节能降耗相关因素.docx

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节能降耗相关因素

造气工段节能降耗的相关因素

作者/来源：

王兆华（邳州市骏豪铸造厂造气技术部）日期：

2009-2-27

我国是产煤大国，煤资源的蕴藏储量和品种较为丰硕，但其中优质煤储量却很少，而且是在极个别地域，远远知足不了我国经济高速进展的需要。

再者国家从安全生产角度动身，关停并转一部份不符合生产要求小煤矿，对能源市场也实行宏观调控手腕，专门是产煤地域经济进展的观念再改变、调整，实行本地资源当场就近消化，新建、扩建很多大型煤化工企业和火力发电厂，新煤化工产业在不断延伸。

所以原料煤的供需矛盾及价钱，是困扰化工行业生产本钱升高的主要原因。

为了企业的生存和进展，很多厂家通过原料线路的改变，试烧劣质煤、型煤、小粉煤、地方煤，通过试烧，试探、探讨取得很多经验，可是就如何创新、优化设备和工艺条件达到节能降耗目的，还有一部份企业存在误区。

一、为了达到节能降耗、降低生产本钱之目的，咱们第一要从科学的、先进的技术和设备为着眼点，什么是现今世界上最先进技术和设备。

作为煤化工的造气工段，最理想的设备和工艺应该是水煤浆气化、鲁奇加压气化、粉煤气化、富氧气化等，这些气化技术，炭的转化率高，热损小，环保好。

可是这些气扮装置投资相当大，一般的企业没有国家的扶持和外资投入是同意不了的，只能是望尘莫及。

若是受到大的外界冲击那就更困难了。

去年末至今受世界金融危机的冲击，国内有两家新上航天炉，是用来生产甲醇的，由于国际市场石油价钱大幅下降，甲醇生产的企业几乎全数停产，那么新上的航天炉也只能就此停下来，因为这种航天炉的后工序与合成NH3无法链接，只有其反工序改造以后才能链接，改造又得投资多少？

七八亿的货款利率一年是多少？

二、常压固定层床间歇式气化技术是一项传统的煤气化技术，我国30年代开始采用，通过70连年的进展，改造创新，实践证明此种气化技术是成熟的，工艺是可行的，而且投资少生效快，原料的适应性广，在相当一段时刻内，固定床间歇式的气化技术仍是咱们煤气化的主要方向。

在这种气化技术的基础上，咱们如何发挥出最理想的状态，咱们弄造气工作的一直进行不断地研究、探讨、试探，通过改造、创新、优化、完善，已达到了不同程度的理想目标。

三、造气工段节能降耗相关因素

1、造气工段系统的硬件配置。

所谓硬件就是必需具有不可缺少的东西，比如煤气炉及其附属的静止设备，运转设备、工艺管线要配置合理。

①煤气炉直径的大小应如何选择，第一要按照后工段的生产能力选择。

例如，紧缩机的打气量大小，利用某一种炉型和所气化原料有关，单炉大约能产多少立方气，必需保证全厂正常生产，要尽可能配置合理。

第二个按照原料的品质、性能来选择，劣质煤应选择相应小一点炉型，优质原料应选择大一点的炉型，主要有利于工况稳固，方便操作，有利于降低消耗。

②煤气炉室外设备应选择多炉联合余热回收和过热，工艺流程要简化、合理、实用。

单炉、单锅、单塔已不适应。

③风机的选配应按照炉型大小，原料质量的好坏，厂家所处地理位置，气候温差大小来选择适宜的风量、风压，往往因为地理位置不同，气候日夜温差大，季节温差大，同型号风格打气量相5000m3/h左右。

④造气三大系统要配置平衡、合理。

第一煤气系统，阻力要适宜，太高太低都是不可取的。

近几年相关刊物宣传多种观点。

有人讲阻要大，气化反映好，煤气成份好，建议把压力放在气柜加重物上，便于罗茨机的打气量，有的把阻力放在洗气塔上，有利于安全生产。

有人建议阻力要小，去掉洗气塔水封，设置煤气总阀，减少气柜加重物，其结果是产气量小，CO2偏高，下灰残炭高，其原因有相当一部份人不了解。

笔者以为系统阻力大部份应放在炉内的炭层高度上，炉内炭层提高虽然影响吹风效率，可是它对提高蒸气分解率、优化煤气成份，提高单炉发气量都是有利于的。

其系统的阻力大小必然要把利和弊分清。

陕西某厂为增大炉内气化压力，别离在上下行管道上加一个控制调节阀，其目的可能是增加压力，促使气化反映，结果是行不通，去掉了。

从这点说明系统上加阻或减阻都不是随意的，它必需有必然科学依据。

煤气系统阻力控制在500-600mm水柱之间比较好，稍高稍低必需有必然方式去向理它。

第二空气系统（包括吹风气回收系统），风的流速、流量要适宜，按照原料的性质，炭层的高度，系统的阻力等因素配置，吹风气回收系统有无引风机配置系统的阻力不一样，要考虑周到。

风速、风量过快过大无益于炉况稳固，气化层上移快，蓄热能力差，热损失大，带出物多，容易局部吹翻等多种现象，一般入炉空气流速10-15m/s，太低过小，局部热量带不出去，容易结疤，炉内的线流速在＜3m/s，风量应按照原料的好坏，大约产气量在什么范围内来调控。

最近几年有很多新建厂子，吹风系统设置空气流量计，便于计量数字化管理，可是由于流量计结构不同，入炉的实际风量受到了限制。

山西某厂的φ2650的煤气炉，配置D-600-2650风机，所烧原料属中上等，从煤气炉的运行工况、吹风的百分比来分析，明显是风量不足，车间管理人员也反映如此，预备再换大型号风机。

咱们到现场观察、分析以后，他们所用空气流量计是锥型锥体流量计，入炉风管配置是600，流量计内的实际通径不到φ500，按如实践证明它对入炉风量有必然影响，若是用，第一要考虑它的通径面积是不是适宜。

第三蒸气系统，第一保证量足，压力稳，多大的流量，多高的压力要按照本厂的原料状况、设备状况、工气条件而定。

减压阀、高低压蒸汽管、缓冲罐的容积都要配置合理。

选用多大的减压阀能供上几台炉，避免各炉争汽用。

减压阀距缓冲罐的距离越近越好，缓冲罐出口到低压总管越近越好，缓冲罐的容积要保证每台炉8m3左右，减压后的压力要放到缓冲罐上，避免反映滞后。

建议入炉蒸汽不要装流量计，因为流量计的通径结构不同，影响入炉蒸汽的实际量；若是必然装的话，有一种“阿牛巴”流量计比较适宜，但计量不是很准。

也能够通过延长蒸汽管线，增大流量计通径面积来解决。

⑤DCS系统要配置合理全面，而且保证安装位置合理，通过仪表反映数据全面了解煤气炉的运行状况，帮忙咱们提高操作技术，达到稳固、高产、低耗、安全之目的。

比如灰仓测温点应装在什么部位？

有的厂装在反映不准的地方，有的装在反映滞后的地方，有的装在不耐磨损的地方，总之必然安装在合理的部位，不然就失去意义。

有的厂炉箅内装测温点，结果运行一两个月就坏了，什么原因？

是因为它要装的部位和尺寸不对，所以就不耐用。

DCS系统上反映的数据是操作工线人，它能帮忙咱们分析、处置生产上的疑难问题，是造气系统必不可少的一部份。

2、造气系统的软件配置

所谓软件就是有弹性的东西。

①气化所用原料的好坏，它的投入与产出往往与理论计算相差专门大，为何？

因为各类原料它的固定炭、灰熔点灰份、冷热强度等不一样。

优质煤操作弹性大，条件好，炉况稳固，发气量大，所以消耗就低。

劣质煤固定碳低，灰熔点低，灰份大，其它矿物多，冷热强度差，操作难度大，炉况不稳，排灰量大，灰渣残炭高，所以消耗就比较高。

例如山西优质块煤与宁夏的块煤在操作进程中，有部份气化条件是相反的，若是用同样条件去气化这两种原料，就会出现意外的后果。

②造气工段操作人员的技术素质问题，操作水平高低对煤耗高低影响专门大，同样条件下，技术素质高低的单位消耗就不一样，有的消耗在TNH3，有的高达TNH3左右。

例如，煤气炉在运行中，在的单位把炉箅烧化了，最终把炉底全数烧坏。

有的单位煤气炉结疤了，无法处置，最终落炉底打疤。

但是，有的厂家在操作顶用钢板尺以毫米计量来控制入炉风量和汽量，百分比的调节往往用1秒或秒，温度用±5度考核，这就说明操作技术高低所产生的效果是完全不一样的。

有些产煤地域的厂家，消耗高他们感觉无所谓，终归我的煤价低，只要炉况稳固，产出气就可以够了。

但能源紧张的地域他们视煤如金，要求发气量大、下灰残炭低，上下吹带出物要少，严格考核入炉煤的数量，实行重奖重罚制度。

③煤气炉的炉型大小与消耗高低有必然关系。

φ3000mm系列的炉子消耗低的厂家很少，与小炉型的消耗有必然的差距，而且中氮厂的技术力量是雄厚的，能够说人材辈出，无论从理论到实践，技术都是较高的，为何它的消耗高一直没有解决呢？

最近几年反而把大炉型转向小炉型，我到过几家中氮厂，他们相当重要的问题没有解决好，φ3000mm系列的炉子是从φ2745mm炉扩径而来，扩径后的炉子一是排渣系统不合理，二是高径比不合理，三是传统的操作适应没有改变。

那么φ2000mm系列的小炉子从φ2260mm-φ2800mm，消耗也不一样，也能够说小的低，大的偏高。

为何？

煤气炉从φ2260mm逐渐扩径到φ2800mm，它的底部装置始终未动，关键是灰盘直径未变，灰渣的过渡区由大变小，逐渐达到没有的状况，如此就给操作带来必然困难。

由其原料线路改变以后，大炉型烧小籽煤、煤球等原料就出现塌炉、溜炭、阴阳炉、残炭居高不劣等现象，为此各厂家都针对自己所烧原料对φ2600-φ2800的炉进行相关改造。

为了稳固炉况，第一对炉子下部进行小改小革，也就是大家常讲的防流系统。

由于炉膛的扩大和所烧原料的特殊性，防流系统不改造，你就无法正常操作，用何种工艺条件也很难使炉子的工况稳固下来。

防流需要弄，但怎么个改法，应该按照自家原料状况，利用何种炉型和你的操作技术如何等综合分析以后再定。

有资料表明，块煤和焦炭在静、动状态下它的“安息角”在27-45℃之间，在那个原则指导下，灵活的去弄好。

但有些单位对此做的并非适宜，而是画蛇添足，该防的不防，不该防的反而防了。

本人的观点就是踊跃地去防，不能消极地去防。

但业内同行也有不同的观点，讲只要把炉底和灰盘的直径扩大就可以够解决灰渣“安息角”问题，也就是灰盘直径减去炉膛直径除以2得出数达到400mm以上，灰渣的延流尺寸就解决了。

有些中小企业资金紧张，换大的炉底他们感觉费用较大，所以只能在防流这块想办法，使其煤气炉能正常运行，达到投资少也能正常生产的目的。

④全国各地域、各厂家煤气炉所利用的原料是不同的，所以操作方式和气化条件也要随之改变。

优质煤与劣质煤的操作方式不能一样，原料粒度大小不一，操作方式也不一样，应尽可能保证入炉煤的粒度均匀，不能大小差异太大，不然灰渣残炭就会升高，消耗上升；干煤棒与湿煤棒，优质煤煤棒与劣质煤煤棒，碳化煤球与腐植酸钠煤球气化条件和操作方式都有否不同，宁夏煤、云南煤、贵州煤、四川煤，各自都有地方的特性，气化工艺条件都有否改动，只有充分熟悉，了解各类原料的特性，操作起来才能驾轻就熟，达到理想的效果。

⑤为了适应原料品种的转变，知足生产的需要，众多的科技人员和生产管理人员致力于煤气炉装备的研究和改造，使固定床煤气炉的整体水平取得极大提高，单炉产量和消耗都向前推动了一大步，可是仍有一些人在操作理念上熟悉不同，有人以为强化操作好，有人以为中等负荷开太平炉好等。

一样是φ2800的煤气炉，有单炉产70多吨合成氨的，有的厂家在50多吨氨，除特殊因素外，再者就是操作理念不同。

开太平炉轻负荷生产的厂子，以多开炉，减小排灰次数来降低消耗，这种操作理念，不适应现阶段的要求。

自己单位消耗降低了，但蒸汽消耗、电耗、机械费用上升了，总能耗是高的，这是一个误区，希望肃除它。

⑥煤气炉的高径比和水夹套高径比的选择：

煤气炉整体的高径比要达到：

1，夹套的高径比要达到1：

1比较适宜。

若是是气化优质块煤高径比可小一点，但劣质煤气化，高径比它必需高一点。

对夹套增高的熟悉是不一致的，有人从理论角度讲是热损大，用白煤换蒸汽，得不偿失，但从气化劣质原料稳固工况，高负荷运行，提高生产能力，降低消耗是有利的，必然要看到它是利多仍是弊多，但不能没有限度地增高，过度地增高，是无用的，也是一种浪费。

⑦炉箅的选择：

炉箅是煤气炉内的核心设备，它的性能优良，对节能降耗和稳固工况起到重要作用，但不是一应俱全的。

一台性能优良的炉箅应该具有以下几个条件：

一是气化剂散布要均匀又合理；二是通风面积相应大一些，不能无穷大；三是破排渣能力强，对原料性能适应广；四内外风道比值要合理，上下折边高度合理；五下吹带出物要少；六材质要好，耐温耐磨，利用寿命要长。

现全国有几十家生产炉箅，无论谁生产的炉箅都得具有以上条件，不然它就不是性能优良的设备。

目前在行业内对利用炉箅的高度有不同观点。

有人以为低高度的好，低了好在什么地方？

咱们以为太低不是好现象，要适应现阶段的工艺条件需要，希望不要误入邪路。

近几年各厂在小改小革方面的理念已经转变，弄技术和弄生产的同行从原料线路改变以来，熟悉到提高二个高径比的长处，它对烧劣质煤、型煤和稳固生产、降低消耗起到专门大作用，在这种情形下，加高的上筒体和加高夹套的煤气炉，再利用低高度炉箅那就是倒退和极大的浪费。

八十年代中后期多数利用φ2260、φ2400的炉子，这种型号的煤气炉整体，高只有，而且上气道是侧出，去掉大盖内保温和上气道的高度，炉膛高度已很低，炉内的容炭量也很少，夹套上部有效炭层大约只有左右，随着炉膛直径扩大和大风机的利用，煤气炉的负荷大大增加，上行温度高，周围发红，挂壁常常发生，为了消除以上现象，采用加大下吹蒸汽用量或百分比降低上行温度，随之带来就是下行温度偏高，那个时段有的同行就提出提高低行温度是提高单炉发气量的有效办法就是那个原因。

那个时段的这种炉型必需采取特殊的操作方式和适应那种工艺条件的设备，也就是低高度炉箅。

优质煤采用这种设备和操作方式还可行，但要改烧劣质煤就不适应了。

八十年代末到九十年代初，南方大部份小氨肥厂烧白泥煤球，采用低高度炉箅，常常在炉箅中上部结疤排不下来，那时就在炉箅中上部部位装几把破渣刀来解决结疤问题。

因为低高度炉箅各层角度较小，炉箅外型变成抛物线较小的形状，所以造成排渣困难，炉况不稳，也就说明低高度炉箅不适应烧劣质煤，强负荷生产。

近几年由于原料转变较大，多数采用劣质煤制气，为了适应劣质煤气化特性的需要，在操作上采取了新的操作理念，加大煤气炉的两个高径比，提高炭层，增加炉内的容炭量，利用性能优良的设备等一系列方式，提高单炉发气量，降低消耗。

随着炉内有效炭层的提高，炉箅的高度也就慢慢地加层加高以适应工艺条件的要求。

炉箅高度在新的工艺条件下相应加高，能够增加炉箅外型与原料的接触面积，增大炉箅上方的气化曲面来提多发气量。

⑧加焦机的选型与改造：

加焦机的利用目的就是不断炉加料增加单炉发气量，再者就是减少热损失。

可是也要分析各类加焦机的长处和不足。

锥面布料加焦机的长处，炭层稳固，缺点是中间有一黑煤柱罩在炭层中间，影响气化剂的均匀散布，中间阻力大，大体上是死区，再者就是从布料器下口到炉膛周围的炭层自然堆积角太大，煤气炉直径越大，这种角度越大，影响煤气炉强负荷生产。

利用这种布料器的厂家咱们能够帮忙您解决以上缺点，单炉发气量提高5%-10%之间。

撒播式加焦机原有老式的也是布料不睬想，通过改造以后相应好一些。

⑨煤气炉气化进程中的两个平衡，一是放热与吸热的平衡，二是投料与出灰的平衡。

这两个平衡如何控制好是一个极为复杂的问题，因为影响这两个平衡因素很多，有外因也有内因，并伸缩性也较大。

小氮肥通过50连年几代人的辛勤尽力，至今仍未达到理想状态，这需要咱们一路尽力做好这项工作。

⑩车间管理的水准，笔者到过很多厂家，了解他们车间规章制度齐全，执行严格，奖惩分明，车间主任穿着西服打领带在办公室操作电脑，了解生产情形，但是也有部份厂家的车间主任，凭着朴素的工作热情，以身作则的精神，80%的时刻在现场和职位上，其结果并非睬想，从以上两种管理制度的方式说明，无论车间领导和职工，都要明确自己的工作职责和范围，做到有章可循，有法可依，上下团结一致才能做好本单位工作。

一厂一情，一炉一况是造气工作不争的事实，一人一法，八仙过海各显其能是造气操作的第一大忌；三分原料七分工艺，三分世艺七分操作，三分操作七分管理，这是用汗水和辛勤工作换来的经验。

二、造气工段的消耗与后工段的关系：

造气的消耗一般都是从最终产品倒算而来，如此的计算有专门大不同。

1、后工段设备的配置和工艺流程、条件不同对消耗有必然的影响，例如，合成工段压力的合成塔，1m3触媒可产30吨左右氨，25MPa的合成塔，1m3触媒产25吨左右氨，但总能耗不一样，总能耗降低了，但造气消耗是偏高的。

2、后各工段的跑、冒、滴、漏严峻也是消耗高的一个原因。

现有一个新的数据，产1吨NH3用3069m3半水煤气（理论），有些厂家吨氨耗在3500-3600m3半水煤气，每多100m3半水煤气要多消耗30-50kg煤，那个数字是什么概念？

3、有的厂家醇氨比大，消耗也增高，煤气成份的好坏也影响消耗，还有就是各地域的折算方式也有不同。

总之，造气工段要弄好节能降耗不是一件很简单的事，可是只要造气工段的设备、工艺流程、工艺条件处置合理，消耗就必然能降下来。

那么各个厂家烧何种原料不是车间说了算，而是上层领导的事。

作为造气工段的主要任务就是，无论用何种煤气化，只要咱们工艺指标合理，煤气炉运行稳固，气量充沛，从气化后的灰渣状况就明白了，一是成渣率达到65%左右，灰渣中残炭率＜12%左右就可以够了。