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1、间歇式造气炉操作在化肥生产中，造气炉操作的好坏，直接关系到整个系统生产的稳定程度，关系到全厂经济效益及能耗的 高低。因此保证造气的稳定生产就显得格外重要。本文就造气操作中应特别注意的炉温、气化剂和炉条机问题 进行探讨。1 造气炉炉内温度控制造气炉炉内温度控制是造气生产的核心。它的标准是炉内最高温度均匀地逼近或达到原料煤的灰熔点，使 蒸汽分解率尽可能地高。所谓“均匀”，是指炉内径向温差极小，并且最高温度区域基本固定于炭层中、下部合适 位置。用通俗的说法是炉温控制达到了该标准就是造气生产“火候已到”。为了便于表达，把这种情况称之为“火 候型”，是造气生产唯一需要的类型。当炉温没有逼近或达到煤的灰熔
2、点，这就是造气生产“火候未到”，称之为“火力不足型”。这种生产类型是开“太 平车”，存在炉子制气质量差、消耗高的缺点，是造气生产不该有的类型。当炉温超过煤的灰熔点，称之为“过火型”。这种生产类型是开“危险车”，炉子制气量差、消耗高，严重时炉况 恶化，甚至需停炉打疤，这也是造气生产不该有的类型。 由于气体分布不均匀等原因造成炉内径向温差大，炉内温度局部过热和局部偏低等现象发生，这种情况称之为 “火力不均衡型”。此时炉子发气量差、消耗高。这里需要指出的是，当“火候型”状态受到影响，炉内最高温度区 域离开了适宜位置，这种情况也称为“火力不均衡型”，不过它同上述因气体分布不均匀引起的有所区别。日常生产
3、中必须随时了解炉况属于哪种类型，要学会控制好“火候”，使造气生产始终稳定在“火候型”状态， 此时造气生产条件是最佳的。判断造气生产炉温的方法如下。1.1 火候型在外界条件稳定的情况下，炉内炭层会随着生产的进行稳定下降，加煤之后，炉内空程高度是一致的。这 是“火候型”炉子必备的条件。如果此时炉子发气量很好，投煤量少，蒸汽耗量不大，蒸汽分解率高（可从气体成 分及吹风气回收时间，包括上、下吹加氮时间加以判断），那么可优先考虑属“火候型”生产状况。一般来说，炉内温度越高，炉内物料粘结力越大，自然使炉条机运转电流越大。日常生产中，可确定一个 与“火候型”生产情况相对应的电流值作为参照点，根据电流变化情况
4、来初步确定类型。同时要考虑单炉吹风时 入炉风压的变化，此判断方法与炉条机电流变化判断方法相类似，但要把管道设备因积灰堵塞而引起的阻力增 大同因炉温升高引起炉内阻力增大区别开来。“火候型”炉况生产时，气体带出物比较少，带出物颜色浅，颗粒细 小，很少有块煤或煤球的碎块带出。灰渣颜色灰白或灰黄，灰中残炭少且颗粒细小。多数灰渣是拳头大的渣块， 渣块中的残碳量少，燃烧不完全的块煤或煤球极少。“火候型”炉况生产时，应该加强巡回检查，仔细观察有无不稳定因素存在，把生产稳定在最佳水平上。1.2 火力不足型在外界条件稳定的情况下，炉内炭层随着生产的进行能稳定地下降，加煤之后，炉内空程高度能大体一致， 然而炉子发
5、气量不大，投煤量多，蒸汽耗量大，蒸汽分解率不高，那么可视为“火力不足型”。处于“火候型”炉况生产的炉子，当炉内炭层下降减慢，加煤之后炉内空程高度缩小时，随着生产进行，炭层 是逐渐升高的，此时炉子发气量变差，蒸汽分解率明显降低，生产中被迫加快炉条机转速以降低炭层高度。这 是“火候型”向“火力不足型”转化的现象。“火候型”向“火力不足型”转化时，因炉温下降，炉内阻力降低，入炉蒸汽流量会自然增大，气体带出物比较 多，炉温越低带出物越多，带出物颜色黑。颗粒有细小的，有粗的，也有较多块煤或者煤球的碎块带出。严重 时会有块度大的煤或整球带出。灰渣颜色灰黑，灰中残碳多且颗粒粗。渣块少而小，甚至几乎未见渣块，
6、燃烧 不完全的块煤或煤球量多。炉温越低，则残碳越高，燃烧不完全的块煤或煤球越多，甚至有比较完整、仅表面 着火而发白的块煤或煤球出现。“火力不足型”生产状况产生的主要原因往往是吹风总量不够。吹风总量是指吹风、回收并含上、下吹加氮过 程中入炉空气的总量。造成入炉总风量不足之原因颇多，主要为操作工技术水平差或责任心差所造成。 1.3 过火型“过火型”炉况时，炭层升降情况不稳定。当炉内结疤较重时，炭层降不下来；投煤量不变时，炭层上升很快。 此时炉子发气量差，且气体质量差，吹风气回收量（包括上、下吹加氮）大大减少，氮气含量高。当“火候型”炉子炭层下降速度加快，加煤之后炉内空程增加，随着生产进行，炭层是逐
7、渐下降的。这时炉子 发气量变差，蒸汽分解率明显降低，生产中迫使投煤量增加，否则时间长了炉内炭层要“烧枯”，即“火候型”向“过 火型”转化的现象。“火候型”向“过火型”转化时，因炉温偏高，炉内阻力增大，入炉蒸汽流量自然减少，气体带出物比较少，带 出物颜色更浅，颗粒细小，很少有块煤或煤球的碎块带出。同“火候型”区别是带出物含碳量低；灰渣颜色发白 或发黄，碎渣及灰中的残碳少而细小；其大多数灰渣以大的疤块形式出现，疤块坚硬而且包结在内的残碳较多。 炉温偏高较多时，常有大块疤留在炉内排不出或炉箅破碎不掉而仍悬挂在炉壁上。其燃烧不完全的块煤或煤球 混杂在灰渣中随着大块疤一起排出。有时温度偏高不多，新换炉箅
8、破渣能力相当强时，会出现灰渣状况接近于 “火候型”现象。但是，只要疤块硬而多，细灰相对少，颜色相对白，则仍可视作“过火型”。“过火型”炉况生产主要原因是吹风总量过度（有时是由于蒸汽供应不足或蒸汽压力偏低等使入炉蒸汽总量减 少）。遇到“过火型”炉况生产，就要适当减少吹风总量或按实际生产情况适当加大蒸汽用量，使生产转入“火候型” 状态。日常生产中，在增加吹风气回收量时要防止回收过度（或回收量增加较多时可适当减少吹风量），避免炉 温过高。1.4 火力不均衡型由气体分布不匀引起的“火力不均衡型”炉况时，炭层升降混杂，有升有降，炭层表面必然是半面凸、半面凹， 或者周围凸、中间凹等。由“火候型”生产状况转
9、向炉内最高温度区域位置变化的“火力不均衡型”，因消耗的上升炉内炭层是下降的， 迫使投煤量增加，以保持空程高度。如果情况进一步变坏，则会转化成气体分布不均匀形成的“火力不均衡型” 状态。一般来说，炉温越高，半水煤气中CO含量越低。过火型”生产时，N2含量易升高，严重时无法回收吹风气。 日常生产中也可以通过H2 / N2的变化情况来细心观察炉内情况向哪一种类型转化。火力不均衡型”生产时，气 体带出物比较多，颜色黑，颗粒粗细不一，也有较多的块煤或煤球碎块带出。严重时会有块度大的煤或煤球带 出，情况与火力不足型”相似，即灰渣颜色杂，形态杂。有火候型”与火力不足型”之混合，也有过火型”与火 力不足型”之
10、混合，有时会有火候型”与过火型”之混合。情况不好时往往大块疤、小块疤、细灰及数量较多仅 表面燃烧的块煤或煤球等混在一起排出。这类状况往往是炉内径向温差偏大之故，为气体分布不匀所致。另外， 火候型”炉子因炉内最高温度区域位置改变造成轴向温差发生很大变化而转为火力不均衡型”，灰渣一般会出现 残碳增多现象。此种情况不能把它看成是火力不足型”炉子，以免判断失误。因气体分布不均匀而造成火力不均衡”生产时，要采取果断措施，把炉况处理好。例如，加煤之前一定要把 炭层表面扒平之后再加煤，这样可使炉内阻力均匀，防止或减轻气体分布不均匀之危害。只要处理及时，不会 引起严重后果。如果处理不及时，炭层内部、局部过热严
11、重，会造成炉内局部范围结重疤，如用加快炉条机转 速的办法破不了疤，就得停止制气、停止加煤，并在出灰时把炉内红炭扒掉（扒掉红炭可存放于备用吊斗内重新 回用），让疤块露出来，然后人工迅速打碎，把扒掉的红炭重新加入炉内，再加煤恢复生产。遇到此情况，千万 不能拖延时间（例如用减少吹风量、加大蒸汽量、加快炉条机转速等办法来维持生产的做法均不可取）。由于上、下吹比例不当等原因引起火候型”生产转向火力不均衡型”生产时，只要处理及时，迅速调整上下 吹比例，适当缩短加煤间隔时间，便可较快地恢复原状。对于最高温度区域上移式的 火力不均衡型”生产，如 果处理不及时，容易引起炉内水夹套上部挂疤。如发生这种情况，一定要
12、及时扒掉红炭，露出挂疤，组织人工 把疤打掉，再恢复生产。2 气化剂的控制2.1 空气（1）吹风。造气炉气化层温度一般都控制在1 100 r以上，这时炭与氧的燃烧反应主要受氧外扩散控制，提 高风速就可加快炭燃烧速度，迅速提高炉温。另一方面采用强风短吹，就缩短了二氧化碳在还原层的停留时间， 可抑制二氧化碳还原反应的进行，减少化学能损失，使更多的热量蓄于炭层，有利于制气反应的进行。采用强风短吹，在入炉风量一定的情况下吹风时间可相应缩短，有效制气时间随之增加，若蒸汽总量不变， 则意味着反应气体在气化层停留时间延长，从而使蒸汽分解率相应提高。(2) 加氮。合成氨工艺要求在制气循环中配入一定量的氮气，以制
13、备符合要求的半水煤气。配氮通常是在制 气循环中采取直接加氮，或上吹加氮或上、下吹均匀加氮等方式来实现。不同的加氮方式会对每一制气循环中 的炉温波动、制气强度有不同的影响。在造气炉操作中，炉温受原料煤软化温度的限制，不可能提得很高。若采用“吹净”和“回收”的加氮方式，那 么在送风总量一定时连续吹风时间就长，这时炭层温升大，为防止结疤，就必须降低吹风起始温度，现在采用 该法加氮的企业已很少。而在制气过程中加氮，吹风时间可缩短，这就延长了有效制气时间，而且加氮空气中 的氧与炭反应放出的热量还补偿了制气反应消耗的部分热量，结果使气化层温度下降幅度减小，平均制气温度 提高。显然这对于提高气化强度及蒸汽分
14、解率是十分有利的。造气炉气化层温度在1 000C以上时，制气反应速率随温度的提高迅速提高。如1 300C时，蒸汽在气化 层停留时间为1 S,蒸汽分解率达到75%，是1 200C时的3倍左右，是1 100C时的6倍。显然，延长最高温度下的制气时间，是提高气化强度及蒸汽分解率的有效措施。在上吹蒸汽流量一定的情况下，适当确定上吹加氮量及加氮时间，便可使上吹开始后一段时间内炉温基本保持不变或仅略有下降，达到延长最高温度下的制气时间和提高气化强度以及蒸汽分解率的目的。以煤气炉2 650mm)的发气量3 300m3 / h(标态)、半水煤气平均含氮量21 %为例，其每小时加氮空气量则为：设上吹蒸汽流量为3
15、t/h,上吹蒸汽分解率为65%,则维持炉温不变时的加氮空气量应为:加氮时间877/6 356877/5 084=13.4%17.3%,即在上吹开始13.4%17.3%的时间内，可维持炉 温基本不变。由此可见，半水煤气中需要的氮气集中在上吹时加入，可延长在最高温度下的制气时间，使整个 上吹时间的炉温下降幅度较小，转入下吹的炉温仍能处在较高温度范围内。这无疑对提高炉子的平均制气温度 和气化强度，降低蒸汽消耗是有益的。如果采用吹风直接加氮法，那么应根据加氮时鼓风机的风量来确定上行蒸汽流量，以便维持加氮时总的热 量平衡。若炭与水蒸气反应吸收的热量不能抵消氧与炭反应放出的热量，那么上吹开始后炉温仍将继续
16、上升。 这时，为防止造气炉结疤，仍需以压低吹风的起始温度为代价。显然采用吹风直接加氮，上吹制气更需要采用 “强汽短吹”，而下吹制气应用“弱汽长吹”，以维持高限温度操作及合适的气化层位置。(3) 上吹放空及吹净。由于在每一制气循环的吹风过后，煤气炉内和上行管道以及除尘器、蒸汽过热器及废 热锅炉内都充满了吹风气，所以一般在上吹制气时这部分吹风气就被带进了气柜。如果上吹采用部分放空的方 式，将这部分吹风气放掉，而半水煤气中缺少的氮气再以加氮空气的形式补入，那么就相当于增加了吹风量。如以煤气炉、上行管、除尘器、废锅等设备内残存15 m3、平均温度400C的吹风气，若按每小时实际制气2 2个循环（每循环为150 s）计，若则每小时可多补入氮空气量为：若忽略微压影响，这对于提高平均制气温度及气化强度都是有利的。如按空气量与半水煤气量1 ： 1计，则 每小时产气量
