煤氣化技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)化肥行業(yè)的發(fā)展，化肥行業(yè)的重組提升又要求煤氣化技術(shù)提供高效、節(jié)能的新型煤氣爐。我國普遍采用的UGI型煤氣爐，經(jīng)過四十年的不斷改進(jìn)，已經(jīng)成為化肥行業(yè)的主導(dǎo)設(shè)備。如何進(jìn)一步改進(jìn)這種煤氣爐，其中爐箅是關(guān)鍵，只有研制出性能先進(jìn)的爐箅，才能開發(fā)出性能先進(jìn)的煤氣爐，才能為化肥行業(yè)的高產(chǎn)低耗作出貢獻(xiàn)。
1. 爐箅發(fā)展回顧.
爐箅是煤氣爐心臟，沒有性能先進(jìn)的爐箅就沒有性能先進(jìn)的煤氣爐。上世紀(jì)六十年代、七十年代使用星型、傘型、塔型爐箅，布風(fēng)既不合理又無破渣能力。外形偏小，炭層不穩(wěn)，爐況無法穩(wěn)定。所以，那個(gè)年代爐子結(jié)疤是經(jīng)常的，操作工人提出以汗水換煤氣，結(jié)疤打疤，惡性循環(huán)。上個(gè)世紀(jì)八十年代，人們開始對布風(fēng)和破渣進(jìn)行研究，華東化工大學(xué)推出均布型爐箅，清華大學(xué)推出螺旋錐爐箅，肥鄉(xiāng)化機(jī)廠在螺旋錐基礎(chǔ)上研制出LJF螺旋均風(fēng)型爐箅。因此，爐箅性能有了很大提高，結(jié)疤打疤的現(xiàn)象大大減少。上世紀(jì)九十年代φ2400煤氣爐出現(xiàn)，隨之DL低高度強(qiáng)破渣均風(fēng)爐箅出現(xiàn)，這種爐箅總結(jié)了前人的經(jīng)驗(yàn)，把各種爐箅的優(yōu)點(diǎn)吸取進(jìn)來，重點(diǎn)解決布風(fēng)和破渣兩方面問題。布風(fēng)方面是采取降低中風(fēng)增加邊風(fēng)的做法，充分發(fā)揮占爐膛2／3面積的外環(huán)區(qū)的作用，大大提高了煤氣爐的產(chǎn)氣量。在破渣方面采取與布風(fēng)相配的做法。因爐膛外環(huán)區(qū)布風(fēng)量大、爐溫高，所以在爐箅下部第四、第五層排渣筋處采取筋頭向上翹起的做法，以提高破渣能力。采取這兩種做法，爐子結(jié)疤、打疤基本解決，大大減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。上世紀(jì)九十年代中期，φ2600煤氣爐開始使用，φ2600爐箅是在φ2400爐箅基礎(chǔ)放大而設(shè)計(jì)出來的，布風(fēng)和破渣是按φ2400爐箅思路設(shè)計(jì)的。φ2600爐箅最大的改進(jìn)是將四邊形改為六邊形，在爐膛直徑小的時(shí)候，爐箅采取四邊，炭層是可以穩(wěn)定的。當(dāng)爐膛直徑擴(kuò)大到φ2600后，四邊形就不能保證炭層穩(wěn)定，炭層不穩(wěn)爐況就無法穩(wěn)定，因此，六邊形爐箅是φ2600爐箅最大的改進(jìn)。
進(jìn)入二十一世紀(jì)，φ2800煤氣爐開始在河南鄲城化肥廠使用，其爐箅還是采取φ2600爐箅簡單放大，風(fēng)的分布不合理，因該煤氣爐高徑比大、炭層厚，這種六層爐箅尚能維持生產(chǎn)，但大直徑煤氣爐的優(yōu)良性能沒有充分發(fā)揮出來。2003年9月初去鄲城化肥廠參觀，看到的是停爐處理結(jié)疤，看來六層爐箅不適φ2800煤氣爐。
為什么六層爐箅不適合φ2800煤氣爐？我們進(jìn)行了深入分析：我們現(xiàn)在使用的塔型爐箅，各層風(fēng)道都是同心圓環(huán)，煤氣爐直徑越大，各風(fēng)道形成的圓環(huán)間隔就越大。各層風(fēng)道是對入爐風(fēng)的第一次分布，灰渣是對風(fēng)的第二次分布，各風(fēng)道間隔越小，風(fēng)的第二次分布越均勻；各風(fēng)道間隔越大，風(fēng)分布越不均勻，因風(fēng)量大小形成爐溫不均勻，形成高溫環(huán)區(qū)與低溫環(huán)區(qū)相間隔分布，當(dāng)高溫區(qū)超過灰熔點(diǎn)時(shí)，就容易造成結(jié)疤。這就是同樣是六層結(jié)構(gòu)，為什么φ2600爐箅不易結(jié)疤，φ2800爐箅容易結(jié)疤原因。
六層結(jié)構(gòu)爐箅不適應(yīng)φ2800煤氣爐，因此，必須采用七層結(jié)構(gòu)，七層結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是布風(fēng)。六層爐箅布風(fēng)我們從八十年代研究將近二十年，對其規(guī)律基本掌握。七層爐箅如何控制中風(fēng)與邊風(fēng)，中風(fēng)小了煤氣爐發(fā)氣量小，中心大了能將整個(gè)爐膛結(jié)死；邊風(fēng)小了，灰渣殘?zhí)扛�；邊風(fēng)大了，造成掛爐。按照六層布風(fēng)規(guī)律去摸索，大約幾次甚至十幾次才能成功，但鄲城化肥廠要求我們必須一次成功。按傳統(tǒng)布風(fēng)是不可能的，我們采取按布風(fēng)強(qiáng)度布風(fēng)這一新的布風(fēng)理念，基本上做到合理布風(fēng)。布風(fēng)要求合理，爐箅各層出來的風(fēng)要求均勻，如何做到出風(fēng)均勻，這是研制新型爐箅關(guān)鍵。我們用出風(fēng)在爐膛內(nèi)形成的環(huán)區(qū)寬度來檢驗(yàn)爐箅出風(fēng)是否均勻，由于我們采用布風(fēng)新理論，所以φ2800爐箅在河南鄲城化肥廠一次獲得成功。他們反映該爐箅布風(fēng)合理，爐況穩(wěn)定，產(chǎn)氣量大，破渣能力強(qiáng)，上、下吹帶出物少，灰渣殘?zhí)康�，煤種適應(yīng)性強(qiáng)。
2.爐箅應(yīng)用新技術(shù)——新型爐箅
2.1錐筒形爐箅
錐型煤氣爐與直筒形煤氣爐最大的區(qū)別是夾套是錐形的，夾套上部直徑小，下部直徑大。它的優(yōu)點(diǎn)是炭層下降順暢，但也要防止流生。錐型爐爐箅一要解決爐箅布風(fēng)，二要防止流生。錐型爐爐箅與直筒夾套使用的普通爐箅相比邊風(fēng)要小，才能保護(hù)爐膛周邊不發(fā)紅，夾套上部不掛爐。錐型路易流生，要解決大爐箅承托炭層的能力，減少排灰面積。這樣錐型爐爐況穩(wěn)定性好，無吹翻、、風(fēng)洞、偏流、掛爐等現(xiàn)象，炭層下降平穩(wěn)，操作彈性大，煤種適應(yīng)性強(qiáng)。
2.2.低高度爐箅
全國φ2800以下煤氣爐總數(shù)約1萬臺(tái)，其中φ2600煤氣爐約7000多臺(tái)，這7000多臺(tái)煤氣爐中，一半以上是φ2260煤氣爐改造而來的。這一部分煤氣爐高徑比小，爐內(nèi)的炭層薄，操作彈性小，產(chǎn)氣量低，針對這一情況設(shè)計(jì)出低高度爐箅，很多廠家已經(jīng)使用。低高度爐箅以內(nèi)風(fēng)道通風(fēng)面積為主，內(nèi)外風(fēng)道面積之比更合理。由于爐內(nèi)炭層薄，爐箅上部一、二、三層通風(fēng)面積減小，因而上三層風(fēng)道間隙降低，爐箅高度比普通爐箅低
2.3專用爐箅
長期以來，煤氣爐都使用通用型爐箅，人們希望一種爐箅是萬能的，什么煤都能燒，通用型爐箅各種煤都要兼顧，爐箅的特點(diǎn)就不能充分發(fā)揮。使用通用型爐箅，操作方法、工藝指標(biāo)必須圍繞爐況來調(diào)節(jié)，實(shí)際上是圍繞爐箅來調(diào)節(jié)，使用通用型爐箅往往是產(chǎn)氣量低消耗高。大家可以回憶，七十年代前噸氨消耗2噸以上，八十年代1.5噸左右，九十年代消耗1.3噸左右，現(xiàn)在降到1.2噸以下。爐箅技術(shù)含量越高，消耗越低。由于技術(shù)進(jìn)步，現(xiàn)在能夠根據(jù)煤種、煤質(zhì)、粒度大小風(fēng)機(jī)、風(fēng)量、風(fēng)壓、加焦方式等設(shè)計(jì)出專用爐箅，使用專用爐箅爐況更穩(wěn)、消耗更低。專用爐箅大概分以下幾種：煤球、優(yōu)質(zhì)塊煤、焦炭、劣質(zhì)塊煤、煤棒、小粒煤、蘭炭（半焦）。其中二~三種可以兼顧，如優(yōu)質(zhì)煤、焦炭、煤球三種可以兼顧，煤棒、劣質(zhì)煤兩種可以兼顧，小粒煤和蘭炭也可兼顧。
2. 爐箅發(fā)展方向
小氮肥廠從小而窮走上了發(fā)展壯大之路，由過去每廠3—5臺(tái)，發(fā)展到30—50臺(tái)，煤氣爐多了，檢修任務(wù)重了，如何延長爐箅的使用壽命是各個(gè)企業(yè)急需解決的大事。
對于提高爐箅壽命各廠采取了不少做法，有的加錳、鉻等金屬，有的采用球墨鑄鐵，有的采用活動(dòng)的破渣筋，但效果都不能令人十分滿意。因此，有的人又建議采用中氮肥廠φ3000系列爐箅全鑄鋼材質(zhì)。φ2000系列鑄鐵爐箅價(jià)格2～3萬元，φ3000系列全鑄鋼爐箅價(jià)格6～8萬元，這么高的價(jià)格小氮肥廠是承受不了的。如何解決這一問題，我通過近三年的探索，認(rèn)為采用鑄鋼與鑄鐵組合爐箅是解決爐箅質(zhì)量和價(jià)格的最好辦法。我們利用鑄鋼件的抗裂耐磨性能，又利用鑄鐵件耐熱不變形價(jià)格低的特點(diǎn)，把鑄鋼與鑄鐵的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來。爐箅價(jià)格只要增加15%約3000元，使用性能可增加一倍，真是做到事半功倍的效果。
3.1鑄鋼與鑄鐵組合爐箅的特點(diǎn)：
爐箅上部一、二、三（七層爐箅第四層）及底座采用鑄鐵，這幾層磨損量少，爐箅上部主要是受熱，而鑄鐵受熱不變形；爐箅底座一般壽命5年以上，使用鑄鐵價(jià)格便宜。這充分發(fā)展鑄鐵材質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。
鑄鋼件的抗拉強(qiáng)度400～450比鑄鐵120～160高3～4倍，它的伸長率18%～25%。耐冷熱急變性能比鑄鐵好得多，最大的特點(diǎn)能焊接，鑄件上有裂紋可以補(bǔ)焊，所以鑄鋼件一是不容易裂，二是即使裂開也可以焊接。
鑄鋼比重7.8，金相組織結(jié)構(gòu)密實(shí)，鑄鐵比重約7.0，金相組織結(jié)構(gòu)疏松，鑄鋼的抗拉強(qiáng)度是鑄鐵抗拉強(qiáng)度的3～4倍，金屬材質(zhì)抗拉強(qiáng)度越高，鑄件的耐磨性越好，這就是φ3000系列爐箅為什么使用鑄鋼材質(zhì)的主要原因。
爐箅最易磨損部分是破渣角，鑄鋼件具有可焊性，因此在破渣角處焊耐磨合金，可使?fàn)t箅使用壽命延長3～6個(gè)月，我公司生產(chǎn)的φ3000系列爐箅破渣角焊耐磨合金，已有6年多歷史了，焊耐磨合金可延長使用壽命已在中氮肥廠普遍認(rèn)可。
3.2.經(jīng)濟(jì)效益
使用鑄鋼鑄鐵組合爐箅，投入只增加15%，每臺(tái)多花3000元左右，使用壽命可提高一倍，煤氣爐少停爐大修一次，直接經(jīng)濟(jì)效益3～5萬元，間接經(jīng)濟(jì)效益：大修一次3～5天，每天按60噸氨，100噸尿素計(jì)算，影響尿素產(chǎn)量300～500噸，價(jià)值50～80萬元。
3.3.應(yīng)用情況
1.福建永安化肥廠2002年7臺(tái)煤氣爐燒炭化煤球，一年使用15臺(tái)爐箅，不僅維修費(fèi)增加，維修量更是承受不了。2002年12月招標(biāo)，中標(biāo)條件：一是保障生產(chǎn)，二是使用壽命一年以上。我公司中標(biāo)后，采用鑄鋼與鑄鐵組合爐箅供其使用，第一臺(tái)使用十五個(gè)月，比鑄鐵爐箅壽命提高一倍多。從此永安化肥廠一直由我公司供應(yīng)鑄鋼與鑄鐵組合爐箅至今�，F(xiàn)在φ2800爐箅使用鑄鋼與鑄鐵組合爐箅是最佳選擇。
2.山東德州化肥廠2003年起使用鑄鋼與鑄鐵組合爐箅至今，爐箅使用壽命提高一倍以上，提高煤氣爐的運(yùn)轉(zhuǎn)周期。
