氮肥行業(yè)經過幾十年的發(fā)展都具有了自己一套完善的生產技術，而相對造氣技術也走上了成熟的道路。制氣的方法和門類也變得多樣化，制氣的投資和規(guī)模也大不一樣，相對投入和產出也不一樣。對我國國情來說是一個貧油富煤的國家，發(fā)展煤制氣技術空間很大，碳一化學空間更大。油制氣技術經過幾年的發(fā)展已逐步退出制氣行業(yè)而煤制氣技術則日趨完善和提高。什么樣的造氣技術發(fā)展空間更大，更有市場競爭力呢？這個問題的答案各不相同，但我認為：不管什么技術只要適應本廠實際就好，但不是什么技術都先進，應根據(jù)自身實際特點選擇合適的工藝技術。這幾年國外德士古水煤漿制氣、殼牌粉煤氣化、恩德粉煤氣化和國內灰融聚粉煤制氣都得到了高速發(fā)展，各自都有自己的獨門絕活，是否這些技術已取代了當前應用最多的固定層間歇式制氣技術呢？答案是不。很多廠家依然沿用了固定層制氣技術，有些廠家選用了德士古水煤漿制氣或殼牌后仍然開著固定層造氣爐。這說明了固定層間歇式制氣技術發(fā)展空間還很大，對此我提出下一步有待完善固定層間歇式制氣技術的發(fā)展展望。

1、固定層間歇式造氣的缺點：

1．1固定層間歇式造氣屬常壓制氣、間歇式生產，間歇式生產的負荷相對較小，若大規(guī)模生產需占用很多土地，投入的人員多，同時機械化應用相對困難。

1．2間歇式生產工藝中出現(xiàn)生產氣的不能完全回收和廢氣的不能完全放空，階段之間的層次劃分不清，易出現(xiàn)生產的真空或不做功的現(xiàn)象。

1．3間歇式造氣對煤種的粒度要求比較苛刻，一般粒度應在6毫米以上方可制氣。

1．4間歇式造氣爐的生產能力有限，當前單爐的最大能力100噸氨/天。

1．5間歇式造氣爐帶出物多，爐渣可燃物高，入爐煤耗高。

上述弱點就是很多資金雄厚的企業(yè)不愿意選用此工藝的理由，片面地選用了投資巨大的國外制氣技術，如殼牌、德士古、恩德爐等，上述爐子每臺爐投資在5000萬以上甚至于上億元。而對中國化造氣的技術沒有更深入的研究，只認為固定層間歇式技術已到了淘汰期，發(fā)展空間有限。而我認為固定層的發(fā)展還很大，路子還很長。為什么這樣說，固定層造氣技術對煤種的適應性較為寬泛，它可以燒灰融點很低的寧夏煤，也可以燒活性很差，矸石含量很高的河北煤，還可以燒粒度6毫米以上的小粒煤。作為我們企業(yè)是1958年建廠的老企業(yè)，從大連拆遷第一代固定層UGI造氣爐，開始所燒的原料為焦炭，經過40年的發(fā)展，我們企業(yè)經歷了由焦炭煤換晉城煤，再由晉城煤換寧夏煤、河南半煙煤、型煤等，煤種也由單一變?yōu)閮煞N煤到四種煤的混燒，這些變化均在固定層造氣中實現(xiàn)了�？梢哉f固定層間歇式造氣對煤種的適應性是很強的，它已超出了國外制氣技術。當前國外的制氣技術對煤種的要求很高，這也說明了固定層技術也有獨到之處，在當前條件下只要揚長避短就能把中國化的固定層制氣技術趕超國外技術。在此我提出了我國固定層造氣技術應在以下方面進行完善、強化，這樣中國化的固定層間歇式制氣可以與國外技術競爭，（此方面僅指經濟效益，沒有把社會效益列在其中。）

（一）、工藝流程設計應突出緊湊

固定層造氣爐是采用間歇式制氣，在制氣工藝中有幾對矛盾。這幾對矛盾對工藝設計很重要，經常提到的是：吹風與制氣的矛盾（放熱與吸熱的矛盾）、上吹與下吹的矛盾、加焦與出灰的矛盾，這幾對矛盾是大家熟知的，也是大家對造氣的物料平衡和熱量平衡處理得比較好的。但是在造氣實際生產中還有一對矛盾沒有引起高度重視，它就是吹風阻力與制氣阻力之間的矛盾，這對矛盾沒有在工藝設計中進行很好地考慮，只是在操作中有所注意。大家都知道吹風階段提倡強風短吹，力求減少還原反應，吹風流速相對要快；制氣階段要求適當加大制氣阻力，增大氣化及與碳的接觸時間，提高反應效率。在此問題上，一些企業(yè)為達到強風短吹，盲目加大風機，風機由D400改為D600,D700改為D1100，但改造后效果沒有明顯改觀，這就是沒有處理好這對矛盾原因。也就是對工藝設計存在的問題沒有深入研究僅考慮表面現(xiàn)象，這使得有些企業(yè)加大了風機后風機出口僅開一半的真實表現(xiàn)。對此固定層造氣的設計初期必須優(yōu)先考慮吹風阻力與制氣阻力，這是固定層制氣技術發(fā)展的關鍵。中氮消耗與小氮相比偏高，是小氮管理好嗎？不是，是小氮操作控制好嗎？不是。關鍵是小氮肥工藝設計的合理，這是小氮發(fā)展的法寶，也是這幾年中氮肥丟棄大爐子而上小爐子的核心。從表面上是由大爐子改成小爐子，實際上是工藝流程的改進。一些廠家僅由大爐改成小爐子，而后面的附屬設備沒有改進，工藝流程沒有簡化，使得消耗也沒有發(fā)生很大的變化，產氣量也沒有很大地提高，我認為工藝流程設計應從下面進一步完善。

①造氣爐是一個反應器，它必須有一定的阻力，阻力給定的條件是：盡可能減少造氣爐外部阻力，盡可能提高造氣爐內部阻力，實現(xiàn)外部阻力最小化，內部阻力最大化。首先在設備布置中必須優(yōu)先考慮管道的布置情況，做到管道阻力最小，管徑最大化，也就是在流速范圍之內選用最小流速的，管道盡可能選用直管避免出現(xiàn)彎頭，上氣道管徑要粗，在設計中必須經過計算，耐火襯里堅決不能影響到開始計算的管徑，很多企業(yè)管子選粗了而耐火襯里厚度不嚴格把關出現(xiàn)上行管卡脖子了也不知道。一旦把上行管變細了會嚴重影響吹風效率，將增加吹風阻力，吹風階段還原反應加強，出現(xiàn)下列反應：CO2+C=2CO-Q,從反應式中不難看出，此反應可消耗兩分子的碳，是碳流失最多的過程，應嚴格避免此反應發(fā)生，避免的手段是提高流速，提高流速的手段分多種：有提高風壓的、有加大風機的、有降低碳層的，但最有效的手段是降低造氣爐外部阻力，把吹風氣集中回收提高吹風氣鍋爐引風機量，實現(xiàn)出造氣爐吹風氣微正壓或微負壓，造氣爐的碳層高度盡可能提高，風機選用大壓頭的。在此條件下，旋分除塵器在考慮除塵的同時應考慮阻力的問題，實現(xiàn)上氣道和旋分除塵無阻力輸送。在制氣階段以提高阻力為主，提高阻力的方法有幾種，但最好的方法是以提高碳層為主的方式，這就需要適當提高爐體高度，實現(xiàn)高徑比最大化，最優(yōu)化。對影響制氣阻力的煤氣管道應注意計算實現(xiàn)每臺設備阻力最小，制氣阻力僅以氣柜阻力為主。這就要求造氣爐的附屬設備必須少，盡可能不設單爐單設備，盡量做到幾臺爐共用設備，單爐單設備會占用大的空間，設備利用率低。例如洗氣箱設備利用率只有60%，同時應用后會從此處帶出大量煤氣造成浪費，因此盡量少用單獨設備。設備管道越短越少越好，做到工藝設計緊湊。

②間歇式生產的閥門是工藝控制的重點，它是固定層造氣控制的關鍵，也是提高生產降低消耗的關鍵，如何再次改進，我有幾點建議：

a．閥門的設計必須盡可能的放在爐體最近處，也就是把吹風閥、上氣道閥、下氣道閥、回收閥、上吹蒸汽閥、下吹蒸汽閥放在爐體上或與爐體最近處，實現(xiàn)與爐體一體化，這是盡量減少間歇式固定層制氣的弱點，減少制氣真空和不做功現(xiàn)象，也是強化生產降低消耗的關鍵。

b．閥門的動作速度要快，也就是吹風閥、上氣道閥、下氣道閥、上吹蒸汽閥、下吹蒸汽閥必須快，在做到安全的條件下盡量提高閥門的速度，上述閥門盡量用液控電液閥，做到大流量大孔徑。

c．減少蒸汽閥門與爐體的距離，做到蒸汽閥門離爐體最近。很多廠家上吹管與爐體近或下吹管與爐體近，但沒有一個廠家考慮到上、下吹閥都與爐體近，這就是減少真空的關鍵點，管線近則到爐體的時間就快。同樣管徑粗則阻力小流量也能滿足要求。在設計中不應僅考慮投資或僅能使用或安裝方便，不考慮距離就叫一錯千古恨。下一步造氣的改造力求介質瞬間沖壓，沖壓時間越短越好，閥門放在爐體跟上或公用工程離爐體最近。

③加焦方式應進行改進，當今加焦方式有三種，一種是油壓爐口；一種是傻瓜加焦；一種是自動加焦機。很多人人為油壓爐口到自動加焦是當前由低級到高級發(fā)展的一個代表但這并不是因為由手動到自動就實現(xiàn)了煤的綜合利用或顯熱的綜合利用。最優(yōu)的造氣加焦是實現(xiàn)自循環(huán)，當前上行溫度很低顯熱很難利用，即使利用當前回收熱量較好的熱管鍋爐僅回收到135度，135度以下很難回收。對于傻瓜加焦機可以提前把煤送入造氣爐內利用煤燃燒后的顯熱加熱煤塊，使煤做到提前余熱、干餾，從而提高煤的熱穩(wěn)定性，減少帶出損失，實現(xiàn)煤的自產自用，減少用白煤產蒸汽的過程。對此適當加長不料器高度，，把煤放在布料器中預存，這是當前最好的加焦方式。

（二）、固定層造氣設備改進應從下面幾點著手，以提高其整體技術水平。

a．固定層造氣爐最大的浪費是顯熱得不能完全回收和帶出損失，在這方兩方面做到是最大突破。其中國外技術中粉煤氣化技術和熱電聯(lián)產流化床鍋爐中為減少帶出損失，分別實行帶出物自循環(huán)技術，也就是將爐頂吹出物進行集中回收然后再次放入爐內燃燒，這就是粉煤氣化技術中都有的，這一點對固定層造起來說很難做到。由于固定層造氣氣化壓力小，固定床層粉煤很難回流，即使回流粉煤也很難氣化，對此強化固定層優(yōu)勢關鍵是減少氣化過程中粉煤量的產生。而當前煤種變化大、熱穩(wěn)定性差，劣質煤在當前制氣技術中占絕對優(yōu)勢，如果克服不了其缺點，此技術可能被淘汰，怎樣提高其適應性是關鍵，對此考慮把煤在氣化爐內盡量多預熱一會，增加煤的干餾時間，減少煤的急劇受熱產生裂解，提高爐內料層厚度。針對上述要求，造氣爐應加大爐體高度，同時相應提高夾套高度和爐箅高度，爐箅裙座高度也相應加高，爐箅的自然傾角也加大。這種改造有利于提高渣層厚度，盡量延長灰渣過渡區(qū)厚度和長度。當前企業(yè)追求單爐產量最大化，消耗最低化，僅因為這種要求使的造氣操作無所適從。爐子最優(yōu)化控制是爐頂溫度最低，爐底溫度最低，當前幾乎沒有一家能做到這一點，對此造氣爐改造很有必要，把造氣爐的形式改變，改變當前的穹頂還是平頂爐頂，都不是最好之舉，下一步應改變成如下形式：

2、出渣口改造，應計算好自然安息角。這個角度是根據(jù)煤種而言的，在安裝以前應進行充分的計算，不能盲目照搬，應因地制宜。爐箅轉速慢的應考慮減小安息角，爐箅轉速快的安息角加大。安息角的調整是以爐箅轉速為準，一般爐箅轉速在200轉左右有利于煤的氣化和成渣，過快則成渣性差，爐子阻力大，過慢則易結渣出現(xiàn)偏流，要求轉速均勻。安息角一般在30度—45度之間。

2、合成氨、甲醇產量的不協(xié)調，制約了固定層技術的發(fā)展。

    造氣的氣體成分經常出現(xiàn)根據(jù)后工序的需求進行調整，這種調整沒有考慮到對造氣消耗變化的影響，尤其是有聯(lián)醇的廠家，隨著甲醇量的變化使造氣的回收與加氮變化很大。當醇量加大后回收氮空氣量加不上，造成固定層造氣爐吹風階段后期有效期得不到回收，使大量的一氧化碳被放空，使煤的消耗量上升，特別是對吹風時間長的固定層造氣爐（中氮造氣工藝）。由于這部分吹風氣沒有回收，使得煤耗大幅度上升。很多廠家提倡用上加氮來調節(jié)氫氮比，但是加氮量又加不上，用了上加氮就不能進行回收，對有上述操作的廠家因為工藝操作的問題使消耗上升了很多。當后工序能滿足上加氮加滿，同時又能回收7秒吹風氣的條件下制定合適的合成氨、甲醇平衡量是最經濟的，也是固定層造氣技術發(fā)揮最好的。國外粉煤連續(xù)氣化是氣質相對穩(wěn)定的制氣過程，調氮量很明確，產生的氣體全部回收，這是它的優(yōu)點。而對間歇式生產的造氣應充分把握好放空階段的時機，保證放空量越少越好。針對自身的煤種加大對吹風階段前、中、后的成分的測試，選出有效氣體高的時間，依此設定出較為合理的回收時間�；厥諘r間過長則產生不做功現(xiàn)象，回收少則浪費。在此問題上可以說很少廠家關注，調整回收時間也很隨便。這個問題在不同合成氨廠有不同的結果，對于單醇廠家如果沒有考慮此問題則消耗很高，對于聯(lián)醇廠家如果選擇了合適的醇氨比，則使消耗大幅下降，醇氨比超高則嚴重制約了固定層造氣技術的發(fā)展。當前一些單醇廠家把回收的氣體送入合成氨廠，而把合成氨廠的有效氣體送入甲醇廠，實現(xiàn)兩系統(tǒng)均有足夠的回收量，從而通過優(yōu)化氫氮比調節(jié)來降低消耗，這個問題應引起企業(yè)組織生產領導層高度重視。有一些廠家盲目地擴大甲醇產量，造成本企業(yè)醇氨比嚴重失調，引起消耗大幅上升。根據(jù)造氣的生產能力和回收時間制定出合成氨和甲醇的生產規(guī)模，適量的甲醇產量可以有效地降低合成氨的電耗及生產消耗。生產系統(tǒng)的不協(xié)調或生產系統(tǒng)設計不全面從而掩蓋了固定層技術的能力，對此要發(fā)揮固定層技術的潛能，應優(yōu)先選擇好合適的合成氨和甲醇量。

3．加強原料管理，優(yōu)化煤種結構實現(xiàn)分級入爐，提高固定層造氣潛能

固定層造氣爐的優(yōu)點是適應煤種變化，但這種優(yōu)點也影響了造氣爐潛能的發(fā)揮。很多廠家把此優(yōu)點作為固定層造氣的試驗場地，隨便改變煤種，這種做法使造氣入爐煤消耗大幅度上升。對于國外粉煤氣化技術要想穩(wěn)定生產降低消耗，關鍵是備煤系統(tǒng)，粉煤氣化在設計前先進行煤種的確定，這就是粉煤氣化穩(wěn)定的前提。而固定層造氣則什么煤都燒，但什么煤都沒有燒好，這就是此技術沒有繼續(xù)發(fā)展的原因。國外制氣技術對備煤系統(tǒng)有嚴格的要求，它包括煤的混合，混合必須嚴格按照設計選定的煤種進行配煤，然后對煤進行篩分、破碎，達到一定粒度后進行烘干，保證入爐煤的水份。其次對入爐煤的灰份也有嚴格的要求，灰分超過一定程度則影響造氣爐的氣化（有國外制氣技術的廠家會有上述觀點）。很多廠家對固定層造氣爐用煤沒有嚴格的管理，即使管理，管理的水平也大不一樣，同樣在一個廠會有兩種不同的管煤方法，對國外制氣技術嚴格管煤，而對固定層造氣用煤則隨便，這種不同顯得國外技術比固定層技術高。但有一點可以說明對入爐煤管理好的廠家入爐煤消耗都低，同樣煤種固定的廠家入爐煤消耗也低，對此說明如果用國外制氣用煤要求來管理塊煤，消耗會大幅度降低。對固定層造氣用煤應進行分類存放，煤入爐前先進行加工，實行分級入爐。煤的進廠嚴格把關，嚴格控制矸石含量，入爐前進行人工選矸或進行洗選，使入爐煤矸石含量小于1%、含粉率小于2%。煤的存放應在干煤棚中，做到入爐煤不含外在水分，避免煤的暴曬和雨淋。在煤的加工上下功夫是發(fā)揮固定層造氣的關鍵，有很多廠家認為造氣是龍頭把精力都放在造氣上而沒有很好地把原料管理好，使得企業(yè)經濟效益大幅度下滑，而企業(yè)只認為是造氣技術落后，盲目改造造氣爐或引進國外造氣技術，使得企業(yè)越陷越深，不能自拔。

上述觀點是我經過幾年在造氣生產中摸索的一點看法，有一些觀點僅供大家討論。