间歇式造气炉综合改造

周生贤，肖广苓

（山东济氮研究所，山东微山 277600）

在我国合成氨、甲醇生产中，大多数中小型合成氨、甲醇企业仍然采用间歇式造气炉制气。为了进一步节能降耗，提高装置的生产能力，特别是生产甲醇的厂家对造气炉提出更高的要求。对煤气中氧含量、氮含量均有更严格的指标。绝大多数生产企业对造气系统进行了各种改造，并取得了明显效果。

山东济氮研究所经过深入研究，考虑到甲醇企业对降低氧、氮的特殊要求，并经过多家企业生产实践验证，对关键部位作了较大的改造。为有利于操作，增设了部分测温点。现总结如下，供广大甲醇（合成氨）企业参考、选用。

1 造气炉顶部改造

1.1 将上行煤气出口由侧面偏出改为顶部高出

将上行煤气出口由侧出改为顶部高出，上行煤气阀改放在炉口旁，相当于加高了炉体，增加了高径比。优点是可提高有效炭层高度，乃至满炉炭层，减少下吹蒸汽死角空间，增加制气时间，节约蒸汽，减少吹风和上吹高温气体的带出热，可将上行煤气由300℃降至150℃左右，预热低温原料，缓解煤炭粉化，减少带出物。

1.2 将炉顶盖下弯型内衬改为平顶

采用此项改造，可提高炉内周边的有效高度，约600mm左右；吹风和上吹带出的小颗粒煤碰撞到顶部平面，所受反作用力便于小颗粒煤下落、沉降、分离。有利于减少带出物，相应降低了煤的消耗。

1.3 增设炉内除尘设施

在炉顶上行煤气出口处，增设角钢式碰撞分离除尘器。可将吹风、上吹带出的煤颗粒分离，靠重力返回炭层。这个除尘器也是下吹蒸汽预热器，回收吹风和上吹高温气的带出热，加热下吹蒸汽。它同时还是吹风、上吹的均匀集气器，可引导气体沿着正确的方向垂直均匀通过炉膛。

1.4 增设下吹蒸汽分布器

在炭层顶部增加两道环形蒸汽分布器，让下吹蒸汽均匀分布后进入炭层。该分布器又是高效热交换器，当吹风和上吹时它被加热（蓄热器），下吹时其蓄存的热量由低温蒸汽带入气化层，多产煤气。在此通气口处增加挡板，煤粉碰撞挡板后垂直落下，因此，该分布器兼有除尘作用。

2 关键部位增设测温点

已由江苏省邳州兴亚公司定型生产。

2.1 风帽顶增设测温点

测温点铸造在风帽顶上，测温准确。

优点：距离气化层较近，仅15±5cm，能较准确测定气化层相应的温度，故可称为气化层的定位指标。

由于测温点套管铸造在风帽顶内，该测温点背向吹风，极少受吹风的低温影响，同时上下气流切换频繁，时间甚短，受气流温度变化影响的只是它的表面。风帽顶上部测温点尚未波及到，流动气流又切换了。因为该测温点离气化层很近，影响它的主要热源是辐射热和传导热，以及下吹高温煤气，所以此点温度接近气化层温度，反应灵敏、稳定、准确、无误，是可靠的基础指标。如果该点温度升高，则证明气化层下移；如果该点温度下降，则证明气化层上移；如果该点稳定，则证明气化层稳定（控制适宜位置）。

只要控制该温度不波动，气化层就稳定，炉况就会很理想。控制该点温度不低于600℃，造气炉便不会结疤；控制该点温度不高于700℃，炉箅便不会烧坏。

控制该点稳定在适宜的范围内（650± 50℃），炉渣中便不会有返炭，也不会有大疤块，大部分形成均匀的小渣块（蜂窝状的碎块）。

所以，造气炉操作便可简化成一个指标操作法，能达到一稳应多变的目的。

2.2 灰犁右上侧表面增设测温点

该测温点铸造在灰犁右上侧外表面。实际位置是在灰层的上沿，离气化层近，为10±5cm，能准确反映造气炉周围的气化层是否规整。

如果对应的两个测温点温度相等，证明气化层不偏，气化层规整。

如果两边的灰犁温差相当大，证明气化层高低偏斜。

生产中，如发现两边灰犁上的测温点温差大，应立即将高温一侧推迟一次下灰。一般情况下，推迟高温一侧下灰即可将两灰犁温度扳平，趋近相等，便可避免偏炉，下红火，溜生炭等。

这两点温度也能准确、灵敏反映出气化层上下移动情况。如果两点温度均有升高，说明气化层下移；如果两点温度均有下降，说明气化层上移；如果两点温度均不波动，说明气化层稳定。

严格控制两灰犁测温点处温度在适宜的范围内，即600℃左右，便可使气化层稳定在合理恰当的位置。气化层形态不波动，炉况稳定。

2.3 在水夹套上沿和下沿分别增设测温点（对称设两组测温点）

造气炉水夹套的位置就是气化层的位置。在水夹套的上沿和下沿对称设置测温点，最能灵敏反映气化层变化情况。此处共设两对测温点。测温点均面向气化层，受温度低的蒸汽、空气的影响极小。主要受气化层的热辐射、热传导的影响，所以对气化层的测定非常准确。能准确反映出气化层的实际温度，便于指导调节气化层温度。通过对该处测温点的温度控制，可使气化层稳定，保证气化层不上移，造成翻炉，也可保证气化层不下移，避免结大疤块，保证碎炭不下漏，或返炭多等造成消耗增高。

3 炉底增设气化剂均匀分布器

造气炉运行不稳，有时波动较大。特别是直径较大的造气炉，如φ3 600mm造气炉与φ2 600mm造气炉相比，φ2 600mm造气炉反而比φ3 600mm造气炉稳定。气化炉稳定运行的影响因素较多，气化剂分布不够均匀也是不可忽视的重要因素。直径小的造气炉气化剂较易分布，直径大的造气炉就难以分布。炉箅子虽然有分布气化剂的作用，但中心一、二、三层通气阻力小，气化剂要通过周边，必须向周边扩散，然后才能垂直向上行。如果不对通气截面严格控制，是无法实现均匀布风的，特别是对于直径大于φ3 000mm的大炉子更是这样。气化剂的分布还受风量大小、煤的粒度、炭层高度等的影响。

为此，山东济氮研究所研发出了一种均匀气化剂分布器，装设在炉箅子底部，按风箱和造气炉截面积比例分成六层、七层，使气化剂按每层炉箅对应的炉膛截面积成等比例均匀分配。吹风时，无论风机的风量如何变化，造气炉何种规格的高径比及炉径的大小都是均匀分布，绝对不会偏风，不产生风洞。上吹制气时，蒸汽分布同样也是均匀的。对于特别大的造气炉，气化剂的分布也是十分均匀的。

该分布器按设定的比例制作，并装有导向圈，按炉膛截面积之比，气化剂在风箱管口处就强制导流通过，使气化剂分布十分均匀，不受其他因素的影响。保证在任何情况下都是分布均匀的。该气化剂分布器的设置还有以下用途。

（1）可作为下行煤气的均匀集气器。它能间接抑制下吹蒸汽偏流。

（2）也是低温吹风空气和高温下行煤气的热交换器，下行高温煤气将该分布器加热，空气鼓风机送来的凉风回收高温煤气传导的热量，成为热风，进入气化层，提高发气量，降低煤耗。

（3）也填充了上吹蒸汽在炉箅下的空间死角，降低煤气中的氧含量，节约蒸汽，使炉况稳定，抑制偏流现象。

该气化剂均匀分布器适合各种型号的间歇式煤气炉，特别适用于中型厂φ3 000mm以上的造气炉。φ3 000mm以上的炉子因为截面积大，气体分布容易偏流不匀，更需增设气化剂分布器。

4 改造自动加焦机

（1）将吹风气连接自动加焦机，作为吹风气（放空气）回收的一个旁路，预热、加热低温煤炭，烘干煤球、煤棒，并回收吹风气余热。

（2）将下沉式开启阀改为上提式开启阀。

因为下沉式开启阀导致炭层中心低，边缘高，易形成锅底式炭层，这种形式的炭层容易造成吹翻炉的事故。改成上提式开启阀可使炭层分布均匀，呈坟头状，和炉箅形状相似，炭层阻力均衡，不易吹翻炉。

上提式开启阀可使大煤块相对集中在炉中心，小块煤散在周边，大块煤燃烧彻底。

5 水夹套的改造

（1）在水夹套内表面上、中、下分别增设导流环

众所周知，无论吹风空气还是上、下吹蒸汽均容易顺水夹套光滑的表面壁流，导致气化效率低，未分解的蒸汽将炉内热量带走，不仅造成煤耗增高，浪费蒸汽，还使煤气中冷凝量增加，增大了排污量，给环保排放增加负担。煤气温度难降，使洗气塔冷却水大量增加。

因此，在水夹套的内表面上增设两、三道防壁流环，是十分必要的。经过部分厂家实验，效果较为理想。明显地提高了造气炉的气化强度，同时还节约了蒸汽，减少了蒸汽带出热的损失。防止煤块沿壁下滑，减少返炭的产生。也防止空气走近路而造成煤气中氧含量增高给变换及甲醇带来不利影响。

（2）在水夹套内壁表面增设保温层

在水夹套内壁表面上增设一层薄薄的绝热性能好的耐高温光滑保温层，不减少炉膛通气截面积。以此尽量减少热传导，减少夹套蒸汽产量，减少气化层内的热损失，增加煤气产量。避免用无烟煤当烟煤使用生产蒸汽的浪费。

该项改造，投资少，节能效果显著，已在实验厂运行一年多，证明是完全可行的，效果也是明显的。

（3）增设破渣条内表面保温隔热层

原设计的破渣条使水夹套的散热表面成倍增加，造成水夹套内的水移走热量增加。因此，在原破渣条内表面增加绝缘层隔热，减少炉内热量散发。设计1～2mm的高效隔热层，即可达到理想效果，该办法简单易行，立竿见影，值得推广。

6 改造阀门

（1）在阀体内下腔方块盲板（检查孔）处增设一个盲肠管式小除尘器。

具体做法是，将阀体下部小方块盲板卸掉，换上一个法兰盲肠管，尾部加球阀。使用时定期排灰尘，防止阀板和阀口密封面磨损及避免灰尘垫起阀板，造成密封不严而产生内漏。

（2）在阀体内增加阀头腔，保护阀头。

（3）改造坐板阀入、出口走向，与原相反。原设计为底进上出，阀门关闭时容易关不严。现改为上进下出，阀头下落关闭阀门时，气体在阀头上部，越压越紧，可使阀门关严不易内漏。

（4）烟囱阀改为下开式，即将上提式开阀改为下沉式开阀。此项改造主要是从安全角度考虑，当断电时，阀头自动下落开启，确保安全。

7 消除死角

造气炉制气为间歇制气。空气、蒸汽、煤气等各种介质切换频繁，原流程死角空间很大。如炉底下风箱管和炉箅内腔空间（容积）太大；下行煤气阀、吹风阀、上行蒸汽阀等离炉底较远，管道内的死角容积也不小，吹风之后的空气余留在死角内，即使做上吹吹净，仍有一部分吹不彻底，转下吹时将死角空气带至气柜。造成虽然阀门等无泄漏，半水煤气中氧含量仍有0.5%左右。为消除以上弊端，宜采取以下措施。

（1）将吹风阀、上吹蒸汽阀、下行煤气阀改移到炉底最近处。将炉底三通管改造为单管，即将下行煤气管当成主管道，吹风阀接管蹲在下行煤气管上部，紧靠下行阀；上吹蒸汽管道插口改移在下行煤气阀板上。上吹蒸汽时彻底将空气吹入炉内燃烧掉。

因吹风阀蹲在下行煤气管上，O2系大分子，极易下落到主管线内。变上吹时极易被蒸汽吹入造气炉内燃烧，可使氧含量降低0.2%～0.3%，同样也减少了蒸汽死角，节约蒸汽。氧含量的降低，也减少了变换的蒸汽消耗，同时也避免了因过剩蒸汽冷凝水外排给环保带来的负担。

（2）同理，下吹蒸汽阀、上行煤气阀、烟囱阀、回收阀等由旋风除尘器出口改移到入口离造气炉最近处，减少下吹蒸汽在上行管道和旋风除尘器内存在的庞大死角空间容积。避免变上吹时将这部分蒸汽吹到洗气塔，造成蒸汽损失，蒸汽冷凝还要浪费大量的冷却水。仅此一项就多浪费20%以上的蒸汽，炎热夏天，煤气温度居高不下，也与此有关。

以上两项死角空间（容积）在介质切换过程中也耽误了有效制气时间，每个循环填充炉上、炉下大量死角（容积）空间，浪费达10%以上的有效制气时间。

通过对造气炉的改造，使操作更加方便；提高了原料的利用率；节能降耗；减少排放，保护环境；提高了煤气中有效气体成分，降低煤气中的氧含量、氮含量（降氧的同时也降低了氮的含量）；保证安全生产。特别适合甲醇生产使用。以上改造，已在实验厂和全国几十家企业推广应用，均收到显著的效果，现简要作一总结，供同行参考，不当之处，恳请提宝贵意见。