TG型煤氣發(fā)生爐運(yùn)行中的問題及解決方案

摘 要

摘要：提出了TG型煤氣發(fā)生爐運(yùn)行中存在的主要問題(送風(fēng)系統(tǒng)布風(fēng)不均勻，空氣飽和溫度波動(dòng)大，排灰系統(tǒng)故障多且出灰不均勻)，分析了原因，提出了解決方案。關(guān)鍵詞：TG型煤氣發(fā)生爐；布風(fēng)；空
摘要：提出了TG型煤氣發(fā)生爐運(yùn)行中存在的主要問題(送風(fēng)系統(tǒng)布風(fēng)不均勻，空氣飽和溫度波動(dòng)大，排灰系統(tǒng)故障多且出灰不均勻)，分析了原因，提出了解決方案。
關(guān)鍵詞：TG型煤氣發(fā)生爐；布風(fēng)；空氣飽和溫度；排灰；運(yùn)行管理
Problems and Solutions during Operation of TC-type Gas Producer
YANG Yingbo
Abstract：Main operation problems of TC-type gas producer，such as uneven air distribution from air supply system，large fluctuation of air saturation temperature，frequent failures of ash removal system and uneven ash removal，are put forward.The relevant reasons are analyzed，and the corresponding solutions are given.
Key words：TC-type gas producer；air distribution；air saturation temperature；ash removal；operation management
1 概述
    TG型煤氣發(fā)生爐(簡(jiǎn)稱TG爐)是太原重型機(jī)械廠20世紀(jì)80年代末在原W-G型爐基礎(chǔ)上開發(fā)的新型常壓固定床煤氣發(fā)生爐[1]，90年代后在國(guó)內(nèi)大量推廣使用。中金嶺南韶關(guān)冶煉廠(以下簡(jiǎn)稱韶關(guān)冶煉廠)現(xiàn)建有9臺(tái)TG爐和11臺(tái)3Aд-21煤氣發(fā)生爐兩個(gè)冷煤氣站，分別向該廠粗煉系統(tǒng)和精煉系統(tǒng)供氣。
    TG爐設(shè)計(jì)的基本出發(fā)點(diǎn)是采用滿料層操作并實(shí)現(xiàn)加料和排灰的自動(dòng)控制，以達(dá)到控制爐內(nèi)床層和煤氣質(zhì)量的穩(wěn)定性的目的[2]。但是，據(jù)筆者在國(guó)內(nèi)幾家使用TG爐的大型煤氣站如蘋果鋁業(yè)公司、山西鋁廠、韶關(guān)冶煉廠、昆明五鈉廠等實(shí)地調(diào)查了解，大多數(shù)煤氣站TG爐的實(shí)際運(yùn)行情況都不是很理想，離設(shè)計(jì)期望值相差較遠(yuǎn)。因此，查找TG爐實(shí)際運(yùn)行狀況不良的原因，并采取針對(duì)性的解決辦法顯得非常必要。
2 TG爐存在的主要問題
2.1 送風(fēng)系統(tǒng)布風(fēng)不均勻
根據(jù)韶關(guān)冶煉廠TG爐實(shí)際運(yùn)行狀況，我們發(fā)現(xiàn)TG爐爐況較難控制，爐內(nèi)總是發(fā)生冒火結(jié)渣甚至嚴(yán)重偏運(yùn)行(爐內(nèi)一邊氣化快，一邊氣化慢)現(xiàn)象，即西面送風(fēng)管一側(cè)6號(hào)、7號(hào)探火孔一帶氣化慢，料層表面黑暗，東面送風(fēng)管一側(cè)2號(hào)、3號(hào)探火孔一帶氣化快。探火孔、空氣進(jìn)口管、飽和空氣出口管、煤氣出口管分布見圖1。
 

    運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)結(jié)渣。煤氣中C02體積分?jǐn)?shù)為8%～12%，C0體積分?jǐn)?shù)為16%～22%，煤氣低熱值平均值僅為4600kJ/m3。我們認(rèn)為這些問題的原因可能是送風(fēng)和排灰不均勻。為此，我們?cè)?個(gè)下灰門的中間分別鉆一個(gè)小孔，用畢托管、風(fēng)速儀等對(duì)爐內(nèi)送風(fēng)斷面在空爐狀態(tài)、排渣狀態(tài)下風(fēng)速進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，TG爐存在較為嚴(yán)重的布風(fēng)不均勻情況。在兩種狀態(tài)下，東面的2號(hào)、3號(hào)孔一帶的風(fēng)速都比西南面7號(hào)孔處大1倍左右，西北面由于上面是煤氣出口管，抽力較大造成風(fēng)速相對(duì)較高。
2.2 空氣飽和溫度波動(dòng)大且不易控制
    TG爐的加料和排灰設(shè)計(jì)采用可編程邏輯控制器(PLC)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。其中加料過程由4根均勻分布的加料管上部的溫度來控制，只要有一根加料管的溫度達(dá)到設(shè)定值，即啟動(dòng)煤鎖向爐內(nèi)加料，而不管其他加料管溫度是否達(dá)到設(shè)定值。但是由于4根加料管溫度波動(dòng)大且不能準(zhǔn)確反映爐況，一旦投入PLC實(shí)行自控，則加料不斷，很快就使?fàn)t內(nèi)料層加滿。而且PLC系統(tǒng)故障頻繁，加料過程中常出現(xiàn)問題，例如堵料，出灰系統(tǒng)因灰鎖上、下閥卡阻而出現(xiàn)負(fù)壓等。大多數(shù)煤氣站未能真正投入PLC，也就未能對(duì)加料和排灰實(shí)施自動(dòng)控制。如果使用質(zhì)量較差的煤時(shí)，一旦出現(xiàn)滿料層，則根本難于通過人工操作(如及時(shí)捅爐)來改善爐況。因此，操作工只能采用人工控制加料和排灰的方式。而人工控制的方式又與操作工的責(zé)任心等因素相關(guān)，如果操作工的職業(yè)素養(yǎng)不高和責(zé)任心不強(qiáng)，還會(huì)加劇爐況的波動(dòng)。
    TG爐水套較窄，寬度只有100mm，原設(shè)計(jì)采用空氣直接進(jìn)入水套上層混合飽和蒸汽作為氣化劑送入爐內(nèi)氣化的方法(見圖2)，而且，大多數(shù)工廠為了節(jié)約用水，從煤氣發(fā)生爐水套溢流出的軟化水匯集后還要回用。由于不斷循環(huán)回用，造成補(bǔ)水溫度不斷升高，因此盡管連續(xù)不斷補(bǔ)水，水套水溫也較高，產(chǎn)生的飽和蒸汽量也就較大，空氣飽和溫度常常高達(dá)70℃以上。另一方面，有時(shí)又因?yàn)椴僮鞴さ脑?，一次加料太多，爐溫大幅下降，從而導(dǎo)致水套產(chǎn)蒸汽量少，空氣飽和溫度過低(低至35℃)。空氣飽和溫度的大幅波動(dòng)嚴(yán)重影響爐內(nèi)氣化的正常進(jìn)行。值得注意的是，類似飽和溫度大幅波動(dòng)而造成的爐況波動(dòng)總是非常頻繁，從而成為TG爐不易控制的主要原因之一。
 

2.3 排灰系統(tǒng)故障多，出灰不均勻
    TG爐的排灰系統(tǒng)雖然作了不少改進(jìn)，如爐條傳動(dòng)采用了調(diào)速電機(jī)及錐齒輪副，大錐齒輪不直接焊在下層爐條板上，減少了因爐條變形而影響嚙合的情況，但是在實(shí)際運(yùn)行中仍然存在不少問題。如TG爐排灰系統(tǒng)的棘輪傳動(dòng)部分，減速機(jī)輸出端的連桿在帶動(dòng)主棘爪并推動(dòng)主棘輪時(shí)，經(jīng)常因主棘爪打滑不能落位而出現(xiàn)空轉(zhuǎn)，導(dǎo)致不能出渣。另外一個(gè)非常突出的問題是TG爐存在中灰少、邊灰多的現(xiàn)象，經(jīng)常出現(xiàn)邊灰厚度超過1000mm，而中灰厚度為0，直接燒毀上層1號(hào)爐條的情況。造成這種現(xiàn)象的原因是邊部出灰量不夠，影響氣化劑的合理分布。
3 解決方案
3.1 解決布風(fēng)不均勻的方法
    我們查閱了TG爐的設(shè)計(jì)資料和實(shí)際安裝資料，發(fā)現(xiàn)爐底飽和空氣送風(fēng)口設(shè)計(jì)安裝不合理，送風(fēng)口設(shè)計(jì)安裝位置在灰斗上部的6號(hào)、7號(hào)孔之間一側(cè)，并未設(shè)計(jì)安裝在爐條支架下的十字梁中間(此處是爐膛中心)。由于送風(fēng)口不在爐膛中心線上，飽和空氣送出后又直接吹到錐體結(jié)構(gòu)的灰斗上，這就造成了氣化劑分布不均勻。因此，解決問題的方法就是拆除灰斗錐形閥并改為插板閥，同時(shí)將飽和空氣送風(fēng)口設(shè)置在爐膛中心線上。這樣既解決了布風(fēng)不均勻的問題，又解決了灰斗錐形閥拉桿經(jīng)常因排紅渣而燒斷的問題。TG煤氣發(fā)生爐空氣、蒸汽系統(tǒng)改造后見圖3。
 

3.2 解決飽和溫度波動(dòng)大的方法
    飽和溫度波動(dòng)大的原因，除了工藝設(shè)備的因素外，還有人為控制因素。因此，既要從工藝設(shè)備的改造方面入手，還要考慮消除人為因素。我們?cè)诓环穸═G爐本身優(yōu)點(diǎn)的前提下，認(rèn)真分析了該廠原有3Aд-21煤氣發(fā)生爐爐況較易控制，并能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的原因[3～6]。認(rèn)為3Aд-21煤氣發(fā)生爐的優(yōu)點(diǎn)除了破渣能力較強(qiáng)的爐條外，其水套產(chǎn)生的飽和蒸汽經(jīng)汽包收集后再根據(jù)需要由飽和溫度調(diào)節(jié)閥控制使用的方法，值得借鑒。這也是從根本上解決TG爐飽和溫度波動(dòng)大的行之有效的方法。為此，我們?cè)谏仃P(guān)冶煉廠TG爐中選一臺(tái)爐做試驗(yàn)。將TG爐的全水套在原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上加寬100mm(總寬度達(dá)到200mm)，并將水套分成爐頂水套和爐身水套，爐頂水套使用一般生產(chǎn)管網(wǎng)用水，只作為降低操作面溫度、改善工人的操作環(huán)境之用，爐身水套則使用軟化水，產(chǎn)生的飽和蒸汽收集到新設(shè)置的汽包。飽和蒸汽經(jīng)汽包的汽水分離器分離水分后，再按爐況需要控制送入空氣管充分混合供氣化之用(見圖3)。另外，將控制加料過程的溫度信號(hào)取自TG爐煤氣出口溫度。采取上述改造方案后效果非常好，TG爐工藝控制變得簡(jiǎn)單穩(wěn)定，我們很快就將其他的8臺(tái)TG爐全部按此方法改造。
3.3 解決排灰系統(tǒng)故障多和排灰不均勻的方法
    我們認(rèn)真吸取了3Aд-21型煤氣發(fā)生爐排灰系統(tǒng)曲柄傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的改造經(jīng)驗(yàn)，在保證TG爐原總傳動(dòng)比(i=59363)基本不變和速度可調(diào)的前提下，取消了棘輪傳動(dòng)部分，改為采用圓柱齒輪減速機(jī)、行星擺線針輪減速機(jī)與小錐齒輪直聯(lián)的出灰系統(tǒng)，取得了非常滿意的效果，解決了以前排灰系統(tǒng)故障多的問題。另一方面，針對(duì)邊灰多、中灰過少的問題，在原灰刀的對(duì)稱處增設(shè)一把灰刀，并且考慮到仍要控制排灰量均衡，將兩把灰刀的高度改為80mm(原灰刀高度為100mm)，目的是解決邊灰多、中灰少的問題。實(shí)踐證明，采取這種改進(jìn)措施后，邊灰厚度基本能控制在600～800mm。由于降低了邊部的灰層高度，相對(duì)增大了邊部氣化劑的阻力，使中部的氣化適當(dāng)加快，保證了中部灰層的合適厚度(一般為50～200mm)，從而起到了保護(hù)各層爐條的作用，延長(zhǎng)了爐條的使用壽命，較好地改善了爐內(nèi)的氣化狀況。
4 結(jié)語
    通過對(duì)TG爐采取上述改進(jìn)措施，使TG爐的爐況較容易控制，煤氣低熱值達(dá)到5300kJ/m3的水平，爐渣含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在10%以下。因此，采取上述改進(jìn)措施非常有效。
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(本文作者：楊映波 中金嶺南韶關(guān)冶煉廠 廣東韶關(guān) 512024)