摘要：針對(duì)發(fā)生爐煤氣生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的密封性不好、氣化過(guò)程不穩(wěn)定等問(wèn)題，從煤氣生產(chǎn)系統(tǒng)的密封方式、煤氣濃度監(jiān)測(cè)及加煤系統(tǒng)煤氣泄漏治理、煤氣發(fā)生爐爐體結(jié)構(gòu)、煤氣生產(chǎn)控制方法、煤氣發(fā)生爐蒸汽系統(tǒng)等方面提出了改進(jìn)措施。運(yùn)行實(shí)踐表明，具有良好的安全生產(chǎn)、節(jié)能減排、經(jīng)濟(jì)方面的效益。
關(guān)鍵詞：發(fā)生爐煤氣；煤氣發(fā)生爐；密封；煤氣泄漏
Improvement of Producer Gas Production System
LU Xiu-mei，ZHU Zheng-bing，GA0 Yun-long
Abstract：Aimed at the problems such as poor tightness and unstable gasification process occurred during producer gas production，the improvement measures are proposed in terms of sealing mode of gas production system，monitoring of gas concentration，treatment of gas leakage from coal charge system，body structure of gas producer，control method of gas production，steam system of gas producer and so on. The operation practice shows that excellent benefits in terms of safety production，energy saving and emission reduction and economy are obtained.
Key words：producer gas；gas producer；sealing；gas leakage
1 概述
中國(guó)是一個(gè)以煤為主要能源的國(guó)家，煤炭資源十分豐富，而石油資源相對(duì)比較貧乏。近年來(lái)，隨著國(guó)家能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，煤炭在中國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比例雖有所下降，但在目前和未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一個(gè)時(shí)期內(nèi)，煤炭在常規(guī)能源的生產(chǎn)和消費(fèi)中的主導(dǎo)地位不會(huì)改變。據(jù)專(zhuān)家預(yù)測(cè)，到2050年，煤炭在中國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比例仍將占50%以上。隨著石油價(jià)格的上升和環(huán)保要求的得高，煤炭潔凈利用是必由之路，作為煤轉(zhuǎn)化核心的氣化技術(shù)前景廣闊。但在進(jìn)行煤轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，由于設(shè)備、工藝方面存在的限制和密封問(wèn)題，造成氣化環(huán)境惡劣，存在煤氣中毒、爆炸和火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，研究、開(kāi)發(fā)、改進(jìn)氣化技術(shù)和設(shè)備，改善氣化環(huán)境，安全、環(huán)保、穩(wěn)定、低耗地進(jìn)行煤的轉(zhuǎn)化，越來(lái)越受到業(yè)界的關(guān)注和重視[1～4]。
目前，國(guó)內(nèi)外煤炭氣化成熟的設(shè)備和技術(shù)已較多，在安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)性方面也做了許多有益的探索及應(yīng)用[5～10]。云南鋁業(yè)股份有限公司炭素廠(chǎng)主要生產(chǎn)電解鋁用炭素陽(yáng)極，炭素廠(chǎng)由5個(gè)車(chē)間組成，分別是煅燒車(chē)間、成型車(chē)間、焙燒車(chē)間、煤氣車(chē)間、組裝車(chē)間。煤氣車(chē)間生產(chǎn)的煤氣主要為煅燒車(chē)間、成型車(chē)間、焙燒車(chē)間提供燃料。煤氣車(chē)間采用的氣化設(shè)備是濟(jì)南某工業(yè)煤氣發(fā)生爐廠(chǎng)生產(chǎn)的BG3.0-93型固定床煤氣發(fā)生爐，該發(fā)生爐的設(shè)計(jì)煤氣產(chǎn)量為6000～8000m3/h，生產(chǎn)單位體積煤氣的煤耗為0.33kg/m3。工藝流程是冷煤氣流程，以無(wú)煙煤為主要原料，以空氣和水蒸氣的混合物作為氣化劑，生成的煤氣經(jīng)單豎管、洗滌塔洗滌后對(duì)煤氣進(jìn)行除塵、降溫處理，然后送給用戶(hù)。
該4臺(tái)煤氣發(fā)生爐于1998年12月投入運(yùn)行，基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)。由于使用年限較長(zhǎng)、設(shè)備工藝落后以及原料更改等原因，在生產(chǎn)過(guò)程中存在煤氣泄漏嚴(yán)重、生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定性差、經(jīng)濟(jì)性差等問(wèn)題。為了保證安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行生產(chǎn)，達(dá)到安全環(huán)保要求，延長(zhǎng)煤氣發(fā)生爐的使用壽命，進(jìn)一步提高煤氣質(zhì)量和產(chǎn)量，降低能耗，我們對(duì)煤氣生產(chǎn)系統(tǒng)從以下5個(gè)方面進(jìn)行了創(chuàng)新和改進(jìn)，取得了顯著的成績(jī)。
2 煤氣生產(chǎn)系統(tǒng)的密封方式
在煤氣生產(chǎn)過(guò)程中，系統(tǒng)的密封性能決定著煤氣生產(chǎn)環(huán)境中煤氣濃度以及發(fā)生煤氣中毒、火災(zāi)、爆炸等事故的概率。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，出現(xiàn)煤氣泄漏的點(diǎn)主要是煤氣發(fā)生爐探火孔。在探火作業(yè)時(shí)，原設(shè)計(jì)用高壓蒸汽在探火孔環(huán)形通道內(nèi)高速流動(dòng)形成汽膜，由汽膜對(duì)煤氣進(jìn)行密封，高壓蒸汽流向爐內(nèi)。采用1根蒸汽環(huán)管(DN 40mm)，經(jīng)11根支管(DN 20mm)供給探火孔作密封用，由于蒸汽壓力不足，密封效果較差。改造前、后探火孔蒸汽密封方式見(jiàn)圖1、2。
改造方案是：將原來(lái)的蒸汽環(huán)管從中間截?cái)喑蓛砂?，一半沿用原?lái)的探火蒸汽管和閥門(mén)，只是將兩端用堵頭堵住，主要用來(lái)密封5、6、7、8、11號(hào)探火孔；用1根直徑為40mm的無(wú)縫鋼管從蒸汽總管引至另一半環(huán)管上，加裝1個(gè)DN 40mm的截止閥作為控制用，這一半環(huán)管主要用來(lái)密封1、2、3、4、9、10號(hào)探火孔。經(jīng)過(guò)這一改進(jìn)后，提高了密封煤氣的蒸汽壓力，解決了在探火時(shí)因蒸汽壓力較低而造成密封效果較差、煤氣泄漏嚴(yán)重的問(wèn)題。
3 煤氣濃度監(jiān)測(cè)及加煤系統(tǒng)煤氣泄漏治理
加煤作業(yè)的操作程序是打開(kāi)煤氣發(fā)生爐加煤系統(tǒng)下閥，將中間料倉(cāng)內(nèi)的煤加入煤氣發(fā)生爐內(nèi)，然后關(guān)閉加煤系統(tǒng)下閥，再打開(kāi)煤氣發(fā)生爐加煤系統(tǒng)上閥，將煤氣發(fā)生爐上部料倉(cāng)的煤加至中間料倉(cāng)內(nèi)，然后再關(guān)閉加煤系統(tǒng)上閥，如此重復(fù)。此時(shí)，由于煤氣發(fā)生爐加煤系統(tǒng)上閥、下閥的開(kāi)閉之間有一定的時(shí)間間隔，在打開(kāi)加煤系統(tǒng)下閥時(shí)，部分煤氣會(huì)流至中間料倉(cāng)內(nèi)，而在打開(kāi)加煤系統(tǒng)上閥時(shí)，此部分煤氣會(huì)流至煤氣發(fā)生爐上部料倉(cāng)。另外，加煤系統(tǒng)下閥和上閥由于長(zhǎng)期動(dòng)作而導(dǎo)致密封不嚴(yán)，也會(huì)有一部分煤氣泄漏至煤氣發(fā)生爐上部料倉(cāng)內(nèi)。原設(shè)計(jì)在煤氣發(fā)生爐上部料倉(cāng)安裝有一根直徑為325mm、高度為6m的無(wú)縫鋼管作為放散管，由于其抽力僅為4.28Pa，難以將加煤時(shí)以及加煤系統(tǒng)上閥、下閥密封不嚴(yán)時(shí)泄漏至煤氣發(fā)生爐上部料倉(cāng)的煤氣及時(shí)排出，再加上煤氣發(fā)生爐上部料倉(cāng)四周均有高度為1200mm的擋墻，煤氣不易擴(kuò)散，造成此區(qū)域煤氣體積分?jǐn)?shù)高達(dá)1000×10-6以上，而在運(yùn)煤作業(yè)時(shí)，必須有操作工在此區(qū)域內(nèi)作業(yè)，導(dǎo)致此區(qū)域內(nèi)的作業(yè)人員經(jīng)常出現(xiàn)煤氣中毒現(xiàn)象。另外，煤氣發(fā)生爐操作面原設(shè)計(jì)為封閉式，通風(fēng)僅靠窗子和安裝于墻上的4臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)，通風(fēng)效果極差，泄漏出來(lái)的煤氣不易擴(kuò)散，容易造成人員中毒。煤氣發(fā)生爐操作面由于沒(méi)有在線(xiàn)煤氣濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，操作人員無(wú)法實(shí)時(shí)對(duì)煤氣濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，必須持移動(dòng)式煤氣濃度監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)方可了解煤氣濃度情況。一方面，對(duì)監(jiān)測(cè)人員的安全不利；另一方面，由于無(wú)法實(shí)時(shí)了解煤氣濃度情況，人員易進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域而不自知，無(wú)法較好地預(yù)防煤氣中毒事件的發(fā)生。因此，我們主要從泄漏煤氣的監(jiān)測(cè)、操作面的通風(fēng)和放散管的強(qiáng)制抽排等方面進(jìn)行改造。
① 煤氣發(fā)生爐上部料倉(cāng)放散管改造
將原來(lái)的4臺(tái)煤氣發(fā)生爐料倉(cāng)放散管下部各截去一段后，分別安裝了4臺(tái)風(fēng)壓為378Pa、風(fēng)量為7657m3/h、功率為1.5kW的防爆型管道軸流風(fēng)機(jī)，用于強(qiáng)制將泄漏至煤氣發(fā)生爐上部料倉(cāng)的煤氣進(jìn)行抽排。
② 煤氣發(fā)生爐操作面及上部料倉(cāng)通風(fēng)
將原來(lái)煤氣發(fā)生爐操作面南、北向的墻體全部拆除，以強(qiáng)化通風(fēng)效果；將煤氣發(fā)生爐上部料倉(cāng)四周的擋墻由高度為1200mm拆除至高度為600mm。因防止雨水進(jìn)入煤氣發(fā)生爐料倉(cāng)，故保留了高度為600mm的擋墻用于阻擋雨水。
③ 煤氣泄漏區(qū)域煤氣濃度監(jiān)測(cè)
在煤氣發(fā)生爐操作面安裝了2個(gè)煤氣濃度監(jiān)測(cè)探頭，在煤氣發(fā)生爐上部料倉(cāng)高度為600mm的擋墻內(nèi)的區(qū)域安裝了2個(gè)煤氣濃度監(jiān)測(cè)探頭，在煤氣發(fā)生爐操作面安全通道上安裝了1個(gè)煤氣濃度監(jiān)測(cè)探頭，在排送機(jī)房安裝了2個(gè)煤氣濃度監(jiān)測(cè)探頭。其中，煤氣發(fā)生爐操作面、煤氣發(fā)生爐料倉(cāng)以及煤氣發(fā)生爐操作面安全通道上所安裝的煤氣濃度監(jiān)測(cè)探頭統(tǒng)一接至煤氣發(fā)生爐控制室內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；煤氣排送機(jī)房?jī)?nèi)安裝的2個(gè)煤氣濃度監(jiān)測(cè)探頭統(tǒng)一引至煤氣排送機(jī)控制室內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過(guò)這一改造，操作人員可以實(shí)時(shí)對(duì)各區(qū)域的煤氣濃度進(jìn)行了解，在煤氣濃度超標(biāo)時(shí)，能采取相應(yīng)的防護(hù)和處理措施，增強(qiáng)了應(yīng)對(duì)煤氣中毒事件的能力。
④ 改造效果
改造后，在啟動(dòng)軸流風(fēng)機(jī)時(shí)，煤氣發(fā)生爐上部料倉(cāng)處煤氣體積分?jǐn)?shù)由1000×10-6左右降至30×10-6左右；煤氣發(fā)生爐操作面煤氣體積分?jǐn)?shù)由50×10-6左右降至10×10-6左右。對(duì)煤氣發(fā)生爐上部料倉(cāng)、煤氣發(fā)生爐操作面以及煤氣排送機(jī)房這3個(gè)可能存在煤氣泄漏的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)了煤氣濃度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
4 煤氣發(fā)生爐爐體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
4.1 存在的問(wèn)題
① 在煤氣發(fā)生爐運(yùn)行過(guò)程中，由于爐出口煤氣溫度為480～600℃，爐出口擋板經(jīng)常出現(xiàn)燒損、脫落現(xiàn)象。
② 在進(jìn)行空氣和蒸汽的混合時(shí)，由于空氣和蒸汽接觸表面積較小、接觸時(shí)間短，尤其是負(fù)荷較大時(shí)，因流速較快，接觸時(shí)間更短，造成了空氣和蒸汽混合不夠充分，最終導(dǎo)致煤氣發(fā)生爐內(nèi)的氣化不完全，氣化效果差。
③ 煤氣發(fā)生爐水夾套須定期進(jìn)行排污，以避免水夾套內(nèi)污物積存過(guò)多而導(dǎo)致受熱面受熱不均。但由于排污采用截止閥控制，打開(kāi)緩慢、阻力大。
④ 飽和管上裝有1塊0.5mm厚的退火鋁板作為防爆板，用于爐底部發(fā)生爆炸時(shí)泄壓。一方面，發(fā)生爐爐底爆炸時(shí)由于該防爆板采用平裝方式(見(jiàn)圖3)，爆炸波和鋁片易傷到人；另一方面，蒸汽凝結(jié)水易對(duì)鋁板造成腐蝕，導(dǎo)致鋁板使用壽命縮短。
4.2 改進(jìn)措施
① 提高爐出口擋板的耐溫性
在爐出口擋板下部先用直徑為6mm的不銹鋼鋼筋每隔40mm焊1個(gè)倒Y形鉚鉤，該鉚鉤高度為30mm，然后用耐火材料澆鑄厚度為30mm的耐火層。通過(guò)以上改造，達(dá)到了用耐火材料對(duì)爐出口擋板提供保護(hù)的目的。
② 強(qiáng)化氣化劑的混合程度
改變蒸汽進(jìn)入飽和管的方式，首先在飽和管外部加1根管徑為100mm的環(huán)形管，環(huán)形管上接1段長(zhǎng)度為200mm、直徑為200mm的緩沖管，使蒸汽在緩沖管內(nèi)得到緩沖，然后將蒸汽由6根直徑為40mm的支管引入飽和管，在每根支管上分別鉆12個(gè)直徑為14mm的孔(靠飽和管內(nèi)壁一側(cè)不鉆孔)，支管末端出口用盲板堵住。改造后飽和管結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。通過(guò)以上改造，實(shí)現(xiàn)了蒸汽和空氣的充分混合，提高了氣化劑的品質(zhì)，從而改善了爐內(nèi)氣化狀況。
③ 改變排污方式
由于原設(shè)計(jì)所選用的排污閥為截止閥，開(kāi)啟比較緩慢，無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)形成較大的抽排力使發(fā)生爐水夾套內(nèi)沉積的雜質(zhì)排出。因此，我們?cè)谠械呐盼坶y(截止閥)下面再安裝1個(gè)快開(kāi)閥(球閥)，在進(jìn)行排污時(shí)，先將截止閥全開(kāi)后，再快速將球閥全部打開(kāi)，在短時(shí)間內(nèi)形成較大的抽力，將沉積在發(fā)生爐水夾套底部的雜質(zhì)徹底排出。
④ 改變飽和管防爆板位置
在原設(shè)計(jì)的防爆板的位置處安裝1個(gè)DN 480mm、90°的彎管，再在此彎管上安裝防爆板(見(jiàn)圖4)，從而將平裝式的防爆板變成了立裝式，在發(fā)生爆炸時(shí)，爆炸波和防爆板碎片都垂直向上，不會(huì)傷及到人或設(shè)備。
5 煤氣生產(chǎn)控制方法的改進(jìn)
5.1 存在問(wèn)題
① 在生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)定期將煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的灰渣排出，改造前操作工除渣采用時(shí)間短、爐箅頻率快、渣量大的方式。采用此種方式進(jìn)行除渣，容易導(dǎo)致渣和爐箅、風(fēng)帽之間的剪切力、摩擦力在高溫下?lián)p壞爐箅、風(fēng)帽，造成爐箅、風(fēng)帽使用壽命縮短。
② 煤氣發(fā)生爐生產(chǎn)所用的風(fēng)是從風(fēng)帽與上爐箅、上爐箅與中爐箅、中爐箅與下?tīng)t箅3個(gè)間隙中通入，風(fēng)帽與上爐箅、上爐箅與中爐箅、中爐箅與下?tīng)t箅的布風(fēng)比例為30%：30%：40%。煤氣發(fā)生爐的邊探火孔正對(duì)著中爐算與下?tīng)t箅間隙處，中探火孔正對(duì)著上爐箅，從煤氣發(fā)生爐探火情況可以看出，邊探火孔處燃燒較好甚至出現(xiàn)過(guò)熱結(jié)渣現(xiàn)象，而中探火孔處燃燒較差甚至沒(méi)有灰層，由于沒(méi)有灰層保護(hù)而導(dǎo)致風(fēng)帽、上爐箅經(jīng)常燒損，從而影響爐內(nèi)氣化料層的穩(wěn)定及氣化反應(yīng)的進(jìn)行。從實(shí)際統(tǒng)計(jì)來(lái)看，風(fēng)帽、上爐箅、中爐箅僅能使用3個(gè)月左右。
③ 在進(jìn)行煤氣發(fā)生爐的生產(chǎn)負(fù)荷調(diào)節(jié)時(shí)，每臺(tái)煤氣發(fā)生爐有1個(gè)就地進(jìn)風(fēng)蝶閥，靠調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)蝶閥的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)荷大小。由于無(wú)就地壓力表和就地空氣流量表，在進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)調(diào)節(jié)不準(zhǔn)確的問(wèn)題，甚至導(dǎo)致煤氣發(fā)生爐出現(xiàn)負(fù)壓生產(chǎn)的情況，嚴(yán)重影響了煤氣生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定。另外，由于進(jìn)風(fēng)蝶閥較為分散(每臺(tái)發(fā)生爐1個(gè)，且距離較遠(yuǎn))，導(dǎo)致無(wú)法同時(shí)對(duì)2臺(tái)及2臺(tái)以上的煤氣發(fā)生爐進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)，更加造成了調(diào)節(jié)過(guò)程的不穩(wěn)定性。
④ 車(chē)間生產(chǎn)控制各個(gè)崗位采用分散控制的方式，造成崗位設(shè)置較多，人員較為分散；而司爐崗位在有人員休假或其他事情時(shí)，人員明顯不足，存在一定的安全隱患。
5.2 改進(jìn)措施
① 在除渣控制方法上，打破常規(guī)，要求操作工采用長(zhǎng)時(shí)間、爐箅低頻率、小渣量的除渣方式。
② 根據(jù)每次停爐檢修時(shí)上、中、下?tīng)t箅的磨損情況，將上、中爐箅由原來(lái)整個(gè)圓周面上的厚度均為25mm改為外圓周面厚度為40mm，以一定角度向中心面逐漸減小到厚度為20mm，這主要是為了延長(zhǎng)爐箅的使用壽命。將上爐箅和風(fēng)帽間的高度由原來(lái)的120mm改為140mm，從而使煤氣發(fā)生爐風(fēng)帽與上爐箅、上爐箅與中爐箅、中爐箅與下?tīng)t箅的布風(fēng)比例改為35%：30%：35%。通過(guò)以上改進(jìn)，延長(zhǎng)了煤氣發(fā)生爐爐箅的磨損時(shí)間，煤氣生產(chǎn)的運(yùn)行工況得到了改善。
③ 對(duì)煤氣發(fā)生爐負(fù)荷的控制方式，改為在進(jìn)入每臺(tái)煤氣發(fā)生爐空氣支管的蝶閥后面安裝1臺(tái)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，將電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)信號(hào)引入司爐控制室，在司爐控制室進(jìn)行生產(chǎn)負(fù)荷控制。在正常運(yùn)行時(shí)，空氣蝶閥處于全開(kāi)狀態(tài)，用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥來(lái)控制空氣流量。熱備用或冷備用時(shí)，將空氣蝶閥和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥均關(guān)閉。這樣，一方面，可以在控制室根據(jù)負(fù)荷變化情況及時(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)生產(chǎn)負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)；另一方面，也可以對(duì)多臺(tái)煤氣發(fā)生爐同時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)。這不僅增強(qiáng)了煤氣生產(chǎn)的安全性，對(duì)平衡各臺(tái)煤氣發(fā)生爐的生產(chǎn)負(fù)荷也十分有利。
④ 對(duì)控制較為分散的問(wèn)題，利用原料輸送閑置的PLC點(diǎn)，將循環(huán)水泵崗位需要監(jiān)測(cè)的參數(shù)引至司爐控制室，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行參數(shù)的集中監(jiān)控，并用工業(yè)攝像機(jī)對(duì)循環(huán)水泵運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控，主要監(jiān)控循環(huán)水泵及管道是否漏水。循環(huán)泵崗位人員只需每1h巡視1次循環(huán)水泵就能保證循環(huán)水泵正常運(yùn)行。從而可以將循環(huán)水泵崗位人員經(jīng)過(guò)培訓(xùn)以后調(diào)整至司爐控制室，解決了人員不足所帶來(lái)的安全生產(chǎn)隱患。
6 蒸汽系統(tǒng)的改進(jìn)
外來(lái)蒸汽的壓力一般在0.8MPa左右，經(jīng)過(guò)減壓閥減壓后最低保持在0.15MPa左右。煤氣發(fā)生爐自產(chǎn)蒸汽的壓力一般在0.045MPa左右，設(shè)計(jì)壓力不超過(guò)0.075MPa，經(jīng)過(guò)汽包匯集后與減壓后的外供蒸汽一起進(jìn)入爐前蒸汽總管。改造前煤氣發(fā)生爐蒸汽系統(tǒng)見(jiàn)圖5。由于兩者壓力之差，導(dǎo)致外供蒸汽流入煤氣發(fā)生爐汽包，造成煤氣發(fā)生爐的自產(chǎn)蒸汽無(wú)法進(jìn)入爐前蒸汽總管，汽包安全閥長(zhǎng)年處于開(kāi)啟放散狀態(tài)，從而使大量的蒸汽浪費(fèi)，存在汽包壓力持續(xù)超過(guò)設(shè)計(jì)要求的不安全因素。
針對(duì)以上問(wèn)題，我們對(duì)蒸汽系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)：①重新布置1根長(zhǎng)度為40m、外徑為108mm的無(wú)縫鋼管作為自產(chǎn)蒸汽的主管道(即新增自產(chǎn)蒸汽主管)。②將4臺(tái)煤氣發(fā)生爐汽包的出汽管與原主管分開(kāi)后，接到新增自產(chǎn)蒸汽主管上。③在新增自產(chǎn)蒸汽主管至每臺(tái)煤氣發(fā)生爐飽和管之間加1個(gè)DN 100mm的截止閥(8號(hào)閥)。④將原來(lái)旁通閥(4號(hào)閥)由截止閥改為閘閥。改造后煤氣發(fā)生爐蒸汽系統(tǒng)見(jiàn)圖6。
這樣，在正常運(yùn)行時(shí)，8號(hào)閥全開(kāi)，將自產(chǎn)蒸汽全部用于煤氣生產(chǎn)，4號(hào)閥全關(guān)。不足部分通過(guò)主路上的2號(hào)閥來(lái)調(diào)節(jié)外來(lái)蒸汽進(jìn)行補(bǔ)充。在生產(chǎn)負(fù)荷較小時(shí)，將8號(hào)閥關(guān)閉，4號(hào)閥全部打開(kāi)，5號(hào)閥關(guān)閉，靠2號(hào)閥來(lái)調(diào)節(jié)白產(chǎn)蒸汽供入煤氣發(fā)生爐內(nèi)的蒸汽量。
7 與當(dāng)前同類(lèi)研究相比的獨(dú)創(chuàng)點(diǎn)
① 安全環(huán)保性增強(qiáng)。通過(guò)該項(xiàng)技術(shù)的實(shí)施，煤氣生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的煤氣泄漏得到了控制，煤氣濃度明顯降低，對(duì)各區(qū)域的煤氣濃度實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制，煤氣泄漏對(duì)環(huán)境的污染得到了顯著的改善。
② 節(jié)能減排效果顯著，煤氣發(fā)生爐爐箅使用壽命明顯延長(zhǎng)。在改造前，生產(chǎn)單位體積煤氣的煤耗高達(dá)263g/m3(2007年數(shù)據(jù))，灰渣含碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.58%(2007年數(shù)據(jù))，煤氣發(fā)生爐自產(chǎn)蒸汽長(zhǎng)年處于無(wú)法回收利用狀態(tài)，煤氣發(fā)生爐爐箅使用壽命較短，僅達(dá)到3個(gè)月左右。
改造后，生產(chǎn)單位體積煤氣的煤耗降至246g/m3，2009年共生產(chǎn)煤氣73816257m3，則2009年可節(jié)約無(wú)煙煤1254.88t，無(wú)煙煤的價(jià)格為726元/t，全年節(jié)約無(wú)煙煤的費(fèi)用為91.10×104元。
改造后，煤氣發(fā)生爐自產(chǎn)蒸汽可以全部回收利用，每年可節(jié)約的費(fèi)用為53.5×104元。
改造后，煤氣發(fā)生爐的風(fēng)帽、上爐箅、中爐箅使用壽命均達(dá)到了10個(gè)月以上，由此減少的更換風(fēng)帽、上爐箅、中爐箅的費(fèi)用為10.58×104元。
以上3項(xiàng)合計(jì)，直接經(jīng)濟(jì)效益為155.2×104元/a。
③ 在技術(shù)上完全依靠自主開(kāi)發(fā)，獲得多項(xiàng)專(zhuān)利[11～13]。通過(guò)自主創(chuàng)新，將煤氣生產(chǎn)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的理念變成了現(xiàn)實(shí)。完全依靠自身技術(shù)力量，自主開(kāi)發(fā)，一批專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員在技術(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程中得到鍛煉和成長(zhǎng)。
④ 有著巨大的行業(yè)推廣價(jià)值。主要表現(xiàn)在較低的投入就可以實(shí)現(xiàn)煤氣生產(chǎn)安全、環(huán)保、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，收益較大。
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(本文作者：魯秀梅 朱正兵 高云龍 云南鋁業(yè)股份有限公司炭素廠(chǎng) 云南昆明 650502)
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