2008年中3000新型煤氣爐投入使用,標志著煤氣爐在發(fā)展過程中,走過一個新的里程碑。煤氣爐每擴大一次都促進小氮肥向前發(fā)展,煤氣爐越大,產量越高,效益越好。但是,煤氣爐的發(fā)展決定于爐箅的發(fā)展,沒有新型爐箅就沒有新型煤氣爐。因此,爐箅的發(fā)展是煤氣爐的發(fā)展關鍵。
1 φ1100~φ1500煤氣爐時期的爐柵
原始的小型煤氣爐沒有爐箅,采用的是爐柵。爐柵是用多根圓鋼在爐底平行并列鋪設而成、類似民用煤球爐的爐條,每根圓鋼之間有一定的間隙,此間隙就是空氣和煤氣的通道。排渣時用固定扳手搬動圓鋼端頭方形部位,一根一根來回搖動,將爐條上的灰渣落入爐底灰倉,灰倉中的灰渣適時排出,排渣時間和排渣量主要根據爐下的溫度而定,這種原始的排灰方式無法滿足工業(yè)化生產。因此,這種小煤氣爐很快退出歷史舞臺。
2 φ1980煤氣爐—星形爐箅
星形爐箅每層為五邊形,一層一層重疊在爐箅底座上,爐箅底座卡在灰盤上,隨灰盤轉動,它與灰犁配合將灰渣排入灰斗,實現了自動排渣。這種爐箅比爐柵是一個進步,它在朝工業(yè)化應用前進了一大步。但是它存在很多缺點,易“散架”,布風不均勻易結大塊,無破渣能力,氣體中帶出物多。生產時間短,處理問題時間長。
3 φ2260煤氣爐—LJF均風爐箅
φ2260煤氣爐使用時間最長,從20世紀70年代中期到20世紀80年代末,共使用15年之多,之所以使用時間長,其主要原因是爐箅進展緩慢,在15年中經過三個階段。
3.1 傘形和塔形爐箅
20世紀70年代中期開平氮肥廠研制出六層傘形爐箅,通風面積0.684m2高度1353mm,最大旋轉直徑1620mm。20世紀80年代初,湖南化工設計院研制出塔形爐箅,最大直徑1750mm,通風面積0.758 m2。這兩種爐箅在布風均勻、排渣破渣、降低通風阻力、減少帶出物等方面,比星型爐箅都有很大進步。因此,它在φ2260煤氣爐上應用7、8年時間。
3.2 LZ與均布型爐箅
20世紀肋年代初期,化工部科技局下達任務,清華大學化工系曾先舜教授研制出LZ型爐箅;于此同時,化工部小合成氨設計技術中心站組織,原華東化工學院張成芳教授負責工藝設計,上;ぴO計院進行結構設計,共同研制的徑向均布型爐箅成功應用。這兩種爐箅結構新穎,各據特色,爐箅無論在布風均勻性、排渣破渣,降低氣體阻力,減少氣體帶出物等方面比傘型、塔型爐箅都有較大的進步,爐箅使用性能提高一大步,這種爐箅一南一北,相互競爭不斷提高,各自發(fā)展了許多型號。
3.3 LJF均風爐箅
20世紀80年代末期,河北肥鄉(xiāng)化機廠在LZ的基礎上研制出LJF均風型爐箅,該爐箅特點:將LZ第五層與底座分開,增加一層風道。當時爐膛高徑比小,炭層薄中間風量大易結疤,他們增加這層風道,是降低了中風,增大了邊風,這使爐箅布風更加合理,這一改進使爐箅布風合理均勻,增加通風量,減少結疤,穩(wěn)定爐況,提高煤氣爐產氣量,實現了一爐供三機,這是造氣工人的多年愿望。從1988年到1993年間,LJF型爐箅風靡全國造氣行業(yè),為氮肥行業(yè)做出突出貢獻。它所配套的φ2260煤氣爐,在煤氣爐發(fā)展史上成為一個新的里程碑。
4 DLφ2400煤氣爐—低高度強破渣均風爐箅
LJF型爐箅配套φ2260煤氣爐氣化強度已經達到一個新水平,當時沒有一個新的爐箅能超過它。煤氣爐要發(fā)展,φ2260煤氣爐己發(fā)揮到頂點:必須開辟新路。1990年湖南益陽化機廠開發(fā)的φ2400煤氣爐應運而生,從1990年到1996年這時期中,φ2400煤氣爐成為小氮肥煤氣爐發(fā)展主流。1990年前后,φ2400煤氣爐配套的爐箅是在φ2260爐箅基礎上放大的爐箅,它比較高,上部三層經常容易燒壞,使用壽命只有3~6個月,秦興亞高工針對當時情況研制出低高度、強破渣均風DL-φ2400爐箅。
4.1 DL-φ2400爐箅特點
爐箅高度低,LJF型爐箅破渣是靠爐箅底座和最大層四個角共同完成破渣的,它的最大層上四條筋位置在四條邊中間,只起排渣作用,它與夾套上破渣條不配合,所以無法破渣,DL型爐箅將排渣筋安置在四邊形的四個角上,使其與破渣條配合,排渣筋頭高度160~180mm,這樣爐箅底座可降低150mm,爐箅高度也隨著降低150mm,原φ2260爐箅高1500mm,如果按其比例放大,φ2400爐箅高度>1550mm,現在降低150mm后,DL-φ2400爐箅高度為1400mm。
4.2 強破渣
DL型爐箅18條排渣筋,筋頭向上翹起,爐箅在轉動過程中象一個圓盤耙,將疤塊靶碎排一下。
4.3 布風合理
φ2400煤氣爐高徑比小炭層薄,爐膛中間風量大,易吹翻、結疤,DL型爐箅降低了中風,加大了邊風,使爐內布風更加合理。DL型爐箅配套的φ2400煤氣爐在1990年到1996年期間成為小氮肥主流煤氣爐,推動了小氮肥蓬勃發(fā)展。
5 φ2600—煤氣爐DL六層六邊形爐箅
煤氣爐專家田建安高工與博山化肥設備廠,1993年開始研發(fā)φ2610煤氣爐,1996年在小氮肥行業(yè)開始推廣;秦興亞高工在1995年初研制六層六邊DL-φ2610爐箅,當年6月投入使用。爐箅四邊形改為六邊形,這是爐箅結構的重大改進,它為煤氣爐向大型化發(fā)展奠定了基礎。煤氣爐從φ2400發(fā)展到φ2600,炭層穩(wěn)定是φ2600煤氣爐煤氣爐能否成功的關鍵,炭層不穩(wěn)定,其它布風均勻、排渣、破渣都無從說起,四邊形爐箅四個邊與夾套形成四個大弓形,排灰能力大,容易造成塌炭,灰渣層無法穩(wěn)定。云南某氮肥廠就是典型,該廠燒碳化煤球,使用四邊形爐箅,幾天就蹋炭一次,煤氣爐無法操作,造成產量低、效益差、企業(yè)虧損,改用六邊形爐箅之后,炭層穩(wěn)定,煤氣爐正常生產。六層六邊爐箅使φ2600煤氣爐在小氮肥行業(yè)大力推廣,小氮肥廠產能從年產20~40kt發(fā)展到50~80kt,使小氮肥進入了新的發(fā)展時期。
6 φ2800煤氣爐—七層六邊爐箅
2002年博山化肥設備廠與田建安高工共同研發(fā)φ2800煤氣爐,這一新的煤氣爐,爐膛直徑加大了,炭層提高了。它與φ2600煤氣爐有很大的區(qū)別,φ2600煤氣爐大部分都是在φ2260煤氣爐基礎上改進,爐膛直徑雖加大,但高度基本不變,爐內有效炭層高度較低。低炭層時,爐箅布風是中風小邊風大。現在φ2800煤氣爐有效炭層提高了,在新的工況下,爐箅布風必須改變,如果還是采用六層六邊爐箅,必然是爐膛周圍發(fā)紅,下部結環(huán)形疤上部掛壁。如何解決這一問題,必須從布風理論上去研討。最初,各層布風都是按百分比來布風,后來按布風強度來布風,這兩種方法都無法判定各層風量大小,各層布風是否合理均勻,所以一臺爐箅研制出來后,需要經過多次實用,才能摸索出規(guī)律,將其定型。我們使用布風新方法,能夠使各層布風合理均勻,局部布風量偏大、偏小的問題基本得到解決。使用布風新方法能夠很好解決爐膛內邊壁效應問題。七層六邊爐箅使φ2800煤氣爐走向成功,它成為2004年之后新建煤氣爐的首選爐型,它推動小氮肥行業(yè)向大氮肥行業(yè)發(fā)展。
7 φ3000煤氣爐—八層六邊拋物線形爐箅
湖北枝江三寧化工有限公司新建年產醇氨500 kt裝置,原料為煤棒。采用φ2800煤氣爐需建28臺,采用φ3000煤氣爐計算后只要22臺。采用φ2800爐成熟可靠,采用φ3000煤氣爐可節(jié)約6臺φ2800爐,而且占地面積少,節(jié)省投資。但是中氮廠都紛紛將φ3000爐拆除建φ2650煤氣爐。φ3000煤氣爐能否穩(wěn)定生產,李先云等技術人員經過調研,認為φ3000煤氣爐能否開好關鍵之一在爐箅,他們招標選定邳州市興亞爐箅有限公司負責爐箅研制。秦興亞高工經過反復研究推出八層六邊拋物線形爐箅與之配套。
7.1 八層六邊爐箅特點
(1)爐箅高度比較高,它適合高炭層操作,特別適應燒煤棒。
(2)七層風道布風均勻,適合燒煤棒。
(3)爐箅外形采用拋物線形,它與氣化層曲面相吻合,它適應炭層高度波動。
7.2 使用效果
(1)產氣量高:產氣量每小時9000m3以上,單爐日產合成氨75t。
(2)爐況穩(wěn),易操作:新開22臺爐,18d全部調節(jié)正常。
(3)氣體質量好,下行帶出物少,灰渣殘?zhí)己康,噸氨入爐耗煤棒1470kg。
φ3000煤氣爐應用成功,是煤氣爐發(fā)展史上又一個新的里程碑,為煤氣化行業(yè)節(jié)能降耗開辟了新路,為氮肥行業(yè)向大型發(fā)展奠定基礎。高效、節(jié)能、大型煤氣爐是氮肥行業(yè)發(fā)展的需要,研制新型爐箅是我們的責任,具有中國特色的新型煤氣爐象長江后浪推前浪,永不停息的向前發(fā)展。