摘要：小化肥進(jìn)入新世紀(jì)，煤氣發(fā)生爐的工藝設(shè)備已進(jìn)步到更加科學(xué)合理的高效化，原料也形成品種多樣化。經(jīng)過(guò)不斷的探索，業(yè)內(nèi)對(duì)高產(chǎn)出低消耗積累了不同的豐富的成熟經(jīng)驗(yàn)。
但對(duì)這些經(jīng)驗(yàn)的應(yīng)用，不能照搬，要結(jié)合廠情加一區(qū)別靈活運(yùn)用。高氣化層溫度、低出氣溫度、低殘?zhí)柯适切率兰o(jì)進(jìn)一步節(jié)能降耗，提升企業(yè)效益的主要目標(biāo)。
1.不同原料炭層的選擇
1.1.炭層的選擇準(zhǔn)則是，高炭層、高蓄熱量、高氣化強(qiáng)度、高產(chǎn)出低消耗的生產(chǎn)模式。由于原料理化特性的多樣化和各企業(yè)工藝設(shè)備不盡一致的多樣化，要求一個(gè)模式生產(chǎn)，根本不可能也不科學(xué)。所以企業(yè)只能結(jié)合自身特點(diǎn)量體裁衣。一般講用優(yōu)質(zhì)塊煤的企業(yè)，可選高炭層操作，物料層的高度控制在3.6～3.8米（以灰盤(pán)往上計(jì)，下同）。因?yàn)閮?yōu)質(zhì)塊煤的固定炭高、灰熔點(diǎn)高、化學(xué)活性好、透氣性好等許多優(yōu)點(diǎn)，對(duì)高炭層、高蓄熱量、高氣化強(qiáng)度比較適宜。相反劣質(zhì)煤，灰份多熔點(diǎn)低、活性差等不利高溫因素多，只能控制比優(yōu)質(zhì)塊煤略低，保持在3.4～3.6米的中炭層操作，這樣可保持爐況的長(zhǎng)期穩(wěn)定。
用粉煤成型制氣的企業(yè)，又由于型煤的冷熱強(qiáng)度低，入爐易于粉化，床層阻力不均，高溫易結(jié)疤的特性，炭層只能控制在3.2～3.5米較低的條件下氣化。這是避其所短，盡其發(fā)揮為我所用的生產(chǎn)模式。另外煤球的特性雖和煤棒相同，但粒度均勻透氣性好是其優(yōu)點(diǎn)，炭層可以控制比煤棒高一些的中炭層為合理。
1.2.以小粒煤為原料的企業(yè)，由于籽煤氣化比表面積大是其優(yōu)點(diǎn)，粒度小床層阻力大，炭層只能以中炭層控制為合理，過(guò)高過(guò)低都不宜。高炭層操作的3.8米和低炭層的3.2米，都是目前條件下的臨界點(diǎn)。3.8米的炭層如果再升高若干，吹風(fēng)率只會(huì)降低不會(huì)再升高，3.2米以下只能是低產(chǎn)出高消耗的結(jié)果。所以都要以科學(xué)的態(tài)度對(duì)待炭層高低的選擇。選擇不當(dāng)，效果大減。
2.不同原料品種爐溫的選擇
2.1. 煤氣發(fā)生爐溫的選擇準(zhǔn)則是，高氣化層溫度，低的上下行兩端出
氣溫度，達(dá)到碳的轉(zhuǎn)化率最高，煤氣發(fā)生爐熱效率高效化為目標(biāo)。
2.2.固定床間歇法氣化的煤氣發(fā)生爐，對(duì)煤質(zhì)理化指標(biāo)中的灰熔點(diǎn)要求
苛刻。要求達(dá)到爐內(nèi)氣化層溫度最高，必須依據(jù)入爐原料品種來(lái)確定。高于灰熔點(diǎn)T2溫度多數(shù)在1300℃以上，其它產(chǎn)地的白煤都不會(huì)超過(guò)山西白煤的灰熔點(diǎn)。只有寧夏塊煤熔點(diǎn)較低T3溫度在1200℃以下。制成的型煤T2溫度在山西和寧夏煤之間。
2.3.煤的灰熔點(diǎn)溫度對(duì)氣化層溫度的確定非常重要，但還要與循環(huán)階段 中的上下吹百分比時(shí)間的分配（下吹占循環(huán)時(shí)間的45～50%），及上下吹蒸汽流量的分配密切相關(guān)。在這些指標(biāo)的分配上要求下行溫度高于上行溫度。上行溫度宜≤200℃，下行溫度≥300℃，上行加下行的總和控制在500℃左右。
這是最佳的選擇，對(duì)不同原料也是比較適宜的選擇。另對(duì)型煤的下行溫度也
可控制略于高上行溫度，只是氣化層位置控制在中部不能偏下。
2.4.要求使?fàn)t內(nèi)燃料蓄熱能力最大，氣化層溫度最高，在不過(guò)多的超過(guò)
原料煤T3溫度的條件下，合理調(diào)配風(fēng)量風(fēng)壓致關(guān)重要。對(duì)一些固定炭高、灰熔點(diǎn)高、化學(xué)活性好的優(yōu)質(zhì)原料塊煤，可采用大風(fēng)量、高風(fēng)壓（＞2800mmH20）強(qiáng)風(fēng)短吹的方法，以求獲得最大化的半水煤氣產(chǎn)量。相反，對(duì)一些熱穩(wěn)定差、灰份大、灰熔點(diǎn)低、活性差的劣質(zhì)原料，只能是大風(fēng)量、低風(fēng)壓（2650mmH20），弱風(fēng)長(zhǎng)吹的方法獲得比較滿意的半水煤氣產(chǎn)量。
型煤的特性只能列入劣質(zhì)煤類，按后一種方法對(duì)待。其次是籽煤，其特性介于優(yōu)質(zhì)塊和型煤之間，風(fēng)量風(fēng)壓的選擇可按“強(qiáng)風(fēng)短吹”的優(yōu)質(zhì)塊煤對(duì)待。只是炭層控制要以中炭層為主，但它的產(chǎn)氣能力低于一般塊煤。
3.不同原料循環(huán)時(shí)間的選擇
3.1.循環(huán)時(shí)間選擇的準(zhǔn)則是，爐溫波動(dòng)小，氣體帶出熱損小，熱平衡效
果好，產(chǎn)氣量大，反焦少，爐況相對(duì)長(zhǎng)期穩(wěn)定是其最佳目標(biāo)。
3.2.固定床間歇法制氣，五個(gè)階段組成一個(gè)循環(huán)周期，周而復(fù)始的連續(xù)
進(jìn)行，這是間歇法氣化法的一個(gè)最大特點(diǎn)。循環(huán)時(shí)間從上世紀(jì)六七十年代的180秒到八九十年代的150秒，經(jīng)過(guò)幾次演到目前的140秒以下并呈多樣化。由于原料煤的多樣化，企業(yè)為了獲取最大收益，把循環(huán)時(shí)間縮減到適合入爐原料煤特征的合理程度，這是一種科學(xué)的進(jìn)步。
3.3.不同原料煤究竟循環(huán)時(shí)間多長(zhǎng)為科學(xué)合理。一般講，優(yōu)質(zhì)塊類，煤的有效成分高，化學(xué)活性好，有利于高溫氣化因素多，催化劑滲透性好，內(nèi)擴(kuò)散速度快，循環(huán)時(shí)向可選擇短一些，一般為120～130秒為適宜。
相反劣質(zhì)煤他的理化特征和優(yōu)質(zhì)塊煤相反，特別是灰份大，使得催化劑滲透能力降低，內(nèi)擴(kuò)散速度比較慢，循環(huán)時(shí)間短的情況下，使一些沒(méi)被氣化剝離完全的炭柱隨灰渣被排出爐外。常見(jiàn)的劣質(zhì)煤所下灰渣塊中包容的黑炭粒和散炭粒很多，就證明了此點(diǎn)。所以對(duì)劣質(zhì)煤而言，循環(huán)時(shí)間宜選擇128～138秒為適宜，使之達(dá)到有效炭轉(zhuǎn)化率最高，灰渣中殘?zhí)孔畹偷男Ч?/SPAN>
3.4.型煤和籽煤的理化指標(biāo)和劣質(zhì)煤類似，但他的物化特征又有不同，熱穩(wěn)定性差、冷熱強(qiáng)度低、籽煤又床層阻力大等不適宜長(zhǎng)循環(huán)。這只能避其所短、揚(yáng)其所長(zhǎng)，選120～130秒之間的循環(huán)時(shí)間較為合理。至于120秒以下循環(huán)時(shí)間可否選擇，筆者認(rèn)為弊大于利、不適宜、不可選擇為好。
4.不同原料蒸汽用量的選擇
4.1.蒸汽是煤氣發(fā)生爐制取半水煤氣的氣化劑之一。其用量準(zhǔn)則是：保
持爐內(nèi)燃料層每個(gè)循環(huán)中吹風(fēng)和制氣兩大階段的熱平衡，要求蒸汽分解率最高，產(chǎn)氣量最好，爐況穩(wěn)定是其最高目標(biāo)。但蒸汽品位的高低對(duì)上述要求達(dá)到的效果有直接的影響，所以應(yīng)盡量使用250℃以上高品位的過(guò)熱蒸汽為最理志。
4.2.大家知道煤氣發(fā)生爐的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是靠空氣，蒸汽兩大氣化劑維持煤化爐正常生產(chǎn)的。任何一種氣化劑的失調(diào)，都會(huì)造成輕則爐況波動(dòng)大，重則結(jié)大疤或低溫過(guò)氧使煤氣爐無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)下去。有了爐溫如何恰到好處的把蒸汽調(diào)配到位，保證煤氣爐高效化的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，確是一件不易之事，加上原料和蒸汽可變性大，爐內(nèi)的氣化反應(yīng)激烈又相當(dāng)復(fù)雜舜變。目前直測(cè)爐內(nèi)氣化層溫度的技術(shù)還沒(méi)有攻破，還是靠間接的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的積累，這種見(jiàn)解數(shù)據(jù)基本上也能恰到好處的調(diào)配蒸汽合理用量。
4.3.目前原料的多樣化，蒸汽的調(diào)配，各企業(yè)都積累了相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn)。按原料理性質(zhì)講，優(yōu)質(zhì)煤有利于氣化的因素多，可以維持較高溫度的平衡反應(yīng)（氣化層溫度≤1300℃），蒸汽用量宜小，以求獲得最大化的蒸汽分解率和最高的半水煤氣產(chǎn)物。相反劣質(zhì)類的原料，由于不利高溫平衡反應(yīng)的因素較多，且成渣塊而且量大，只能舍其優(yōu)而求其次，維持較低一點(diǎn)溫度的平衡反應(yīng)（氣化層溫度≤1200℃）蒸汽用量宜大，可以獲得比較滿意的半水煤氣產(chǎn)物。
4.4.型煤的物化特征和劣質(zhì)煤相同，也只能按劣質(zhì)煤的氣化反應(yīng)對(duì)待。籽煤粒小、阻力大是其缺點(diǎn)、比表面積大、介質(zhì)滲透和擴(kuò)散快是其優(yōu)點(diǎn)。所以蒸汽用量應(yīng)介入優(yōu)質(zhì)塊煤和劣質(zhì)塊煤之間，即大于優(yōu)質(zhì)小于劣質(zhì)為適宜。
4.5.煤氣發(fā)生爐一個(gè)循環(huán)的熱平衡，除了保持吹風(fēng)強(qiáng)度的高效化外，還要上下吹百分比科學(xué)合理分配和上下吹蒸汽用量和合理調(diào)配。按照最新氣化理念，下行溫度應(yīng)高于上行溫度的基本準(zhǔn)則，結(jié)合不同原料特性進(jìn)行科學(xué)合理調(diào)配，一般講，下吹蒸汽用量伐門(mén)的開(kāi)啟度大于上吹開(kāi)啟度10～30%，優(yōu)質(zhì)原料取高值，劣質(zhì)原料取低值。
5.混燒原料條件的選擇
5.1.混燒原料是多種煤種情況下的混合。一是粒度大小不一，戲稱四世
同堂；二是優(yōu)質(zhì)塊煤和劣質(zhì)塊煤的混合；三是高灰熔點(diǎn)和低灰熔點(diǎn)煤的混合；四是小顆粒和型煤的混合。目前使用普遍的是前三種的混合。原則上講這些混合都是不符合固定床間歇法氣化工藝的，是不科學(xué)的。這些混合雖不科學(xué)，小氮肥人取為天下先，卻創(chuàng)造出了奇跡。每一種混合燃燒都積累了成功的經(jīng)
驗(yàn)，并取得了相當(dāng)好的經(jīng)濟(jì)效益。
5.2.混合原料制氣，技術(shù)上取得了突破，經(jīng)驗(yàn)上得到了豐富的提升。但也帶來(lái)了一些難以克服的問(wèn)題。例如塊度四世同堂的混燒，大塊總是燒不透，有效碳不能完全轉(zhuǎn)化。高灰熔點(diǎn)和低灰熔點(diǎn)的煤混燒，也存在氣化不完全，灰渣中黑炭粒多，即返焦多。再如熱穩(wěn)定性差的塊煤和型煤與中小塊混燒，由于在同一溫度下，熱穩(wěn)定性差的煤粉化現(xiàn)象突出，不僅增加了床層阻力不均，而且粉沫隨著氣體被帶出爐外，除塵器灰量增大，造成碳和物料的不平衡。這些問(wèn)題各企業(yè)程度不同的存在，致使消耗會(huì)上升，效益下降。
5.3.混燒已是大勢(shì)，那么如何發(fā)揮好混燒的效果呢？操作條件該如何選擇？筆者認(rèn)為是抓住主要矛盾，有些條件可以選和優(yōu)質(zhì)條件下塊煤相同，如大小不一的塊煤。有些條件卻只能選劣質(zhì)煤相同，如熱穩(wěn)定性不同的煤種。炭層控制仍以保持高炭層，下行溫度高于上行溫度，高蓄熱量為首要，在不過(guò)分追求高爐溫，在灰熔點(diǎn)允許的情況下，還是以適當(dāng)?shù)母邭饣瘜訙囟�。高溫狀態(tài)下可以激發(fā)劣質(zhì)煤的化學(xué)活性，使內(nèi)擴(kuò)散速度加快，氣化反應(yīng)朝著有利的方向發(fā)展，減少副反應(yīng)的生成。半水煤氣數(shù)量和質(zhì)量都得到提高，消耗下降。
5.4.循環(huán)時(shí)間的選擇，不可追求短循環(huán)，也不宜長(zhǎng)循環(huán)，以130秒左右為適宜。大家知道循環(huán)時(shí)間短了，爐溫升不起來(lái)，熱量難以平衡，產(chǎn)氣量低，消耗增加。筆者曾服務(wù)過(guò)河南某廠，燒小粒煤120秒循環(huán)不保壓縮機(jī)供氣量，調(diào)整到128秒后，同等條件下，供壓縮機(jī)氣量富余。又某廠劣質(zhì)塊煤128秒
循環(huán)不保后工序用氣，調(diào)整到136秒后，同等條件下，供氣有余。那么循環(huán)
時(shí)間長(zhǎng)了，熱平衡失調(diào)，帶出熱量多、熱損大、消耗上升。
相反循環(huán)時(shí)間與煤質(zhì)不符而過(guò)短，熱量難以平衡，同樣消耗增加。又如蒸汽用量；下吹用量宜大于上吹15～20%。若是劣質(zhì)煤用法上取“上強(qiáng)下弱”，時(shí)間上取“上短下長(zhǎng)”。吹風(fēng)時(shí)間可在20～25%之間選取，仍以“強(qiáng)風(fēng)短吹”為首選。總之，各種指標(biāo)以符合原料特性，才是最佳之選。
結(jié) 語(yǔ)：
固定床間歇法氣化，對(duì)原料煤的要求多且苛刻。目前各企業(yè)造氣用煤質(zhì)量普遍較差又非常的不穩(wěn)定，可變性大，這些因素存在都為造氣的高產(chǎn)低耗增加了難度。隨著時(shí)代的前進(jìn)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，把用好劣質(zhì)煤和型煤制氣的不利因素最大化的降低。小氮肥人打破舊的傳統(tǒng)觀念，對(duì)爐徑進(jìn)行擴(kuò)大、增高、系統(tǒng)降阻，采用高效風(fēng)機(jī)和高效爐箅。運(yùn)用低上行溫度、高的下行溫度，適宜的短循環(huán)等等一系列有效措施，建立起一套比較成熟完善的造氣制氣技術(shù)新理念。使煤氣發(fā)生爐生產(chǎn)量和質(zhì)量產(chǎn)生了一次飛躍。這就是小氮肥人創(chuàng)造的“國(guó)外沒(méi)有，世界第一”的輝煌業(yè)績(jī)。
造氣新的理念已經(jīng)形成和建立，但在掌握和運(yùn)用上差別還很大，一廠一情還比較突出。一些企業(yè)至今仍沒(méi)有跳出老傳統(tǒng)觀念，對(duì)新時(shí)期，新技術(shù)的認(rèn)識(shí)還不到位。仍在沿用著落后的工藝低效能的設(shè)備，尤其是風(fēng)機(jī)和爐箅。又如筆者曾見(jiàn)到一些企業(yè)，造氣的爐溫仍在應(yīng)用著上行爐溫高于下行溫度的傳統(tǒng)方式。雖說(shuō)有些企業(yè)的煤耗不高，效益也不錯(cuò)，但這與合成后工段的能量有關(guān)。單衡量造氣可以說(shuō)是低效的，造氣應(yīng)有的和潛在的能力沒(méi)有最大化的發(fā)揮。
造氣原料煤質(zhì)量降低，又呈多樣化，已成定勢(shì)。但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的探索，積累了很多有益的成熟的經(jīng)驗(yàn)，為企業(yè)增效找出了一條新路子。筆者根據(jù)這些經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行膚淺的歸納總結(jié)，并結(jié)合自己的親身體會(huì)，提出了上面敘述的不同原料，應(yīng)如何選擇不同的有效方法，使之適合原料特性；為企業(yè)創(chuàng)造出更好的經(jīng)濟(jì)效益。但這些不同的選擇也只能是粗線條的，由于小氮肥企業(yè)造氣情況千差萬(wàn)別，很難適合每個(gè)企業(yè)的細(xì)化。企業(yè)一定要結(jié)合自身不同特點(diǎn)，科學(xué)合理的對(duì)待，小氮肥人造氣今后會(huì)創(chuàng)造出更多更好經(jīng)驗(yàn)。
