3.6m干式排灰两段炉的开发

王瑞军

（太原重工股份有限公司，山西 太原 030024）

引言

在我国的能源结构中，煤炭占的比重很大，如何高效、环保地利用煤炭一直是我国科研人员的一项重要的研究课题。无论是作为燃料或化工原料，煤炭利用首先解决的问题是煤炭的气化，煤炭气化按气化设备的压力分为加压气化炉和常压气化炉。加压气化炉具有产气量大的优点，但同时投资及运行费用也高，所以常压煤气发生炉仍然是一些中小用户的首选。

用于常压煤炭气化炉的设备主要是焦炉、煤气发生炉，其中常压煤气发生炉中有CG型、3－13型、3－21型、TG－3m 型以及两段式等多种型号［1］。两段式煤气发生炉是在原单段炉上增加了一段内外并热式的近似半炼焦的干馏段，入炉煤先在干馏段内逐步升温以至发生激烈的热裂解，释放出初级干馏产物——轻质焦油和干馏气体；煤干馏后形成的半焦在炉子下段进一步气化形成产物——干净煤气，煤气中不含焦油，酚的含量也很低［2］。这样两段式煤气发生炉很好解决了煤气中酚及焦油的处理问题。

1 设备开发的关键点

由于两端炉具有上文中所说的优点，符合国家有关能源政策，因此这次开发的常压气化设备为3.6m干式排灰两段炉，其结构如下页图1所示，主要由加煤装置、炉体及炉座、炉篦及传动机构、出灰装置等组成。

加煤装置目前有双滚筒式、机械式、双钟罩式及单滚筒加单钟罩式等多种型号，本项目借鉴了水煤气炉的加煤装置，结构图1所示，主要有溜煤管与加煤机两部分组成。溜煤管主要由往复给料机、中间焦斗、溜煤管、固定筛和加煤机等几部分组成，其中往复给料机是采购的定型产品。工作时，煤仓中的煤靠自身质量流入往复给料机，然后往复给料机按气化要求可以定量地将料落入中间焦斗。当需要加煤时，合格的煤顺溜煤管通过圆盘阀进入加焦机，煤粉则在流经溜煤管时通过固定在溜煤管上的固定筛流入碎煤仓。这种加煤装置既实现了定量给料，又使原料煤在入炉前经过进一步的筛分，保证了入炉煤粒度的同时也实现了碎煤的回收。

加煤机主要由圆盘阀、焦斗、钟罩阀、布煤器等几部分组成。当需要加煤时，在液压缸的驱动下打

图1 3.6m干式排灰两段炉结构图

开圆盘阀，煤顺着溜煤管流入焦斗，当达到每次加煤所需量时，关闭圆盘阀切断煤柱；然后在液压缸的驱动下打开钟罩阀将煤经由布煤器均匀地加入到炉膛内；当焦斗中的煤完全流入炉膛后关闭钟罩阀，自此一个加煤循环完成，进入下一个循环。布煤器设有四条料腿，使每个腔室的煤量大致相等。

炉体及炉座主要由干燥段、干馏段、水套、砌筑体、炉座等部分组成。砌筑体是关键的部分，目前主要有带隔墙型、不带隔墙型及金属中心管型等几种型式，由于该项目炉膛内径为3.6m，存在直径较大、布煤困难、气化不均匀等问题，所以砌筑体采用了带隔墙结构，通过隔墙将入炉原煤分为四部分，如图1所示，增加了物料的受热面积，使物料能受热更趋均匀，有利于气化。炉体的最下部是主反应区，温度较高，所以采用水套结构。

炉篦及传动机构仍然沿袭了TG炉的型式，主要由炉篦、辅助支撑、传动等部分组成。炉篦仍采用WG炉的焊接式炉篦，但由于炉膛加大，因此增加了一层，布气孔按一定的比例重新进行了分配。传动仍然采用多级传动系统，电机的功率加大，其他辅件相应进行了加强。

出灰装置主要由上灰箱、圆盘阀、下灰箱三部分组成，共同作为灰渣的通道，圆盘阀与下灰箱上的翻板阀交替工作，共同组成一个出渣通道，同时隔绝炉膛内与大气。

2 结论

本项目使得传统的常压煤气发生炉适应了市场，具有了生机，其特点主要体现在：

1）整台设备是传统的继承与发扬，运行可靠，维修周期长，可以实现较大产气量，可达12 000Nm3／h以上；

2）炉体结构沿袭了成熟的带隔墙的两段炉结构，可操作性强，但砖拱的实际是关键，实际中有砖拱烧塌的情况；

3）加煤装置实现了定量给煤与碎煤回收，但与煤仓的接口不是闭合状态，对环境有影响，可以吸收其他的结构加以改进；

4）煤分布器沿袭了传统结构，实现了均匀加料，但加料腿造成上部有空层，不能达到满料层操作，有待进一步改进；

5）传动部分沿袭了传统结构，操作可靠、运行周期长，但结构复杂，可以考虑采用大速比减速机改进，实现直联型式；

6）出渣装置密封可靠，有利于下一步的提高压力，但这种结构使用中由于上灰箱放置湿灰而造成出灰不畅；

7）整台装置适应空气煤气，若用于纯氧造气可以实现15 000～16 000Nm3／h的目标，但设备的砌筑体尤其是靠火层部分应考虑氧气对耐火材料的影响，同时各操作层（灰层、氧化层、还原层、干馏层、干燥层）的高度应适当提高，炉篦的材质也应做相应的考虑；

8）整台装置从加煤到出渣实现了密封可靠，为将来带压运行创造了条件。

本项目的开发可以实现原定目标，可以满足用气量中等的用户，但设备还具有改进空间。

［1］ 《煤气设计手册》编写组.煤气设计手册（中）［M］.北京：中国建筑工业出版社，1987.

［2］ 寇工.煤炭气化工程［M］.北京：机械工业出版社，1992.