論間歇式固定層煤氣發(fā)生爐的部件技術(shù)改造

褚海濤

摘 要 間歇式固定層煤氣發(fā)生爐在我國的氮肥行業(yè)中，近二十年都起到了至關(guān)重要的作用。因該種型式的煤氣發(fā)生爐，造價低廉，安裝方便，各部件拆卸簡單等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于中小型氮肥企業(yè)中，據(jù)統(tǒng)計，大多數(shù)的氮肥企業(yè)采用間歇式固定層煤氣發(fā)生爐生產(chǎn)。該種煤氣發(fā)生爐經(jīng)長周期運行，各部件會出現(xiàn)不同程度的磨損、泄漏、損壞等情況，本文從對各部件的改造，以達到煤氣發(fā)生爐能夠長周期連續(xù)運行，分別介紹近幾年的改造情況及效果。

關(guān)鍵詞 間歇式固定層煤氣發(fā)生爐 部件改造 周期

中圖分類號：TG162文獻標(biāo)識碼：A

淄博齊魯?shù)谝换视邢薰居?004年引入煤制氣間歇式固定層煤氣發(fā)生爐制造工藝，由早期的10臺煤氣發(fā)生爐專供尿素裝置發(fā)展為目前共計26臺煤氣發(fā)生爐，其中16臺煤氣發(fā)生爐用于配套丁辛醇裝置。因環(huán)保要求，2016年公司尿素裝置全線停產(chǎn)，現(xiàn)共有16臺煤氣發(fā)生爐用于丁辛醇裝置生產(chǎn)需要。

1煤氣發(fā)生爐概述

我廠煤造氣裝置是化肥裝置改造中新建的裝置，其主要作用是以塊煤或型煤為原料，采用固定床間歇氣化工藝，為后工序生產(chǎn)原料氣。%O2610mm造氣爐（采用錐形夾套，頂部為%O2610，底部變徑為%O2800），采用自動輸煤、自動加焦機系統(tǒng)，煤從煤場經(jīng)過篩分后經(jīng)傳送帶輸送到料倉中，再經(jīng)自動加焦機加入造氣爐中。系統(tǒng)配制有上行除塵器、下行除塵器、聯(lián)合廢鍋、洗氣塔、鼓風(fēng)機（型號是D600-22）、泵站（型號是HB-100）。

2煤氣發(fā)生爐工藝流程簡述

原料煤從煤場經(jīng)過篩分后經(jīng)傳送帶輸送到料倉中，再經(jīng)自動加焦機加入造氣爐中，如圖所示：由D600-22鼓風(fēng)機將空氣自煤氣爐底吹入，使燃料燃燒，放出的熱量貯存于燃料層中，吹風(fēng)時產(chǎn)生的吹風(fēng)氣經(jīng)上行除塵器除塵后送吹風(fēng)氣回收裝置回收利用或從煙囪放空。吹風(fēng)后燃料層溫度高，此時從煤氣爐底部通入混有適量空氣的蒸汽，與碳反應(yīng)生成的半水煤氣由爐頂引出，經(jīng)上行除塵器除塵，聯(lián)合廢鍋回收余熱再經(jīng)水洗塔水洗降溫后去氣柜，這為上吹制氣階段。上吹制氣階段結(jié)束后為了穩(wěn)定氣化層，蒸汽由造氣爐頂部進入，產(chǎn)出的煤氣經(jīng)下行除塵器、聯(lián)合廢鍋、水洗塔去氣柜，這為下吹制氣階段。下吹制氣以后，需要再送入空氣提高爐溫，但當(dāng)下吹制氣剛結(jié)束后，煤氣爐下部及燃料層內(nèi)殘留著半水煤氣，如果立即吹風(fēng)，空氣與半水煤氣在爐底部相遇，就會發(fā)生爆炸，因此當(dāng)下吹制氣階段之后，蒸汽再次改變方向，自造氣爐底部進入產(chǎn)出的煤氣經(jīng)上行除塵器、聯(lián)合廢鍋、水洗塔去氣柜，這為二次上吹制氣階段。二次上吹后，煤氣爐上部空間及管道中充滿著半水煤氣，如果隨著轉(zhuǎn)入吹風(fēng)階段就立即放空，不僅損失了半水煤氣，而且半水煤氣排出煙囪口時和空氣混合，遇到火星也可能引起爆炸。因此，在轉(zhuǎn)入吹風(fēng)之前，從爐底部吹入空氣，經(jīng)上行除塵器、聯(lián)合廢鍋、水洗塔將殘留的半水煤氣一并送入氣柜，加以回收，這一過程稱為空氣吹凈階段。然后再轉(zhuǎn)入吹風(fēng)階段，重復(fù)循環(huán)。

3運行中出現(xiàn)的故障種類

3.1水夾套泄漏

水夾套部件原為固定式壓力容器，后工藝調(diào)節(jié)后，現(xiàn)歸為固定式常壓容器，運行時設(shè)備自身內(nèi)部為汽水混合物，內(nèi)部為原料反應(yīng)層，這是煤氣發(fā)生爐氣化固體燃料最主要的區(qū)域——氣化層（也稱為火層）。在這里，燃料中的碳與氣化劑中的氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使固體燃料氣化，生成煤氣。氣化層還可分為氧化層（或稱燃燒層）和還原層，在氧化層中生成的二氧化碳上升進入還原層被碳還原。根據(jù)此特殊性，水夾套泄漏的成因由一下幾方面：一方面工藝操作不良，氣化溫度過高造成水夾套燒損變形;二方面長周期使用，因碳層等磨損減薄泄漏;第三方面因進水閥或出水閥閥頭脫落造成進氣或出氣不良，造成水夾套鼓包變形。對于第一種工藝操作問題，應(yīng)及時進行工藝調(diào)節(jié)，此處不詳細敘述;對于第三種，應(yīng)及時確認(rèn)后更換閥門。此處詳細介紹一下第二種因磨損造成泄漏所采取的措施。

造氣爐因長周期運行，水夾套因沖刷、腐蝕、磨損造成減薄繼而產(chǎn)生泄漏，原夾套厚度為18mm，使用周期為4年至5年，經(jīng)多年檢修造氣爐發(fā)現(xiàn)，水夾套產(chǎn)生泄漏的部位均為夾套本體內(nèi)筒下部400mm處。經(jīng)測厚儀檢測，下部減薄泄漏部位為不均勻磨損，產(chǎn)生泄漏周圍為2mm左右;400mm以上部位或者外筒部位，厚度均為14mm左右，減薄不明顯。根據(jù)以往情況，水夾套產(chǎn)生泄漏之后，外委給施工單位進行整體更換，因水夾套為局部減薄，故此種更換方式造成很大的經(jīng)濟浪費。據(jù)統(tǒng)計，更換一臺水夾套，原料費加上施工費用，成本將超過12萬元。2014年我公司開展了“成本管控 挖潛增效”活動，為大力響應(yīng)公司號召，經(jīng)造氣車間指派，對水夾套檢修采取成本管控措施，決定對水夾套內(nèi)筒700mm處高度進行割除更換，由本人負責(zé)，施工方為造氣車間維修班組進行施工。

3.2爐體部位燒損變形

爐膛內(nèi)壁有耐火磚砌層，筒壁不與氣層直接接觸，故爐體部位燒損變形造成的原因可為耐火磚砌層脫落或破損造成燒損變形。此種情況首先檢查工藝參數(shù)是否正常，其次檢修耐火磚砌層。此種檢查由工藝操作及土建工程分工負責(zé)，本文不做詳細敘述。

3.3上灰倉減薄泄漏

上灰倉產(chǎn)生減薄泄漏原因為內(nèi)部耐火層脫落后，上灰倉處于灰渣層，磨損嚴(yán)重，產(chǎn)生筒壁減薄泄漏。針對此種情況，應(yīng)對上灰倉進行更換，內(nèi)部焊接抓釘后，用澆注料澆筑成耐火層。耐火層厚度為100mm，以前可塑料為KS—100，現(xiàn)在為HF-180，施工時采用木錘等工具夯實，為土建工程范圍，本文不做詳細敘述。上灰倉與水夾套連接，采用水平儀找平后焊接，焊條采用J422，需對焊接過程嚴(yán)把關(guān)，不得有焊接缺陷。

3.4內(nèi)部爐箅子燒損嚴(yán)重

內(nèi)部爐箅子燒損嚴(yán)重，灰盤總成部位磨損、變形、移位等損壞，防流板損壞等內(nèi)部件損壞的原因有：工藝操作不良、長周期使用磨損。對于工藝操作，本文不做詳細敘述。針對部件長周期使用磨損損壞，拆卸爐底后檢查損壞情況，經(jīng)多年使用，爐箅子現(xiàn)為8層6邊形狀，軌道現(xiàn)在為L型連接，針對爐箅子及內(nèi)部件的改造論文較多，本文不做多余介紹。

3.5泵站油壓波動大

泵站油壓波動大有以下幾個原因：（1）泵頭打量不足;（2）油缸串油;（3）液壓油乳化。針對以上原因：（1）泵頭打量不足，此種情況確認(rèn)原因后需更換泵頭。（2）油缸串油，此種情況判斷具體有難度，因為有17個閥門油缸，逐一檢查油缸工作量過大，平時工作中，首先更換下灰油缸及送風(fēng)、下行油缸后觀察確認(rèn)再下一步進行。（3）液壓油乳化，需對液壓油蒸煮循環(huán)后使用。

3.6閉式傳動密封泄漏、內(nèi)部件損壞

閉式傳動損壞一直是間歇式固定層煤氣發(fā)生爐長周期運行的關(guān)鍵問題，平時需工藝操作人員多加注意運行電流狀況，發(fā)現(xiàn)問題及時匯報解決。閉式傳動是造氣爐的關(guān)鍵部位，其成本昂貴，每件13000多元，如果能做到自主修理，這樣成本就會大大降低，能為公司創(chuàng)造更大的效益。公司開展“成本管控 挖潛增效”活動，專門成立公關(guān)組，由本人負責(zé)進行。閉式傳動密封泄漏改造情況如下：閉式傳動運行過程中，除去因負荷高、灰盤移位、磨損等原因需進行更換以外，閉式傳動密封位置產(chǎn)生泄漏也是一個重要隱患。閉式傳動產(chǎn)生泄漏，主要有兩種泄漏位置：第一，從蝸殼注油孔處;第二，從蝸桿壓蓋密封處。在各部件配合完好的情況下，此兩種位置產(chǎn)生泄漏均為密封件失效產(chǎn)生的。

綜合以上影響因素，結(jié)合造氣爐閉式傳動的工作環(huán)境來講，載重負荷大，爐底溫度為180℃—220℃，沖洗水為循環(huán)冷卻水。根據(jù)操作條件，自主修理的閉式傳動產(chǎn)生泄漏的主要原因是為：裝配時調(diào)整不當(dāng)、密封件的材料性能。對于第一點：裝配時調(diào)整不當(dāng)，是因為條件簡陋、裝配不合規(guī)范、軸磨損等原因造成的。油封密封不嚴(yán)是造成泄漏的主要因素。當(dāng)軸出現(xiàn)磨損形成溝槽，即使更換新油封仍不能密封時，是由于油封唇口與軸的接觸壓力下降，造成安裝后油封唇口直徑與軸頸的過盈量太小。裝配方法不當(dāng)也是造成泄漏的重要因素。對于第二點：密封件的材料性能，根據(jù)爐底溫度，V型密封圈及O型圈應(yīng)選擇耐高溫材質(zhì)。聯(lián)系供貨廠商，現(xiàn)有的密封圈及O型圈材質(zhì)均為普通橡膠（應(yīng)該為丁腈橡膠，廠家未明說），最高使用溫度為100℃，油封均為骨架油封，型式分別為SD105？30？4（低速雙口型），F(xiàn)B75？5？2（帶有副唇內(nèi)包骨架旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈）。經(jīng)過詳細咨詢及拆卸檢查，造成泄漏的原因，結(jié)構(gòu)型式不是主要原因，骨架油封也滿足使用要求（可變更為2個油封型式，這樣立軸、軸承殼尺寸需要改動）。主要的是密封圈的材質(zhì)問題以及骨架油封、密封圈自主裝配原因。

3.7配套座板閥泄漏，下行管磨損泄漏，其余配套附屬設(shè)備損壞

配套座板閥內(nèi)漏，更換座板閥后需對座板閥進行檢查，更換密封座后利舊使用。下行管泄漏問題，造氣車間目前對爐體、管道等漏點處理方式為停爐焊接處理及臨時用堵漏靈（或澆注料）堵漏方式，針對造氣使用環(huán)境，需選擇一種粘合劑，會大大提升工作效率?？筛鼡Q內(nèi)部加注耐磨陶瓷材料等，因成本較高，不作為大范圍技改項目。其余配套設(shè)施，為節(jié)約成本，原先外委施工項目均為自主施工，如更換聯(lián)合廢鍋等。此種改造方式較為成熟，本文不做詳細敘述。

3.8下行管磨損泄漏

造氣車間泄漏問題是一直以來的頑疾，要根除以現(xiàn)階段操作水平難度較大，例如，圓門泄漏問題。造氣車間目前漏點需進行技術(shù)攻關(guān)的是“三門”（左右灰渣倉圓門、下行除塵器圓門）的泄漏問題。經(jīng)過造氣車間自主改進及實踐摸索，由以前的膠圈密封改為目前“三門”密封結(jié)構(gòu)為線性密封（少部分為老式膠圈密封），目前泄漏處理方式為更換密封圈及更換膠皮的方式，更換完成后保持無泄漏時間短。為保證無泄漏，需對“三門”泄漏問題進行技術(shù)改進。即改變密封形式，下灰圓門改為插板或者將密封材料改為上部，經(jīng)過實踐證明插板結(jié)構(gòu)能很大程度解決泄漏問題，但泄漏后需要拆卸更換檢修，所需費用大，不建議大范圍改造使用。目前階段正在改進密封口結(jié)構(gòu)，即將密封墊改造為上部，密封環(huán)在下部，此種改造方式費用少，膠皮使用壽命加長，現(xiàn)已改造2件會渣倉進行試驗使用，前期使用膠皮使用壽命明顯增加，此種改在方式還需觀察使用，準(zhǔn)備作為下一步重點改造方向。

4結(jié)語

間歇式固定層煤氣發(fā)生爐在這幾十年的發(fā)展歷程中，為煤化工的發(fā)展發(fā)揮了重大的作用。在以后的工作中，要一如既往的查找改革亮點，嚴(yán)把檢修質(zhì)量關(guān)，使這種造氣爐發(fā)揮最大作用。隨著社會發(fā)展，環(huán)保指標(biāo)提高，此種造氣爐已慢慢退出歷史舞臺，各煤化工企業(yè)都在尋找更加節(jié)能更加有效的造氣爐，齊魯一化近年來也一直在尋求轉(zhuǎn)型升級，在此期間，更要對自己提出更高的要求，全力挖掘，助力齊魯一化轉(zhuǎn)型成功。

參考文獻

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