塵。在爐頂上行煤氣出口處，增設(shè)角鋼式碰撞分離除塵器。該裝置可將吹風、上吹帶出的

3、煤顆粒分離后，靠重力返回炭層。這個除塵器也是下吹蒸汽預熱器，回收吹風和上吹高溫氣的帶出熱，加熱下吹蒸汽。它同時還是吹風、上吹的均勻集氣器，可引導氣體沿著正確方向垂直均勻通過爐膛。 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，將下吹蒸汽流均勻分布后再進入炭層。該分布器又是高效熱交換器，當吹風和上吹時將它加熱（蓄熱器），下吹時將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，煤粉碰撞其后垂直落下，因此該分布器兼有除塵的作用。2 關(guān)鍵部位增設(shè)測溫點（該項技術(shù)已在邳州興亞公司定型生產(chǎn)） 1）風帽頂增設(shè)測溫點（鑄造其上，測溫準確）。其優(yōu)點：距離氣化層較近（僅15±

4、;5cm），能較準確的測定氣化層相應溫度，故稱得起氣化層的定位指標。由于測溫點套管鑄造在風帽頂內(nèi)，該測溫點背向吹風，極少受吹風的低溫影響，同時上下氣流互相轉(zhuǎn)換頻繁，時間甚短，受交換氣流溫度變化影響的只是它的表面。風帽頂上部測溫點尚未波及到時，上下流動氣流又切換了。因為該測溫點離氣化層很近，故影響該測溫點的主要熱源是輻射熱和熱傳導及下吹高溫煤氣的影響。所以此溫度接近氣化層溫度，反應靈敏、穩(wěn)定、準確，是可靠的基礎(chǔ)指標。如果該點溫度升高，則證明氣化層下移。如果該點溫度下降，則證明氣化層上移。如果該點溫度穩(wěn)定，則證明氣化層穩(wěn)定（控制在適宜位置）。所以，只要控制該溫度不波動，氣化層就穩(wěn)定，爐況就會很理想

5、。控制該點溫度不低于600，造氣爐便不會結(jié)疤。控制該點溫度不高于700，爐箅便不會燒壞?？刂圃擖c溫度穩(wěn)定在適宜的范圍內(nèi)（650±50），爐渣中便不會有返碳，也不會有大疤塊，大部分形成均勻的小渣塊（蜂窩狀的碎塊）。這樣，造氣爐操作便可簡化成一個指標操作法，能達到一穩(wěn)應多變的目的。 2）灰犁右上側(cè)表面增設(shè)測溫點。該測溫點鑄造在灰犁右上側(cè)外表面。該點的位置實際是在灰層的上沿，離氣化層近，約10±5cm，能準確的測定造氣爐周圍的氣化層是否規(guī)整。如果對應的兩個測溫點溫度相等，證明氣化層不偏，氣化層規(guī)整。如果兩邊灰犁的兩個溫度點溫差相當大，證明氣化層高低偏斜。在生產(chǎn)中，如果發(fā)現(xiàn)兩邊灰犁

6、上的兩個測溫點溫度相差大，應立即將高溫一側(cè)推遲一次下灰。采用該方法，在一般情況下，即可將兩灰犁溫度扳平，趨近相等，這樣便可避免偏爐、下紅火、溜生炭等。該兩點溫度也能準確、靈敏的反映出氣化層上下移動位置。如果兩點溫度均有升高，說明氣化層下移。如果兩點溫度均有下降，說明氣化層上移。如果兩點溫度均不波動，說明氣化層穩(wěn)定。所以嚴格控制兩灰犁測溫點處溫度在適宜的范圍內(nèi)，即600左右，便可使氣化層穩(wěn)定在恰當位置，氣化層形態(tài)不波動，爐況也穩(wěn)定。 3）在水夾套上沿和下沿各增設(shè)測溫點（對稱設(shè)兩組測溫點）。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稱設(shè)置測溫點，最能靈敏的反映出氣化層變化情況。該測

7、溫點均面向氣化層，受溫度低的蒸汽、空氣的影響極小，主要受氣化層的輻射熱、傳導熱的影響，所以對氣化層的測定非常準確，能準確的反映出氣化層的實際溫度，便于指導調(diào)節(jié)氣化層溫度。通過對該測溫點的溫度控制，可使氣化層穩(wěn)定，保證氣化層不上移，不造成翻爐，也可保證氣化層不下移，避免結(jié)大疤塊。3 爐底增設(shè)氣化劑均勻分布器 造氣爐運行不穩(wěn)，有時波動較大，特別是直徑較大的造氣爐如3600爐與2600爐相比，2600爐反而比3600爐穩(wěn)定，其影響因素較多，氣化劑分布不夠均勻的影響也是不可忽視的重要因素。直徑小的造氣爐氣化劑較容易分布，直徑大的造氣爐就難以分布。爐箅雖然有分布氣化劑的作用，但中心一、二、三層通氣阻力小

8、，氣化劑要通過周邊，必須向周邊擴散，然后才能垂直向上行。如果不對通氣截面嚴格控制，是無法實現(xiàn)均勻布風的，特別是對于直徑大于3000的爐子更是這樣。氣化劑的分布還受風量大小，煤的粒度、炭層高度等的影響。 為此，山東濟氮研究所研發(fā)出了一種氣化劑均勻分布器，裝設(shè)在爐箅底部，按風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應的爐膛截面積成等比例常數(shù)k，均勻分配。吹風時，無論風機的風量大小和造氣爐高徑比大小及爐徑大小都是均勻分布，絕對不會偏風，不產(chǎn)生風洞。上吹制氣時，蒸汽分布同樣也是均勻的。對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，并裝有導向圈，氣化劑在風箱管

9、口處就強制導流過去，使氣化劑分布十分均勻，不受其他因素的影響。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，空氣鼓風機送來的涼風回收高溫煤氣傳給的熱量成為熱風進入氣化層，提高發(fā)氣量，降低煤耗。上海東景公司·甲醇（合成氨）造氣爐綜合改造 9-6 3）也填充了上吹蒸汽在爐箅下的空間死角容積，降 流現(xiàn)象。 低煤氣中的氧含量，節(jié)約蒸汽，爐況穩(wěn)定，抑制出現(xiàn)偏 該氣化劑均勻分布器適合各種型號的間歇式煤氣 爐， 特別適用于中型氮肥廠3000 以上的造氣爐。 3000 需要增設(shè)氣

10、化劑分布器。 4 改造自動加焦機 以上的造氣爐因為截面積大，氣體分布易偏流不勻，更 1） 將吹風氣連接自動加焦機， 作為吹風氣 （放空氣） 棒，并回收吹風氣余熱。 回收的一個旁路，預熱、加熱低溫煤炭，烘干煤球、煤 2）將下沉式開啟閥改為上提式開啟閥。因為下沉式 開啟閥會導致炭層形狀中心低，邊緣高，易形成鍋底式 炭層，這種形式的炭層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，呈饅頭狀，和爐箅形狀相 似，炭層阻力均衡，不易吹翻爐。此外，上提式開啟閥 煤燃燒更徹底。 5 水夾套的改造 可使大煤塊相對集中在爐中心，小塊煤散在周邊，大塊 1）在水夾套表面上、中、下分別增設(shè)導流環(huán)。眾所 周知，

11、無論吹風空氣還是上、下吹蒸汽均容易順水夾套 光滑的表面壁流，使氣化效率低，不分解的蒸汽將爐內(nèi) 熱量帶走，不僅造成煤耗增高，且浪費蒸汽，還造成煤 上海東景公司·甲醇（合成氨）造氣爐綜合改造 9-7 氣中冷凝量增加，增大了排污量，給環(huán)保排放增加了負 擔。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)過在部分廠家實驗，取得了理想的效果，明顯 提高了造氣爐的氣化強度，同時還節(jié)約了蒸汽，減少了 蒸汽帶出熱的損失，防止煤塊沿壁下滑，減少返碳的產(chǎn) 換及甲醇帶來不利影響。 生，也防止空氣走近路而造成煤氣中氧含量增高，對變 2）在水夾套內(nèi)壁表面

12、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的光滑保溫 層，不減少爐子通氣截面積，以此盡量破壞熱傳導，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，避免了用無煙煤當煙煤使用制造蒸汽的浪費。該項 證明是完全可行的，效果也是明顯的。 改造，投資少，節(jié)能效果顯著，已在實驗廠運行一年多， 3）增設(shè)破渣條內(nèi)表面保溫隔熱層。原設(shè)計的破渣條 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， 到理想效果。該辦法簡單易行，立竿見影，值得推廣。 6 改造閥門 減少爐內(nèi)熱量散發(fā)。其高效隔熱層設(shè)計 12mm，即可達 1）在閥體內(nèi)下腔方塊

13、盲板（檢查孔）處增設(shè)一個盲 腸管式小除塵器。具體做法是將閥體下部小方塊盲板卸 掉，換上一個法蘭盲腸管，尾部加球閥。使用時定期排 上海東景公司·甲醇（合成氨）造氣爐綜合改造 9-8 灰塵， 防止閥板和閥口密封面磨損及避免灰塵墊起閥板， 造成密封不嚴而產(chǎn)生內(nèi)漏。 2）在閥體內(nèi)增加閥頭腔，保護閥頭。 3）改造座板閥入、出口走向為反向。原設(shè)計為底進 上出，閥門關(guān)閉時容易關(guān)不嚴?，F(xiàn)改為上進下出，閥頭 關(guān)閉嚴緊而不易內(nèi)漏。 下落關(guān)閉閥門時，氣體在閥頭上部，越壓越緊可使閥門 4）煙囪閥改為下開式閥位，即將上提式開閥改為下 閥頭自動下落開啟，確保安全。 7 消除死角 沉式開閥。此項改造主要是從安全角

14、度考慮，當斷電時， 造氣爐制氣為間歇制氣?？諝?、蒸汽、煤氣等各種 介質(zhì)往復切換頻繁，原流程死角空間很大。如爐底下風 箱管和爐箅內(nèi)腔空間（容積）太大。下行煤氣閥、吹風 閥、上行蒸汽閥等離爐底較遠，管道內(nèi)的死角（容積） 也不小，吹風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)下吹時將死角空氣帶至氣 0.5%左右。為了消除以上弊端，宜采取以下措施。 柜，造成雖然閥門等無泄漏，半水煤氣中的氧含量仍有 1）將吹風閥、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 成主管道，吹風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

15、板上，上吹蒸 汽時徹底將空氣吹入爐內(nèi)燃燒掉。因吹風閥蹲在下行煤 上海東景公司·甲醇（合成氨）造氣爐綜合改造 9-9 氣管上，O2 系大分子，極易下落到主管線內(nèi)，變上吹時 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，同時也避免了因過剩蒸 汽冷凝水外排，給環(huán)保帶來的負擔。 2）同理，下吹蒸汽閥、上行煤氣閥、煙囪閥、回收 閥等由旋風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除塵器內(nèi)存在的龐大死角 空間容積，避免變上吹時將這部分蒸汽吹到洗氣塔，造 成蒸汽損失，且蒸汽冷凝還需要浪費大量的冷卻水。僅 此一項就多浪費 20%以上的蒸汽， 炎熱