工业用煤气发生炉的洁净燃烧
来源： 阅读：3534 更新时间：2014-11-18 20:18方案关键词：煤气发生炉 洁净燃烧
提供方：无锡雷特石化重工装备有限公司
摘要：煤气发生炉是一项成熟的技术，已应用了一百多年，我公司生产的煤气发生炉已经成功的运用于冶金、机械、有色金属、陶瓷、金属制品等行业，如；各种加热炉、熔化炉、退火炉、烘干炉等。由于煤气不经冷却直接供炉窑使用，即节能又能满足国家环保要求，煤气发生炉逐渐被各种炉窑广泛应用。
一、概 述
煤是我国储量最丰富的燃料，全国燃料及动力消耗中的3/4来源于煤。解决好煤的燃烧是我国的基本任务。多年来，我公司与研究院所建立了广泛的合作研究，开发了各种结构形式的煤气发生炉，其中有些炉型还处于国际领先水平。
煤气发生炉是一项成熟的技术，已应用了一百多年，我公司生产的煤气发生炉已经成功的运用于冶金、机械、有色金属、陶瓷、金属制品等行业，如；各种加热炉、熔化炉、退火炉、烘干炉等。由于煤气不经冷却直接供炉窑使用，即节能又能满足国家环保要求，煤气发生炉逐渐被各种炉窑广泛应用。
我公司生产的煤气发生炉炉体为全水隔套结构，自产蒸汽能满足气化剂的要求，采用电动自动加煤，利用旋转湿式灰盘自动排渣，各活动连接口均有水封装置，炉顶四周有宽畅的操作平台，备有专用仪表电器操作台，经很多行业使用证明，我公司生产的煤气发生炉具有不仅能耗低、产气量大热值高，而且性能稳定、操作维修方便、使用安全可靠等特点。
二、煤气发生炉工作原理
煤气发生炉的工作原理目前是以分层理论作为指导来探讨的，煤气发生炉内由下向上依次分为灰层、氧化层、还原层、干馏层、干燥层。
1、灰层
灰层又称渣层，是固态物料由上向下移动的最后一层，是煤炭燃烧与汽化后的混合物。渣层的厚度大约由炉篦向上150～250mm厚；
灰层的作用是：①由于灰渣刚由氧化层沉降下来，温度比较高，当空气和水蒸气鼓入之后经过渣层进行冷热交换，将空气和水蒸气预热，一般预热到200℃以上。这样为氧化层的热化学反应带来优越条件，加速燃烧；②由于渣层被空气和水蒸汽冷却，温度已降低，铺在炉篦上可起保护作用；③灰渣分布在炉篦上呈疏松粒状，空气、水蒸气经炉篦的松渣层可以起到重新均匀分布气化剂的作用；④渣层是处在最下层，衬垫着其它层次，它的正常与稳定影响到其它层次。
2、氧化层
氧化层又称火层，正常情况下厚度为100～200mm，氧化层主要的作用是使空气中的氧气遇碳进行急剧的化学反应，生成大量的二氧化碳，同时放出大量的热量。煤气的热化学反应所需的热量靠此来维持。火层温度一般保持在1100～1250℃，这决定原料煤灰熔点的高低。一般煤炭的灰熔点大约在1250～1350℃左右，根据情况选择炉温的高低，以灰渣不结焦为准。
3、还原层
还原层是生成可燃气体的区域，根据反应式进行的情况分为第一还原层和第二还原层（或称为主还原层和次还原层）。正常情况下还原层厚度为200～400mm。还原层的作用是：①二氧化碳和灼热的碳起作用，进行化学反应，生成可燃的一氧化碳；②水蒸气与灼热碳进行吸热化学反应，生成可燃的一氧化碳和氢气；③除以上两类主要化学反应外，其次还有一氧化碳与多余的水蒸气反应而生成二氧化碳和氢气，同时放出热量，使煤气发生炉出口温度升高。
4、干馏层
干馏层位于还原层之上。煤炭进入炉内干燥后在400～500℃下析出挥发分及其它干馏产物变成焦碳，焦碳由干馏层转入还原层进行热化学反应。干馏层的厚度一般依煤种和操作的不同而不同。
5、干燥层
干燥层是总层最上的一层，原煤的水分在这一层被蒸发，为下层准备好干燥的原料。煤气发生炉的总层高度一般为900～1000mm。总层等于各层厚度的总和。
三、煤气发生炉的操作规范
煤气发生炉的操作是依据加热窑炉用气量，窑炉温度的变化，而随机运作的，其相关调整的主要参数为煤气发生炉炉底压力和小时耗气原料量。
（一）、煤气投料量的控制
1、根据窑炉对煤气需要量的大小。增减加料量。耗用煤气增大时，投料间隔时间要缩短。
2、通过检测煤气发生炉空层高度控制投料量。
3、当煤气发生炉出口温度超过450℃时应及时投料。
4、正常运行中尽量作到勤加料，少加料，平稳炉内料层高度，炉底压力及饱和温度适宜。
（二）、正常运行中的检测与要求
1、每小时用钎子探测一次空层（即测量总层高度）。
2、每小时要用钎子整理一次料层，使料层松紧，高底向一致，透炉时间不易过长。
3、每小时探中心灰层一次，每四小时探四周灰层一次。
4、灰盘除渣要勤启动，稳定料层和灰层，不宜大起大落。
5、如煤气发生炉出口煤气的温度超出规定范围迅速上升，料层厚高于正常值，炉内特别光亮，这时应将饱和温度增加3-4℃。
6、炉底饱和温度调节与控制
（1）饱和温度是煤气发生炉运行的主要参数。适当调节蒸气阀门与送风闸门，使其改变配比度，即可使饱和温度稳定在规定范围内。
（2）饱和温度底，易造成火层上移或煤层温度过高超过灰熔点，易使灰渣结焦。
（3）饱和温度过高，易造成火层下移或火层温度偏低，使炉子处于冷运行状态，影响煤气产量和质量。
（4）为调节氧化层温度，应调整饱和温度，火层温度低时，增大空气给入量或减少蒸汽给入量。
7、注意观察煤气发生炉水夹套玻璃管液面计，经常保持高水位运行，但不可超过上限。
8、生产过程中，发现异常和事故，应立即向值班班长汇报，并采取预防措施。
9、煤气发生炉正常生产转热备用炉操作程序
煤气发生炉因停电、缺水、停气、窑炉发生故障或本身故障，而暂时停止生产，但不熄火，使炉子处于随时可以投入运行状态称之为热备用炉。
（1）煤气发生炉转热备用应取得值班班长同意（特殊情况除外），并通过窑炉操作人员，作好停气准备。
（2）停止投料，减少产气量（降低炉底风压及进气量）。
（3）漫漫开启煤气安全放散阀，同时窑炉工应迅速关闭燃烧器上的煤气阀与空气阀。
（4）关闭煤气发生炉的炉底进风阀，再关蒸汽阀。
（5）开启自然通风阀，关停风机。
（6）热备后禁止向炉内投料或打开探火孔，注意各部位水封的水面。
（7）找出事故原因，立即向有关领导汇报。
（8）热备时间较长时，一个班应加1-2斗料，但加料时，应先开风机，少量给风保持炉内火层温度，同时炉内呈正压状态。严禁在负压状态投料或开启探火孔。
10．热备炉转为正常生产时的操作程序：
(1) 通知窑炉操作人员准备送气，检查窑炉的安全放散阀应处在开启状态，煤气燃烧器上的阀门均应处在关闭状态。
（2）关闭自然通风阀，启动鼓风机。
（3）如果停运时间较长，应在炉底送风前向炉底送入蒸气吹扫炉底。
（4）开启入炉空气阀，注意控制风量由小到大逐渐增加。
（5）调节蒸汽阀，控制饱和温度及各项操作参数，待煤气正常后，通知窑炉操作人员按燃气炉安全操作规程点火启用程度与方法运作。
（6）待窑炉启用煤气后，根据窑炉温度，随时调节煤气炉的各项运行指标，直至正常。
四、煤气炉冷运转及料层倾斜处理
（一）、 煤气发生炉冷运转故障
1、冷运转现象
（1）煤气发生炉出口温度低于正常值。
（2）煤气发生炉内料层呈现一片黑色或暗黑，略带红色。
（3）煤气含水分过多，质量变坏，CO2含量增多，窑炉趋于下限范围。
2、冷运转危害
（1）灰层薄易烧坏炉栅或炉裙。
（2）炉内温度低，氧化还愿反应不充分，汽化效率低，煤气质量及产量满足不了窑炉的能耗要求。
（3）由于氧化层温度降低，灰层过薄，气化剂预热，原料气化不完全，灰渣含炭量增高，原料消耗量增大。
3、造成冷运转的原因
（1）饱和温度高于正常控制值。
（2）气化原料中粉末过多，料层阻力增大，透气性变坏。
（3）除灰过多，火层低于炉栅顶端，而总层又偏高。
4、冷运转处理办法
（1）根据炉内状况适当降低饱和温度借此提高氧化层温度，但不允许长时期超过规定范围。
（2）适当增加入炉空气量，加快氧化燃烧速度，提高灰层厚度和氧化层温度及气化剂预热温度。
（3）煤气发生炉出气温度偏低时，尽量延长投料时间。
（4）火层较底时，停止灰盘转动除渣，培养火层。
（5）筛去10mm以下的煤灰粉末。
（二）、 煤气发生炉热运转故障
1、热运转现象
（1）煤气出口温度过高，超出了规定范围。
（2）开启探火孔观察，炉内料层表面一片火光，出现局部冒火，烧穿现象。
（3）从探火孔出来的煤气着火，煤气中的一氧化碳含量偏低，煤气质量变差。
（4）灰层增大速度大，灰中含残炭量不稳定，有较多随灰渣排出。
（5）往煤气炉内插钎子时，感到料层发粘。
2、煤气发生炉热运转的危害
（1）灰层相对过高，其它层厚度相应变薄，还原不充分，二氧化碳含量增多。
（2）氧化层温度过高，超过灰熔点易引起结焦，炉况恶化，气化反应不好，有效组分降低。
（3）由于局部冒火，出现烧穿现象，导致空气走捷路，煤气中可燃组分二次燃烧。同时，因氧含量的增高，直接危及安全生产。
（4）灰渣里含碳量增高，促使气化原料的消耗定额上升。
3、造成热运转的原因
（1）饱和温度小于正常值或波动大，时间长，或燃烧层过薄。
（2）灰层长时间高出正常值，除灰不及时，没有按时透炉，均衡松紧度和总层高度超出正常范围。
4、热运转处理办法
（1）根据实际情况，加强操作力度，适当提高饱和温度，但不能超过4℃。
（2）适当加料，除灰，透炉。使总层达到800-1100mm，重新培养火层及还原层，干馏层及干燥层。
（3）根据窑炉温度，酌情减小风量。
（三）、煤气发生炉层次偏斜的原因
1、偏斜运行现象：层次偏斜主要是炉内灰层一边高，一边低，火层也同时偏斜，高的一边冒火呈热运行，低的一边发暗呈冷运行，煤气发生炉出口温度急骤上升。
2、煤气炉偏斜运行的危害
煤气发生炉出现层次偏斜，容易引起炉内局部冒火，烧穿，造成煤气中二氧化碳含量升高，一氧化碳含量下降：甚至出现煤气中氧含量增加的被动局面，以及灰渣中含碳量升高等现象。
3、煤气发生炉层次偏斜的原因
（1）气化原料粒度不均，煤粉及含水量过大，造成入炉原料偏斜，布料不均匀，没能及时调正处理。
（2）由于原料粒度问题，入炉后气化速度不一，造成炉内松紧不一，粒度大处通风燃烧激烈，产生孔洞与冒火。
（3）炉内局部结焦未能及时处理和透炉调整，或处理不慎风量分布不均。
4、煤气发生炉炉层偏斜处理方法
（1）灰层高处进行捅灰，并用小钩子从灰盘拨灰，尽快将灰渣排出炉内。
（2）在燃烧不好的地方，在总层偏高处要适当地透炉，细心地在料层中打气孔提高通风量。
（3）在有光亮处和燃烧猛烈的孔洞地方用铁钎使料层紧密，并用铁钎将周围末燃烧的煤拨散到烧穿的地方，根据情况适当加料覆盖，保持料层均匀。
（4）如发现有结焦现象，可适当增加饱和温度，但不超过饱和温度控制范围。
（5）加强对气化原料的筛分处理，筛除原料中的10mm以下的煤炭粉末。
五、煤气发生炉的事故处理
煤气发生炉有时出现突发情况，因此必须及时处理，以保安全。
（一）、遇到下列情况应立即改热备用或停炉
1、供电停电时。
2、供气或供水停止4小时以上时。
3、煤气发生炉裙板被烧穿，炉底送风从灰盘外溢而不能处理时。
4、煤气发生炉水夹套破裂或开焊，在运行中不能立即维修处理时。
5、投料设施有问题，用人工无法满足投料，煤气炉出口温度达到600℃以上时。
6、煤气管道或除尘器发生严重故障，而无法处理时。
（二）、将运行中的煤气发生炉改热备炉操作方法。
生产中的煤气发生炉改热备炉的操作程序，按煤气发生炉正常生产转热备炉的操作步骤执行。
（三）、将运行中的煤气发生炉停运熄火操作程序
1、接到上级停炉熄火的指令后，通知窑炉操作人员停用煤气燃烧器，并关闭煤气、空气阀门。
2、降低煤气发生炉鼓风量，同时加大饱和温度。
3、停止加料，停止运转灰盘。
4、打开煤气发生炉侧的安全放散阀，关闭炉底空气阀，停运鼓风机。
5、开大炉底蒸汽，直至煤气炉出口温度与蒸汽温度相同时，停止给蒸汽，炉内冷却到40-80℃时，可转动灰盘除灰，停炉。
六、应用实例
一用户需要一台320万大卡/时的煤气发生炉
320万大卡/时煤气发生炉要取用￠2260这只规格。
燃用5000大卡标准煤约800公斤/时。相当于燃油400公斤/时。
燃料费：煤按700元/吨计算为560元/时。
油按5400元/吨计算为2160元/时。
煤费 ：油费 = 1 : 3.8
每天按8小时计算：燃煤=560×8=4480元/天。
燃油=2160×8=17280元/天。
每天节约燃料费用=17280-4480=12800元/天。 12800元/天×30天=384000元
按燃油和燃煤费比差：30天即可收回全部投资。
设备占地面积4500×5000(室外)=22.5米2，另加辅助设施约50米2。(煤场不包括在内)。
设备价格：普通型28万/套。加强型33万/套。
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