煤氣發生爐
熱效率利用提公升技術改造方案
編制：阮永剛
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日期：2023年7月5日
一、現狀
1、我公司氣化廠固定床間歇式氣化爐為典型的中氮流程，其下行煤氣溫度介於270℃——300℃之間，主要由co2 、co 、o2 、h2 、ch4 、n2所組成，下行煤氣顯熱末經任何熱熱**而直接進入洗氣箱。造成洗氣箱洗滌迴圈水溫高。環境溫度27℃時，洗氣箱洗滌水溫平均在62℃左右。
洗滌效果差，同時半水煤氣溫度高。
2、6月14日，氣化廠利用2#煤氣爐熄火的機會，對2#煤氣爐進行內防流板的改造，主要在夾套壁上下各增加一圈內防流板，6月18日對2#煤氣爐投放冷渣進行了冷態試驗，裝渣至風帽上300mm的高度，當風量加至27000m3/h,風帽處吹通，其餘地方氣流均穩定，因而決定再進一次提高炭層300mm左右進行操作，其中大焦爐炭層高度已提到上氣道出口下沿，現整個炭層高度為2700mm,煤氣爐上行煤氣溫度各爐均下降了50-80℃，降至410℃以下，煤氣爐的熱效率得到一定程度的提高。從此看出，提高炭層可提高煤氣爐的熱效率。吹風階段氣體成份見表1。
（1#、8#、11#、12#大焦爐，7#返焦摻燒爐）
表二 從表二中可看出，本次提高炭操作，吹風阻力增大，因而老造氣的煤氣爐氣化過程中co2的還原反應比末提炭層前增強，新造氣變化不大。造成這種差異的原因是：新造氣空氣總管管線短，入新造氣的一次風壓頭高於入老造氣的一次風壓頭。
此外，對於老造氣提高炭層操作帶來吹風階段後期co公升高而造成炭損的問題，可考慮降低吹風阻力來解決，因而在建三廢混燃爐時，吹風氣**管的配置要考慮盡量降低吹風阻力，三廢混燃爐引風機的選擇可配大一點。
老造氣的煤氣爐吹風階段後期co的增高，這是一弊，但是上行煤氣溫度得以下降，這是煤氣爐熱效率提高的又一表現，但是本次提炭層是弊大於利還是利大於弊。 還需通過進一步的熱量平衡計算。上行煤氣溫度下降50-80℃，按經驗計算：
每降10℃，原焦耗降低1.7kg計算，提高炭層高度後，原焦耗降低8.5-13.
6kg/t,而吹風階段後期co公升高的炭損：
3、現煤氣爐炭層已到達上氣道下沿，提高炭層操作已不可能，因而需對煤氣爐進行改造，為提高炭層創造條件。
二、專案實施的必要性：
1、能進一步降低合成氨原焦耗，提高炭層操作可進一步降低吹風階段的熱損失，同時系統性進行空氣流量及流速的配套調整，抑制co2的還原反應，提高吹風效率，從而降低吹風階段焦炭的熱損。
2、從省外氣化技術的發展來看：採用自動加料方式、炭層高度、氣化層位置、灰渣層厚度、煤氣爐負荷等選擇控制較為合理的廠家，爐頂、爐底出氣溫度之和已小於460℃，噸氨耗原焦已控制在1100左右，可見，下行煤氣溫度與上行煤氣溫度之和的大小與噸氨耗原焦的水平直接相關，因而通過在對煤氣爐進行改造，是進一步降低合成氨原焦耗的必經之路。
3、隨著提高炭層操作後，上行溫度降低，煤氣爐自產蒸汽下降，通過**下行煤氣的的顯熱，可進一步降低合成氨蒸汽消耗。通過計算，按六機生產狀況下，開六臺煤氣爐計算，**下行煤氣顯熱後，每小時可轉化為蒸汽3. 6噸，每噸氨可降低蒸汽消耗近200kg。
4、在氣化反應過程中，蒸汽用量過大，大量末分解蒸汽帶走了爐內熱量，使氣化層溫度下降，氣化效率降低，浪費蒸汽的同時，並使洗氣箱、洗滌塔增加了熱負荷，煤氣溫度相應增高。而影響蒸汽分解率的主要因素；氣化層的溫度和厚度；制氣時的蒸汽流速；爐上、爐下「死空間」（φ3000爐50m3）；入爐蒸汽的溫度。
三、改造目的
1、全部改造完成後，合成氨原焦耗下降20-30kg ,合成氨耗蒸汽下降200kg 。
2、改造後煤氣爐氣化均勻，返焦下降2個百分點，蒸汽分解率提高到58%（原為52%）。
3、減少煤氣爐「死空間」40m3,加快氣化劑的反映速度，減少蒸汽損耗，提高半水煤氣品質。
4、**下行煤氣顯熱，增加廢熱鍋爐自產蒸汽。
四、改造內容
1、爐口加高1200mm,自動加焦機軌道車高度相應公升高，並對加焦機各部進行支撐。
2、自動加焦機加料直接從各爐倉口接至加焦機插板閥。
3、上氣道出口改至爐加高短節中引出，出口接一座板閥（上行煤氣出口閥）；原上氣道出口從爐體上部封死，並砌築耐火磚。
4、上行煤氣閥（dn900）採用上進下出式，下部接原燃燒室切線口前。
5、增加下行煤氣閥（dn750），從三叉管處下吹集塵器前引φ806×14鋼製焊接卷管接至現燃燒室中部。通過燃燒室除塵後進廢熱鍋爐，對下行煤氣顯熱進行**。同時燃燒室上部安裝四層現場組裝式折流板，提高燃燒室的除塵效率，減少進入廢熱鍋爐的固體顆粒物，延長廢鍋及後面管道和裝置的執行週期。
6、老造氣洗氣箱增設煤氣總閥（dn750）。吹風氣**管甩頭。
7、配套改造
7．1因爐口加高，煤氣爐點火裝渣時，費工費時，因而需在加焦爐口上部安裝軌道。
7．2吹風閥與下行煤氣閥進行安全聯鎖改造，可利用現三通閥與吹風閥的閥位進行。
三、流程圖如下
四、新增的主要裝置及管道如下：
新增裝置、管道一覽表
改造費用估算：
1、 材料備件費用：12.06萬元
2、 安裝改造費用：按材料費用20%計算為2.41萬元。
合計：14.47萬元
五、效益估算
1、對老造氣7#、1#-4#煤氣爐的下行煤氣顯熱**後，按老造氣開2-3臺煤氣爐的執行方式計算，**下行煤氣顯熱可產生的蒸汽（壓力：0.5mpa）1.
2-1.8t/h,噸氨耗蒸汽可降低100kg左右，蒸汽每噸按100元的價位計算，每年可節約蒸汽成本120萬元。
2、下行煤氣顯熱**後，下行煤氣經洗氣箱洗滌以及進一步降溫。半水煤氣溫度可得到一定程度的降低，對於壓縮機提高打氣量有一定的促進作用。
3、通過改造：煤氣爐下部「死空間」可減少40m3，對於降低蒸汽的損耗，加快氣化劑進入煤氣爐的時間具有一定的促進作用。在一定程度上有效制氣時間相對延長。
同時每個制氣迴圈過程中，「死空間」的減少，進入洗氣箱的蒸汽量減少，也可使得半水煤氣出洗氣箱的溫度降低。
六改造安全措施及執行安全措施
1. 吊裝作業嚴格執行起重作業相關規定。
2. 高空作業搭架子，作業人員系安全帶。
3. 投運後，停車檢修上、下行煤氣管時，需用中壓蒸汽吹掃置換後，方可進行檢修。
煤氣發生爐應急預案
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煤氣發生爐改造參考
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