王瑞軍

（太原重工股份有限公司，山西 太原 030024）

引言

在我國的能源結(jié)構(gòu)中，煤炭占的比重很大，如何高效、環(huán)保地利用煤炭一直是我國科研人員的一項(xiàng)重要的研究課題。無論是作為燃料或化工原料，煤炭利用首先解決的問題是煤炭的氣化，煤炭氣化按氣化設(shè)備的壓力分為加壓氣化爐和常壓氣化爐。加壓氣化爐具有產(chǎn)氣量大的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)投資及運(yùn)行費(fèi)用也高，所以常壓煤氣發(fā)生爐仍然是一些中小用戶的首選。

用于常壓煤炭氣化爐的設(shè)備主要是焦?fàn)t、煤氣發(fā)生爐，其中常壓煤氣發(fā)生爐中有CG型、3－13型、3－21型、TG－3m 型以及兩段式等多種型號［1］。兩段式煤氣發(fā)生爐是在原單段爐上增加了一段內(nèi)外并熱式的近似半煉焦的干餾段，入爐煤先在干餾段內(nèi)逐步升溫以至發(fā)生激烈的熱裂解，釋放出初級干餾產(chǎn)物——輕質(zhì)焦油和干餾氣體；煤干餾后形成的半焦在爐子下段進(jìn)一步氣化形成產(chǎn)物——干凈煤氣，煤氣中不含焦油，酚的含量也很低［2］。這樣兩段式煤氣發(fā)生爐很好解決了煤氣中酚及焦油的處理問題。

1 設(shè)備開發(fā)的關(guān)鍵點(diǎn)

由于兩端爐具有上文中所說的優(yōu)點(diǎn)，符合國家有關(guān)能源政策，因此這次開發(fā)的常壓氣化設(shè)備為3.6m干式排灰兩段爐，其結(jié)構(gòu)如下頁圖1所示，主要由加煤裝置、爐體及爐座、爐篦及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、出灰裝置等組成。

加煤裝置目前有雙滾筒式、機(jī)械式、雙鐘罩式及單滾筒加單鐘罩式等多種型號，本項(xiàng)目借鑒了水煤氣爐的加煤裝置，結(jié)構(gòu)圖1所示，主要有溜煤管與加煤機(jī)兩部分組成。溜煤管主要由往復(fù)給料機(jī)、中間焦斗、溜煤管、固定篩和加煤機(jī)等幾部分組成，其中往復(fù)給料機(jī)是采購的定型產(chǎn)品。工作時(shí)，煤倉中的煤靠自身質(zhì)量流入往復(fù)給料機(jī)，然后往復(fù)給料機(jī)按氣化要求可以定量地將料落入中間焦斗。當(dāng)需要加煤時(shí)，合格的煤順溜煤管通過圓盤閥進(jìn)入加焦機(jī)，煤粉則在流經(jīng)溜煤管時(shí)通過固定在溜煤管上的固定篩流入碎煤倉。這種加煤裝置既實(shí)現(xiàn)了定量給料，又使原料煤在入爐前經(jīng)過進(jìn)一步的篩分，保證了入爐煤粒度的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了碎煤的回收。

加煤機(jī)主要由圓盤閥、焦斗、鐘罩閥、布煤器等幾部分組成。當(dāng)需要加煤時(shí)，在液壓缸的驅(qū)動(dòng)下打

圖1 3.6m干式排灰兩段爐結(jié)構(gòu)圖

開圓盤閥，煤順著溜煤管流入焦斗，當(dāng)達(dá)到每次加煤所需量時(shí)，關(guān)閉圓盤閥切斷煤柱；然后在液壓缸的驅(qū)動(dòng)下打開鐘罩閥將煤經(jīng)由布煤器均勻地加入到爐膛內(nèi)；當(dāng)焦斗中的煤完全流入爐膛后關(guān)閉鐘罩閥，自此一個(gè)加煤循環(huán)完成，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。布煤器設(shè)有四條料腿，使每個(gè)腔室的煤量大致相等。

爐體及爐座主要由干燥段、干餾段、水套、砌筑體、爐座等部分組成。砌筑體是關(guān)鍵的部分，目前主要有帶隔墻型、不帶隔墻型及金屬中心管型等幾種型式，由于該項(xiàng)目爐膛內(nèi)徑為3.6m，存在直徑較大、布煤困難、氣化不均勻等問題，所以砌筑體采用了帶隔墻結(jié)構(gòu)，通過隔墻將入爐原煤分為四部分，如圖1所示，增加了物料的受熱面積，使物料能受熱更趨均勻，有利于氣化。爐體的最下部是主反應(yīng)區(qū)，溫度較高，所以采用水套結(jié)構(gòu)。

爐篦及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)仍然沿襲了TG爐的型式，主要由爐篦、輔助支撐、傳動(dòng)等部分組成。爐篦仍采用WG爐的焊接式爐篦，但由于爐膛加大，因此增加了一層，布?xì)饪装匆欢ǖ谋壤匦逻M(jìn)行了分配。傳動(dòng)仍然采用多級傳動(dòng)系統(tǒng)，電機(jī)的功率加大，其他輔件相應(yīng)進(jìn)行了加強(qiáng)。

出灰裝置主要由上灰箱、圓盤閥、下灰箱三部分組成，共同作為灰渣的通道，圓盤閥與下灰箱上的翻板閥交替工作，共同組成一個(gè)出渣通道，同時(shí)隔絕爐膛內(nèi)與大氣。

2 結(jié)論

本項(xiàng)目使得傳統(tǒng)的常壓煤氣發(fā)生爐適應(yīng)了市場，具有了生機(jī)，其特點(diǎn)主要體現(xiàn)在：

1）整臺設(shè)備是傳統(tǒng)的繼承與發(fā)揚(yáng)，運(yùn)行可靠，維修周期長，可以實(shí)現(xiàn)較大產(chǎn)氣量，可達(dá)12 000Nm3／h以上；

2）爐體結(jié)構(gòu)沿襲了成熟的帶隔墻的兩段爐結(jié)構(gòu)，可操作性強(qiáng)，但磚拱的實(shí)際是關(guān)鍵，實(shí)際中有磚拱燒塌的情況；

3）加煤裝置實(shí)現(xiàn)了定量給煤與碎煤回收，但與煤倉的接口不是閉合狀態(tài)，對環(huán)境有影響，可以吸收其他的結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)；

4）煤分布器沿襲了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了均勻加料，但加料腿造成上部有空層，不能達(dá)到滿料層操作，有待進(jìn)一步改進(jìn)；

5）傳動(dòng)部分沿襲了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，操作可靠、運(yùn)行周期長，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可以考慮采用大速比減速機(jī)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)直聯(lián)型式；

6）出渣裝置密封可靠，有利于下一步的提高壓力，但這種結(jié)構(gòu)使用中由于上灰箱放置濕灰而造成出灰不暢；

7）整臺裝置適應(yīng)空氣煤氣，若用于純氧造氣可以實(shí)現(xiàn)15 000～16 000Nm3／h的目標(biāo)，但設(shè)備的砌筑體尤其是靠火層部分應(yīng)考慮氧氣對耐火材料的影響，同時(shí)各操作層（灰層、氧化層、還原層、干餾層、干燥層）的高度應(yīng)適當(dāng)提高，爐篦的材質(zhì)也應(yīng)做相應(yīng)的考慮；

8）整臺裝置從加煤到出渣實(shí)現(xiàn)了密封可靠，為將來帶壓運(yùn)行創(chuàng)造了條件。

本項(xiàng)目的開發(fā)可以實(shí)現(xiàn)原定目標(biāo)，可以滿足用氣量中等的用戶，但設(shè)備還具有改進(jìn)空間。

［1］ 《煤氣設(shè)計(jì)手冊》編寫組.煤氣設(shè)計(jì)手冊（中）［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1987.

［2］ 寇工.煤炭氣化工程［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.