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1、造气炉返焦量分析一一田守国当今，每一个企业的内部生产考评中，都有造气“灰渣返焦率”这一项考核。然而，有的厂 家一直将造气灰渣的质量用“灰渣返炭率”来评定。这一称谓也并非完全错误，因为煤气发 生炉确实有排出来“炭”的时候，而这只能是炉内工况极不正常的条件下才会出现。要搞好 造气的管理和正确考核，必需先搞清“返焦”与“返炭”的不同点，才能更细致、更准确的 去分析问题。1 “返焦”与“返炭”的根本区别返焦是煤气发生炉正常操作运行中的必然产物，因为固态出渣的UGI固定床间歇式煤 气发生炉，整体配套的设计条件，就决定了排渣中必然有一定量的煤炭未完全气化，但己经 焦化，这些焦块称之“返焦”。“返焦”在煤气
2、发生炉内由两条途径产生，一是块煤在煤气发生炉内，经过了干馋过程 而焦化，并经氧化层高温气化而残留的焦块。二是由于煤气发生炉炉体下半部分，设置了水 槽式夹套锅炉所致因夹套锅炉的壁冷效应,使煤气发生炉内贴近夹套锅炉的边缘区范围内， 气化温度远低于外环区、内环区、中心区（注：炉内四个环区划分：中心区、内环区、夕卜环 区、边缘区），一部分炭块因夹套内壁换热，而形不成高温条件，气化速度慢，气化不完， 因而产生一部分已经焦化的返焦。当然，夹套锅炉这一导热构件在该炉型上是必不可少的。而“返炭”是未经过气化的块煤从排渣口排出或流出，是煤气发生炉内气化条件极不正 常条件下的产物，是炉内结疤、局部结疤、炉膛内平面
3、温差过大、偏火偏灰、局部区域塌炭 流生、局部区域出现风洞、死火等因素造成的。返炭的产生说明炉内气化条件恶化、各层区 层次紊乱.实际上“返炭”指的是入炉的煤块虽然加入炉内又被排出，没有经过完全的干馄 过程根本未焦化，其表而仍然是保持了原有的光泽性和光滑性。有时即使炭块表而颜色略有 变为白褐色，但因其还未完全焦化也应归类于“返炭，2返焦率高的条件分析煤气发生炉排出的灰渣中，夹带一定量的返焦是正常的。其原因一是该气化装置设有夹 套锅炉产生壁冷效应二是入炉煤粒度不能达到均匀，块煤气化速度不一致。三是入炉煤由 多个矿点混合，特性混杂，煤的灰熔点和化学活性不同，气化速度不一致。四是由炉算决定 的气化剂分布
4、均匀性问题。五是工艺条件和操作控制条件问题。这些因素的存在，决定了不能将灰渣中的可燃成份，降低到象新型气化法的出渣含碳量 那样低。也就是说煤气发生炉出渣返焦率，只是一个量的控制问题。关于该问题目前称谓较 多，如称：返焦率、返炭量、残炭量、灰渣可燃物含量等。以上称谓只有二项确切，一是物 理分析法的“返焦率”，二是化学分析法的“灰渣含碳”的百分含量。而“灰渣可燃物” 一 般是指蒸汽锅炉排渣的含碳量。通过观察分析灰渣形态变化，分析返焦形成的反应机理，就能基本断定壁冷效应的影响 程度；当工艺条件、原料条件和操作控制都处于理想状态，炉况处于稳定状态，灰渣成渣率 高、细灰很少、细渣量大的条件下，仍有少量粒
5、度比较大的返焦，粒径1530mm,数量少 于15%,细小焦粒特别少，这时气化区产生的返焦极少，灰渣中的返焦95%以上是边缘区 产生的，主要还是壁冷效应的体现。这种出渣状态也说明煤气发生炉内工况优良，负荷已经 进入极限状态。而灰渣中细小粒度的返焦量大，则属于掌握、控制、管理方面有一定问题。灰渣中带出 的细小焦粒，使原料转化利用率受到很大影响，这部分焦粒难以回收再入炉气化利用。而且 这部分可燃物的量有时往往大于可回拣焦块的量，很多厂家因此而造成严重的原料浪费即使再次入蒸汽锅炉利用，也是将一部分原料煤降值为燃料煤利用了，对综合成本影响 很大。而这一个问题同样也是可以通过人为控制来降低的。更确切地说细
6、小焦粒是可以让它 少量出现或不出现的。小粒度返焦量大在不少厂家存在，这一现象是原料煤转化利用率低的 主要原因之一。无烟块煤经干馅层后产生了质的改变，由“煤”转化为“焦”，返焦是经干馅层加温后 失去挥发份的块煤，在气化层乂经表层氧化放热反应，同时经高温燃烧后而残留的焦块。由 块煤转化为返焦后，由于其表面光滑度高的胶质层因干馅而失去，焦块也由油黑色变为灰褐 色，其表面变的粗糙，外形也失去棱角，呈圆形、卵形或枕形C由于失去了挥发份和水份, 密度变小，表而气化产生的气孔清晰可辨。返焦因其表而粗糙而产生较大的流动涩性，滑动 能力差，自然堆积状态下边缘产生的安息角大于块煤。在煤气炉正常运行的条件下，因为块
7、煤经干馅焦化后其表面涩性增大，使气化层内物料 的流动性弱化，有利于气化层位置稳定，偏灰垮炭的几率降低（一般情况下炉内物料的流动 性强、弱可分为以下四个级别，艮块煤返焦细灰渣渣块、疤块）。3返焦的利用正常条件下，气化过程是从煤块表面开始，边气化、灰分边剥离、边在高温作用下成渣, 煤块粒度逐渐减小，直至气化完全而成渣。然而，因夹套锅炉壁冷效应的作用，还有正常气 化的区域内有一部分粒度较大的块煤，加之气化速度和代谢速度等因素的影响，总会有部分 焦块未气化完就排出炉外然而，残留焦块的含碳量未减少，而且经高温后块煤所含的挥发 份、焦油、硫份及其它炷类物质已基本不存在，因此，返焦的品位高于入炉块煤C从这一
8、方面讲，少量掺烧返焦时，没有必要改变原有的操作规律和工艺条件，如果大量 掺烧焦类原料气化时，因焦类原料无干馅过程，火层位置上移速度就会加快，焦类原料的气 化特点就体现出来，工艺条件就应该相应改变。一般情况下返焦的化学分析结果（发热值为应用基单位：kJ /kg）水份含碳量灰份含量挥发份发热值1.05%76.10%21.51%2.18%245394返炭量高的条件分析返焦率高低除了受气化设备的特点和原料理、化特性影响以外，还与操作控制条件有关。 然而，相比之下返焦率不论高低，起码也说明炉况处于基本正常的状态，是可调的，而且是 可以扭转的。而“返炭”含:最高，则是炉内工况极不正常、临近恶化或者已经恶化
9、的征兆或 结果。返炭产生的主要原因：一是高强度气化条件下，由于火层位置控制不当使火层散乱，局部结疤，炉内火层分布 不均匀，煤气发生炉处于偏运行状态，床层下降速度不一致，两灰仓一侧排疤块，另一侧因 灰层排净而流炭。二是炉内结疤。疤块间隙中形成风洞，煤块漏至灰盘上而被排出。三是设备缺陷所致。破渣、排灰机构设计配置不合理，致使炉内易出现偏火偏灰，出现 返炭。四是炉算破渣能力差，出渣粒径过大，排出渣块时其背部低温区松散的燃炭随之塌陷c五是煤气发生炉处于低负荷气化、低温条件下，成渣率低、返焦率高，灰渣层稳定性差, 流动性强，防流措施稍有欠缺就易出现塌炭流生。六是操作控制水平低，操作不当，灰渣层排净，火层
10、落底。另外，在低温条件下，炉内新陈代谢速度过慢，局部区域易出现过火，形成低温大渣块, 有渣块的区域下降更慢，而无渣块的区域因低温灰渣松散下降快而形成偏灰偏火总之，返炭量高是由于工艺条件不合理、灰渣积聚过多使火层位置漂移，形成热量分布 不均衡、局部结疤、层区紊乱、偏火偏灰造成的。有时也会因为操作过程中，对一些问题处 理不及时或处理方法不当，又使问题加重，致使床层中下部局部形成空穴而造成垮塌。在工 况不正常状态下，由于不同粒度的燃炭进入床层底部，使灰渣层的运动涩性降低，返炭的存 在对灰渣层稳定性的影响很大，使灰渣层的流动性增强，塌炭流生的儿率大幅度的增加，垮 塌的几率特别高（炉内物料的流动性强、弱
11、顺序：块煤返炭细炭细灰渣块疤块）。 5综合分析前面分析了 “返焦”与“返炭”的根本区别，还有各自产生的条件区别，以及对煤气炉 内工况造成的不同影响。可见返焦与返炭的性质与形成条件截然不同，前者是炉内工况处于 工艺条件和操作条件基本正常，但未得到优化所致。而后者则是炉内工况处于层区错乱，偏 火偏灰，甚至由恶化的临界线发展到恶化。这两个问题都是直接关系到原料的转化利用率的 首要问题，而要解决这两问题就必须采取截然不同的措施。解决返焦率高的问题：一是要抓好煤气发生炉工艺指标的合理确定二是要确定适合本系统内、外部条件和科学合理的操作方法。三是要抓好工艺条件的合理控制和稳定操作。四是抓好入炉原料煤的粒度
12、控制，根据特性合理搭配。五是要建立既科学合理、又严格细致的规章制度，以此规范操作，从而优化工艺条件， 稳定炉况，降低煤气发生炉出渣返焦率、降低消耗。解决偏火偏灰、返炭量多的问题，首先要实事求是地深入分析本系统技术装备、工艺条 件、操作方法等内、外部存在的实际问题。再分门别类找出重点，抓住关键性问题对症下药, 并且还要采取软件和硬件两方面的技术改造同时进行。煤气发生炉采用的炉尊，应根据现有条件专门选择并要求专门设计。因受外部条件的影 响和煤气发生炉床层分布特点的影响，煤气发生炉床层内各环区阻力不一致，加之原料结构、 加煤方式、风机性能、系统阻力等方而的问题，不同厂家有其不同特点，甚至一个厂家各台
13、 煤气发生炉也有不同特点。因此，早就有“一厂一情，一炉一况”之说。所以必须要通过选择适合于本厂实际情况 的炉尊，来适合不同的阻力特征。因为不同的加煤方式、不同的煤质、不同的物理特性和化 学特性、不同的风机性能，使床层内阻力特点各有区别，一种性能定型的炉算是不能包容万 象的。煤气发生炉破渣、防流工作必须要做好，一是要注重控制出渣粒度，二是要做好防流、 阻流、延流工作。“内挡”、“下阻”、“外延”等防流措施各有利弊，要在众多措施方法之中 选择适合于本系统配套条件的方法和措施。煤气发生炉的操作中，应当避免长时期在大风量超负荷状态条件下运行，或长时期的小 风量低负荷条件下运行。对出灰机构的维护方而，要
14、在合理匹配炉算的同时，还需要保证灰 犁和分布在四周的破渣条整齐完好，保证环周破渣和出灰的均匀性。排灰速度的控制要绝对 防止炉条机转速调节幅度过大，应倡导并积极应用笔者提出的“新四稳操作法出渣粒度是可调的，出渣粒度的大小对工艺条件的影响很大。出渣粒度在200300mm, 与在150mm以内的两种状态，对反炭量的影响是有天壤之别的。出现结块、结疤时，在疤块的下而空气不能穿过，所以大量的空气只能在疤块的边缘通 过，造成疤块边缘放热反应较其它区域强，所以这一区域温度超过其它区域，该区域生成的 渣很容易成为熔化状态，并且粘结在原有的疤块上，于是疤块越结越大，大粒度疤块在离开 气化层时，背部一直托着一个低
15、温团，低温团内的块煤因所处位置范围内温度偏低，因此表 面光滑，流动性强。有时疤块位置也会顺着灰盘转动的方向移动，这主要是由于大渣块在炉 算最大层与破渣筋条上方或之间滑动不易破碎，故渣块被推挤绕灰道转动，而渣块上而的背 部总是存在着低温区。因疤块移动慢，灰盘旋转将疤块下面的灰渣移走，因而疤块下部形成空穴，局部形成悬 料。疤块落入下部悬空的灰仓范围内，而引起床层内程度不同的垮塌，燃炭或生炭随之落入 灰仓，垮塌而随疤块一起转到排灰口，大疤块排出易造成大而积垮塌，流红炭甚至流生炭便 难以收拾了。在出渣口产生的即是垮塌流出的燃炭（也称下“红炭勺；而在灰仓范围内出现的床层垮 塌，垮塌面转到出渣口时流出的是
16、己熄灭的生炭。因此，疤块如不尽快破碎排除就会越来越 大。要做到尽快破除掉疤块，并且控制排渣粒度不过大而均匀，在炉算设计和破渣筋条配套 技术上，要慎重考虑，力求配套合理C如果设计的破渣条件达到了要求，出渣粒度调整合理，大渣块在破渣区被破碎至100mm 左右，气化效果就不同了。渣块破裂后因其下部灰道内有灰渣埔垫，不会立即落到灰盘上, 渣块开裂后其缝隙间便有了通风、通汽条件。因此，疤块开裂后背部原料煤得以快速气化而 形成新的灰渣层。有了此过程，炉况波动得到很大程度的控制，其结果当然与出渣粒度过大 的条件下截然不同在煤气发生炉生产中，炉内无渣块时，空气分布由炉算布风的特点所控 制，风量均匀分布，流速均衡。而有疤块时，疤块缝隙内气化剂流量就大于正常区域。6结束语煤气发生炉灰渣中“返焦”与“返炭”率高，是严重影响原料转化利用率的两大顽症, 是降低煤
