河北德隆

    我分廠有新老造氣兩套系統(tǒng)共重2臺造氣爐，其中φ2 650mm造氣爐10臺，φ2 400mm造氣爐2臺，采用山西無煙塊煤為原料間歇制氣，入工加煤，每個制氣循環(huán)2分鐘，每20循環(huán)加煤1次。正常生產(chǎn)時，爐溫在200～300℃之間波動，12臺爐全開勉強供26.5機生產(chǎn)(1機能力折1臺M8機的氣量)，經(jīng)常因供氣緊導致下工序減量。同時，因全開無備用爐而導致造氣爐漏點得不到及時處理，使造氣泄漏情況日趨嚴重，影響了生產(chǎn)的安全進行。為了彌補不足，加快小氮肥企業(yè)的技術(shù)進步，我們對國內(nèi)的連續(xù)加煤技術(shù)進行了考察論證。   

    中氮企業(yè)造氣爐爐徑大，一般為φ3 000mm、φ3 600 mm，加煤量大，采用自動加煤控制，實現(xiàn)了不停爐連續(xù)加煤。小型氮肥廠因起點低，爐型小，未給自動控制加煤系統(tǒng)預留位置，大型加煤機無法安裝，所以小型加煤機只適用于加煤球，加塊煤易卡料，且采用人工停爐，間歇加煤。隨著自動加煤技術(shù)的不斷發(fā)展，目前已開發(fā)出適合于小型造氣爐使用的自動加煤技術(shù)，按控制方式和下料方式區(qū)分，主要有以下幾種：

    (1)半自動型  在氣化爐出口安裝固定式的小型加煤斗，上部設有1個密封閥，底部設1個布料器，液壓驅(qū)動，由人工控制交替開關(guān)保持加煤時氣化爐的密封。   

    (2)全自動型  為機電一體化控制，所有閥門均由微機發(fā)送控制信號自動起落。

    (3)分段下料  用布料器的起落控制向爐內(nèi)落煤，并對落煤時煤炭在爐內(nèi)的分布形狀進行控制，達到平面或拱形煤層。     

    (4)強制錐面布料  取消布料器代之以分布筒伸入爐內(nèi)，煤炭從分布筒內(nèi)入爐，靠自然落煤將煤層穩(wěn)定在布料筒高度，形成錐面布料，料層的高度由分布筒伸人爐內(nèi)的長度決定。

    目前已有山東壽光、福建永安、江蘇張家港等多家小型氮肥廠安裝了不同形式的自動加煤系統(tǒng)。我們通過認真分析最終確定使用德隆公司的機電一體化自動加煤系統(tǒng)。

    采用自動加煤技術(shù)加煤時不停爐，延長制氣時間，穩(wěn)定爐溫，增大發(fā)氣量。采用人工加煤由停爐開蓋至加煤完畢開爐用時1分鐘，每班單爐加煤11斗，全天加煤33次，其中下灰9次；采用自動加煤，除清爐時停爐外，加煤不停爐，全天單爐可縮短停爐時間24分鐘，發(fā)氣量大為增加。新造氣系統(tǒng)自建成后一直采用我省臨沂電子儀表研究所的YWK—Ⅱ型油壓微機控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)與德隆公司的機電系統(tǒng)相似，崗位操作人員無需進行專業(yè)培訓即可使用新的操作系統(tǒng)。新造氣系統(tǒng)廠房為4層，1～3層為造氣爐，第4層閑置未用，有安裝自動加煤機的空間，同時可對爐體改造，進行加高，增大爐體高徑比；配用大流量風機，提高炭層高度，減少帶出物，穩(wěn)定爐況，降低消耗；并將原列管式蒸汽過熱器改為熱管式蒸汽過熱器，以增加熱回收效果。

    我廠選用河北科技大學德隆科技開發(fā)公司的造氣機電一體化自動加煤控制系統(tǒng)，性能穩(wěn)定可控性好。該系統(tǒng)分為造氣爐控制微機和加煤機。

3.1  造氣爐控制微機

    造氣爐控制微機為HBY—IVJ型，該型微機與我廠原來使用的YWK—Ⅱ型油壓微機相比技術(shù)含量高，功能更強，不僅具有一般造氣爐的程序控制功能，還能對整個給料即加煤系統(tǒng)進行合理、可靠的控制，其控制過程已與造氣的制氣工藝過程有機地結(jié)合在一起，達到了最佳狀態(tài)。其具有以下技術(shù)優(yōu)勢：   

    (1)控制加煤機每一循環(huán)向爐內(nèi)加煤1次，加煤時間精確到0.1秒可調(diào)，確保爐溫穩(wěn)定。

    (2)工作可靠，造氣崗位工作環(huán)境惡劣，溫度高，粉塵大，該微機能耐60℃高溫，能抗靜電除塵及電焊的電沖擊性干擾。人機界面友好，下位機面板上帶有工藝流程圖，每個油壓閥門在流程上以紅燈顯示開關(guān)狀態(tài)，運行情況一目了然。操作工通過按鍵可以方便地改動制氣循環(huán)各階段的時間百分比以及加煤量，且全部參數(shù)是數(shù)字顯示，很直觀。 

    (3)擁有可靠的聯(lián)鎖控制。造氣生產(chǎn)環(huán)境易燃易爆，要保證各個閥門準確地按先后順序開啟并防止油壓波動時誤動作。各個閥可以單獨設定聯(lián)鎖，動作時間可以單獨設定。為防止因各閥門行程長短不同而出現(xiàn)空擋也可以2個閥門聯(lián)動鎖定。正常生產(chǎn)時圓盤閥與布料器始終有1個閥門關(guān)閉，即爐子在任何一個階段都是密封狀態(tài)，保證了加煤時不會向外泄漏煤氣而發(fā)生操作人員中毒事故。  

    (4)除閥位聯(lián)鎖外，還具有爐頂或爐底緊急停車的控制輸入，以確保事故狀態(tài)時實現(xiàn)現(xiàn)場緊急停車。 

    (5)具有吹風排隊的功能，解決了困擾造氣的重風問題。 

    (6)具有較強的兼容性和良好的可擴充性。具有標準的上位機串行，并行接口，具有氫氮比微機的標準計算機接口： 

    (7)維修方便。在機內(nèi)實現(xiàn)了模塊化，對于儀表維修工只要了解模塊功能，根據(jù)故障現(xiàn)象更換模塊即可，保持了生產(chǎn)的連續(xù)性。

3.2  加煤機

    加煤機的型號HBLJ—ⅡC—X，布料器工作方式為下落式，布料后煤層面基本為平面型，該型炭層阻力分布與我廠使用的DL型均布爐箅布風量相配合，可保證人爐風的均勻，防止外環(huán)區(qū)風量不足下生炭。該型自動加煤機的圓盤閥和下料管通徑全部進行了放大，達到DN350，粒度超過100mm的大炭塊也能從容通過，解決了小型氮肥自動加煤機只能適用于小塊煤或煤球的局限性。該系統(tǒng)安裝有試焦器，無需停爐隨時可以測量爐內(nèi)炭層高度。探火孔方便了對造氣爐內(nèi)料層的觀察和試火，它們作為操作人員的眼睛為控制好爐況，穩(wěn)定操作提供了可靠的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。

    2000年4月～2000年底，我廠進行自動加煤系統(tǒng)的改造，每臺造氣爐自停爐熄火至點火烘爐送氣僅半個月，達到對生產(chǎn)影響小、見效快的要求。

4.1  3樓爐體的改造   

    造氣爐原上行管出口在爐體側(cè)面，至灰盤高度為3.2m，此次改造將上爐體加高45cm，與3樓樓面平齊，原φ1000mm上行管出口在爐內(nèi)用鋼板堵住，用耐火磚砌好，在大蓋上開上行管出口，改造后的上行管從大蓋上以60°角引出，距樓面200 mm處改水平，經(jīng)DN700 mm的上行閥(座板閥)與上行集塵器進口管連接。原集塵器出口上行閥改為DN700 mm的焊接彎頭。下吹蒸汽管由原來從上行管人爐改為由上爐體兩側(cè)進入，以達到蒸汽在爐內(nèi)的均布。經(jīng)改造后的上行.管出口至灰盤高度增加到5.2m。

4.2  自動加煤機的安裝

    自動加煤機主要部件為爐口處的一小型加煤斗(φ1000 mm)，加煤布料器由油壓缸驅(qū)動，兼有密封作用。小型加煤斗側(cè)上方進口處有一油壓圓盤閥起第2道密封作用，圓盤閥上部依次連接輸煤管、油壓給料插板閥和大型貯煤倉，所有閥門均由微機控制開關(guān)。加煤時在每一循環(huán)送風時依次開啟圓盤閥向小型加煤斗內(nèi)放煤，加煤量由插板閥開關(guān)時間確定，此時布料器為關(guān)閉狀態(tài)，以防爐內(nèi)氣體漏出；在到達下吹階段時，布料器啟動向爐內(nèi)加煤，此時圓盤閥處于關(guān)閉狀態(tài)以防止漏氣。為防止在煤倉加煤后，塊煤向下擠壓閥板，引起閥桿彎曲變形，油壓缸動作時阻力加大無法開啟，導致加煤失敗，在閥板兩側(cè)的閥體內(nèi)壁上分別焊接了2根6mm×6mm的方鋼作為閥板導向槽。

    該系統(tǒng)設計1個試焦器，用于量爐內(nèi)空程，2個探火孔用于開爐觀察火層，探火孔尺寸為φ273mm。我們認為探火孔尺寸太小，不能完全觀察到爐內(nèi)火層，且一旦爐內(nèi)結(jié)疤或夾套泄漏，需入爐處理時，要拆掉爐口的加煤機，然后將其吊起推到一邊，才可進入爐內(nèi)。為此，將其中1個探火孔改為DN500mm的入孔，將φ273 mm探火孔安裝在入孔蓋上，在遇到特殊情況時，將該探火孔連帶入孔蓋一起拆掉，以方便觀察和入爐檢修。

4.3  4樓貯煤倉加煤系統(tǒng)的改造

    原先人工加煤系統(tǒng)設在3樓，改為自動加工煤后3樓的空間被煤倉占據(jù)，我們在4樓頂部安裝了45B型工字鋼，作為CD15-30型電動葫蘆的行走軌道，用于向加煤倉內(nèi)加煤。

5.1  投資費用   

    此次改造5臺造氣爐共新增設備：自動加焦機5臺，油壓控制微機5套，電動葫蘆2臺，熱管過熱器5臺，C600-1.26型鼓風機1臺。5臺爐的安裝材料費、安裝費、耐火材料費及土建費總計107萬元。   

5.2  改造效果

    (1)制氣時間延長，產(chǎn)量增加  人工加煤時，每次停爐用時1分鐘，每班單爐加煤11斗，

全天加煤33次，其中下灰9次；采用自動加煤，除清爐時停爐外，加煤不停爐，全天單爐可縮短停爐時間24分鐘，5臺造氣爐每天共增加制氣時間120分鐘，可多產(chǎn)合成氨(6 000×120÷60)÷3 300=3.64(噸)。   

    (2)爐溫穩(wěn)定  自動加煤消除了人工加煤過程中，不同操作習慣引起的炭層加偏的情況，且每一循環(huán)加1次，炭層穩(wěn)定無波動，因此爐溫較穩(wěn)定，上行溫度打點基本為直線。   

    (3)加煤不用打開爐蓋，爐內(nèi)熱量不損失。

    (4)爐況穩(wěn)定，消耗低  改造前，2000年4月月平均煤耗為1.214噸，改造后，2001年4月月平均煤耗為1.143噸。

    (5)蒸汽分解率高  爐溫不波動，蒸汽分解率在任一循環(huán)都是一樣的，達到60％，不像人工加煤，在剛加煤后蒸汽分解率較低。

    (6)維護方便  人工加煤時，每加煤1次，總重達2.5噸的加煤斗和塊煤就要沖擊爐口1次，爐口周圍焊縫很快就被拉裂產(chǎn)生泄漏，補焊1次也只能維持月余，造成多次停爐焊補，影口向發(fā)氣量。而采用自動加煤，小型加煤斗固定在爐口上，且每次只加80kg，對爐口無沖擊力。12號爐已運行2年，一直未發(fā)生泄漏。自動加煤系統(tǒng)爐口采用布料器密封，取消了導輪式爐蓋，因而沒有爐蓋導輪脫落及更換石棉繩的情況，日常維護更加方便。

    上述分析表明，改造后各項工藝技術(shù)指標均得到了改善(見表1)。

5.3  投資回收   

    采用自動加煤，5臺爐每天共增加制氣時間120分鐘，且由于爐況穩(wěn)定，單爐發(fā)氣量增加。新老兩種φ2650mm造氣爐相比，自動加煤造氣爐發(fā)氣量更大。從供氣富余時歇爐時間長短對比可看出自動加煤爐比人工加煤爐發(fā)氣量增大25％，單爐日產(chǎn)氨可達到50噸。噸氨煤耗由1999年年均1 248kg下降至2001年5月1 200kg。按日產(chǎn)合成氨530噸，噸氨煤耗降低48kg，僅此一項每天可節(jié)省資金530×(48／1 000)×480=12 200元(按2001年5月的煤價)。投資回收期：107萬元÷12 200元÷30天／月=3個月。