煤气发生炉的冷运行、热运行和偏运行及其处理

煤的气化是煤炭转化和合理利用的有效途径之一，符合中国发展洁净煤技术、能源多元化的战略，对中国无论目前和长远都具有重要意义。近年来，加压移动床和气流床、灰团聚流化床和气流床等气化技术都得到了较快发展，目前，常压固定床气化作为中小规模燃料用气主要供气单元，其生产规模、投资成本、建设周期等符合多数冶金、化工、建材和机械等行业的用气要求，应用较为广泛。 按煤气发生炉内生产过程进行的特性区分，其炉内固体物料一般分为五层，即干燥层、干馏层、氧化层、还原层和灰层。其中氧化层和还原层又被统称为气化反应层，氧化层内碳被气化剂中的氧氧化成二氧化碳和一氧化碳，并放出大量的热量，煤气生产的热化学反应所需的热量靠此来维持，氧化层温度一般维持在1100～1250℃；还原层是生成主要可燃气体的区域，二氧化碳与灼热碳起作用，进行吸热化学反应，生产可燃的一氧化碳；水蒸气与灼热碳进行吸热化学反应，生成可燃的一氧化碳和氢气，同时吸收大量的热。炉内各层次的正确维持，特别是氧化层和还原层的温度、高度和均衡度的维持至关重要，否则有可能出现冷运行、热运行或偏运行等不正常炉况，从而影响煤气站的正常生产。 2 发生炉的热运行 2.1 热运行的特征及原因 发生炉的热运行是指发生炉料层温度过高的状态，这里通常是指料层内的火层温度过高及表面层的温度过高的现象。在这种状况下，如果打开炉顶探火孔，炉内红亮，冒出的煤气会自然着火燃烧，炉内气化层结大渣，温度高达1300度，温度很高，如果探钎容易烧断钎子，炉顶外部会出现较高温度，炉内撒煤装置会烧脱落等，化验分析煤气，含二氧化碳比较高，一氧化碳比较低。产生热运行的原因灰层过高，总煤层过低，氧化层（火层）上移，还原层、干馏干燥层几乎没有了，成了大火炉。 当火层温度过高时，则会产生刚下火层的灰渣在灰渣层内结渣现象，这时炉出煤气温度并不能反映炉内火层的温度过高，只有通过测钎及根据排出的灰渣才能反映出来，所以火层温度过高，在正常的层次分布是不易觉察的。另一种热运行的现象，是整个层次向上移，而煤层很薄，这时就显示出料层表面温度很高，随即炉出温度很高。第三种热运行，表现为料层大部分烧穿，火层外露，炉出煤气温度上升很快。热运行的结果，前一种是会因结渣造成恶化，影响下一阶段的生产，后两种则立即反映出煤气质量（发热值）的下降。 2.2 热运行的炉况处理 热运行的特点是一个“热”字，处理热运行要对症后有两种不同的方法。对于前一种火层过高的热运行，应该提高饱和温度，增加气化剂中水蒸气的量，加快水蒸气分解反应，使火层温度降下来；对于后两种料层表面温度过高，则应加快出灰，增加加煤量，提高料层厚度。 由于氧化层结渣，往往会出现偏烧现象，因为结渣的部位煤层落不下来，没有结渣的位下落比较顺畅，如不及时处理，时间一长，就形成顺畅的部位氧化层火旺，结渣部位气流不顺畅，氧化层火不旺，直到出现灭火。产生这种情况注意，要加大饱和温度（蒸汽量），降低氧化层温度，用粗30mm钢钎打碎熔渣，同时转动灰盘，挤压小块灰渣出炉外。如果炉内灰渣太大，用粗钎打不碎，就必须进行停炉处理。否则将会损坏炉篦等设备，造成较大损失。 3 发生炉的冷运行 3.1 冷运行的特征及原因 发生炉的冷运行，是指发生炉的料层处于低温状态，这种现象和热运行的状态也有不同之处，热运行时有时内热外冷（指火层温度很高，而表面温度不高），有时是整个料层温度高，而冷运行是整个料层温度低。冷运行的煤气发生炉，从探火孔观察炉内黑色稍有红色，钎探根本测不出氧化层或不明显。化验煤气中一氧化碳和氢含量都很低，而水份含量较高。 产生冷运行的原因饱和温度过高由于饱和蒸汽过量进入炉底至氧化层，使氧化层的温度下降，而且二氧化碳量低，没有足够的温度进行还原反应，水蒸汽在氧化层得不到分解，更谈不上和炭进行合成反应。至使煤气中二氧化碳含量高，一氧化碳含量低，含水份多。由于氧化层温度低，大量煤块没有气化，没有气化的炭约占20%以上，有些达到30%，浪费非常惊人。在冷运行时，首先是氧化层温度过低，氧化反映不剧烈，然后是还原反应也随之减弱，在这时往往上面的煤层较厚，又吸取了大量的热量，最后导致炉出煤气温度的下降。冷运行归根到底一句话，就是没有达到完全的气化，所以冷运行的结果就是煤气的质量（热值）的下降。冷运行严重时会造成部分区域内火层温度逐渐下降，最后到达部分区域完全不能起氧化反应，直至部分火层熄火的结果。 3.2 冷运行的炉况处理 冷运行多数是在空气流量下降，而饱和温度的调节未及时跟上，加煤仍继续如初，尤其在煤的水分含量较高时，就会渐渐转入冷运行状态。要克服冷运行状态，首先就是调低饱和温度，同时降低料层，使火层温度渐渐上升，最后恢复到正常状态。 4 发生炉的偏运行 4.1 偏运行的特征及原因 偏运行习惯上称为偏炉，顾名思义，这个“偏”就是指料层的各个区域温度有差异，有以下几种现象：有的是半边冷，半边热；有的是一部分区域冷，一部分正常状态；有的是一部分区域热，一部分区域正常状态；有的是中心热，边缘冷；有的是边缘热，中心冷；有的是中心与边缘热，中间环形带冷；有的是中心与边缘冷，中间环形带热。偏炉多数产生于下列几种原因： （1） 由于出灰机构先天性的缺陷造成，往往在大灰刀前火层上移，大灰刀之后出现火层下降，情况剧烈时，一侧造成表面冒火，另一侧造成火层落底。 （2） 由于空气流量与加煤机构的性能不适应，在小流量时，往往边缘温度低，而中心温度高。在大流量时则往往造成边缘温度高。 （3） 由于煤的粒度也会造成偏炉，当使用较小颗粒煤时，中心加煤多，中心温度低，边缘温度。当使用煤的粒度过大时，则造成中心温度高，边缘温度低。 （4） 由于结渣，且渣块大，影响该部分的料层上升，造成偏炉。 （5） 由于出渣不当，高速度大灰量的出渣，造成大灰刀后局部区域火层落底而偏炉。 4.2 偏运行的炉况处理 解决偏运行的问题是对症下药，应当避免长时期的大流量生产或长时期小流量生产，对出灰机构的问题应以调节分布在四周的小灰刀长度和宽度来调节其出灰的均匀性，对于加煤机构中分煤板可根据不同的块度及常用流量进行适当的修改，对于加煤应根据料层各区域的温度分布情况分别判定给予加煤或不加煤，多加煤或少加煤，对于出灰要绝对防止快出、猛出，应积极推行小循环出灰法。 同时，偏炉时还要有赖于人工操作，即在表面温度高处应多打钎，表面温度低处应多捅钎，对于有结渣，特别是严重结渣的部位应及时处理结渣。 偏炉有时也会顺着灰盘转动的方向移动，这主要是在有大渣块的情况下，由于大渣块在底座和炉裙之间，不易打碎，故渣块被挤压传动，渣块上面总存在着低温区，而两侧通风特别强而形成高温区。