强负荷条件下稳定工况四个关键性问题及对策作者/来源：正大热能当今，固定床间歇式煤气炉其技术装备水平和自动化程度已今非昔比。

工艺水平和操作控制技术也得以同步发展。

并已成为了新型设备和自控技术作用发挥的基础和保障。

煤气炉及配套设施的大型化和高性能也为煤气炉高炉温、强负荷制气创造了条件。

强负荷制气法，为众多合成氨厂实现少开炉，多开机提高热能的转化利用率降低生产成本发挥了很大作用。

每一项新操作方法的诞生和应用都是一次推陈出新的过程。

近些年来造气理论的发展创新和工艺技术的更新进步是飞速进行的。

上世纪80年代至90年代初还普遍应用的理论依据和操作方法，已经有相当一部分被全新理念作用而产生的新工艺、新操作方法所取代。

例如：热风造气技术和过热蒸汽造气技术已有不少业内人士提出了相反的观点。

造气技术已经走出探索如何提高半水煤气中一氧化碳加氢的时代，已经细化到有意识调控半水煤气中甲烷含量的境界，煤气炉的运行特点已经走上了高气化强度长周期稳定运行之路。

然而，由于强负荷条件下运行的煤气炉其管理和操作控制的难度都相对增大，要求必须有一套与之相适合的操作方法才能保证其稳、优运行。

近期发现有部分厂家采用强负荷制气后炉况波动大，生产难以稳定，经了解了几家的情况后发现有的厂家是由于煤质特性不能保证相对的稳定，这是其一。

还有一个共性的问题是管理上和操作上都没有抓住和掌握强负荷条件下最为关键的问题。

经常顾此失彼，总起来说就是没能找出重点并抓住重点。

今提出强负荷条件下稳定炉内工况的“四要素”希望同行们有所借鉴并希望共同向列深层和更宽的领域探讨、交流已求共同进步。

稳炭层在合理确定炭层高度的基础上，在各项工艺指标确定后的正常操作中，要求炭层控制必须稳定，这一点是稳定炉内工况和优化工艺条件的首要问题。

因操作控制不当造成炭层大范围波动是造气操作的一大忌。

煤气炉正常运行中如炭层控制低于了工艺范围，从炉温表的显示上就显示出炉上温度涨幅加快，加煤周期缩短，炉下温度开始下降，炉上和炉下温度出现分叉现象。

发气量也会随之逐步变小，出现这个现象的反应原理是：炭层降低后床层阻力变小，蓄热能力下降，风速的加快使火层上移、变薄，热损失增大。

使之发气量下降。

如不及时纠正操作上的错误，结果将是煤耗升高和生产能力下降。

反之如果控制炭层超出了工艺要求，就破坏了确定好的吹风率，吹风阻力增大，炉温逐步降低，灰的成渣率开始下降，灰层内的细灰增多，吹风阻力会进一步加大，生产负荷逐步下降，热量逐步失去平衡。

煤气的产量的质量都随之降低。

可见操作不当造成的炭层波动对气化条件的影响相当严重，因此在操作和管理上要把稳定炭层高度作为一项主要工艺指标来抓。

然而，在炭层高度确定合理，操作控制也达到了稳定的条件下，入炉煤粒度的变化同样会造成床层阻力和蓄热条件的变化，因此原料加工的工作做不好将会使造气的操作更加复杂化。

做到入炉煤的特性和粒度稳定将对稳定炉内工况，优化工艺条件起到很大的帮助作用。

所以，将入厂原煤在加工过程中按造气入炉煤国标要求分级利用，是有利于稳定炉况、有利于节煤降耗的举措。

这样加工管理的工作量加大了，加工费用稍有增加，但在造气生产中实现的效益是增加的加工费用远不可比的。

近些年来，对炭层高度的选择在行业中观点不一，高、中、低炭层都有人坚持，而笔者认为炭层高度这项重要的工艺指标不能做为一种绝对的的概念来生搬硬套，各个厂家要根据装备上的不同特点来合理确定（应依照风机能力、原料特性、流程特点、管网阻力、炉型特点等综合考虑）。

正确确定炭层高度的原则是：最大限度地发挥风机能力，不能因炭层确定太高影响吹风效率，但又不能因炭层选择过低而吹翻炭层，影响操作。

要恰如其分地掌握好这两点，应该是适合高则定为高，适合低则定为低，不能教条。

总之，稳定合理的炭层高度是稳定各项工艺的先决条件。

稳灰层灰渣层是无活性、无反应的无效层区。

而它的厚薄和控制稳定与否都对气化条件有很大的影响。

炭层高度稳定后，并不是床层内各层区就能稳定在最佳位置了，还要进行合理的工艺调整和科学有效的操作控制。

床层内的主要层区是气化层（俗称火层），而火层位置的合理选择和位置稳定又取决于灰层厚度的合理选择和控制稳定，这两个问题关联性极强。

火层位置的调整是靠调节上、下吹时间和调节上、下吹蒸汽用量作为主要手段，但是对火层位置起到巩固作用的还在于灰层厚度的稳定。

也就是说正常操作中对火层位置影响最大的一项条件是灰层的变化。

很多厂家忽视了对灰层厚度的合理选择，忽视了灰层厚度的变化对气化条件影响的重要性。

一味的追求炉顶、炉底温度都不高的良好气化条件，但是在确定制气负荷时必须科学地确定与之相适应的灰层的厚度。

如果这项工艺条件选择不合理就人使制气负荷无法提高，气化条件无法优化。

例如：强负荷条件下错误的选择了厚灰层，低炉下温度，那么即使炭层高度确定合理了，也会因灰层过厚使炉内的有效层区空间减少，火层必然上移，使吹风阻力增大，吹风效率也低，以上问题的存在限制了一定的生产能力得不到充分发挥。

合理的确定了灰层厚度也要同时确定炉下温度的工艺指标。

这项重要的工艺指标应在外部条件和操作技能允许的前提下尽量缩小其波动范围，以减少灰层的波动。

造气技术提高的目标，首先要求控制指标更加稳定，波动范围进一步缩小，逐步达到恒定各项工艺指标。

控制灰层的方法是精心控制排灰速度，达到灰层的产生和排出的平衡。

检测灰层厚度的手段除定期探火外，平常操作的主要依据是炉底温度和灰梨温度的变化，正常操作中在灰层厚度不变的条件下，有时会出现因原料特性突然变化使气化速度加快，在加煤周期固定的条件下炭层出现下降快的现象，这个时候切勿采用减慢排灰速度的方法来提高炭层，要保持灰层厚度稳定，判明煤质变化将会给炉况造成何种影响，采取缩短加煤周期或调节入炉蒸汽用量的方法处理，因为出现这种现象的原因一般是更换的原料活性好，熔点低造成的。

这种条件下氧化层内已开始出现局部或大面积的熔融状态。

如不及时采取合理措施而去减炉条机转速就使灰层增厚，使火层更加集中，气化层温度还会升高，更加剧了熔态的产生。

因此，对灰层的控制要以不变应万变，除非是各项工艺作全面调整之时同时重新确定指标。

操作上要具体情况，拿出专门措施，不能乱了整个方寸。

只要灰层不变化，火层位置就会稳定，还原层、干馏层、干燥层都得以稳定。

也为稳定整个工况创造有利条件，因此说稳定各个层区的关键在于首先要有稳定的灰层。

稳气化剂炭层的稳定和灰层的稳定为稳定各个层区的位置和保证各层区在同一截面上的均匀分布打下了坚实的基础。

但是，要达到气化温度的稳定和半水煤气成份的优化和稳定，还要在力求稳定入炉风量和稳定入炉蒸汽压力和流量上下功夫。

要保证炉内气化温度的稳定首先要保证每一循环都要有稳定的吹风率，在吹风时间一定的条件下，操作上的因不对入炉风量的影响是很大的。

除前文提到的炭层变化和入炉煤粒径变化对吹风率的影响外，加氮方式对吹风率的影响也是重要的一个方面。

有的厂只有调节回收时间的方法调节氢氮比，而且大幅度的加减回收，集中加氮。

这样就造成了炉温的大幅度波动。

在回收阶段入炉的空气量仅为吹风阶段的30%，因此说这种加氮方式不利于提高发气量和稳定气体成份。

更不利于提高半水煤气的质量。

解决这个问题有两条途径，一是改变加氮方式，发挥好上、下吹加氮的作用，着重利用上、下吹加氮来补氮，留少部分余量用来加减回收平衡氢氮比例。

并要力求控制稳定，做到微调回收。

二是利用微机的寻优功能，对增加回收减少的入炉空气量自动补偿。

经我厂应用证明，仪峰牌微机的这项功能设计是科学有效的。

回收时间递增，吹风时间也相应递增，保证整个循环的入炉风量不变。

同时上、下吹时间也做合理的增减，保证了炉温稳定和火层位置不受其影响而变化。

对提高半水煤气的产量的质量是非常有益的。

人工间断加煤的方法对入炉的一次风量产生一定的影响。

为保证生产负荷，吹风的时间要比自动加煤的煤气炉增加1~2s。

相比之下采用自动加煤的煤气炉对稳定炉况，提高制气效率创造了四个方面的有利条件。

一是消除了人工停炉加煤间断一次风造成的炉漫波动；二是消除了一次大量投入冷料对炉温的影响；三是消除了一次大量投料造成炭层波动对吹风效率的影响；四是有效地提高了煤气炉的自动化程度，大幅度的增加了连续运行的时间。

单炉发气量提高10%以上。

半水煤气的成份也得到了显著改善和稳定。

然而到目前为止，小氮肥行业采用加煤机的煤气炉仅占总数的30%左右，这也在于认识的不足和资金的制约两方面的影响。

间歇式煤气炉先天不足的一个主要方面就在于连续运行的时间短。

例如：停炉加煤、停炉下灰、停炉探火、停炉看火色等，这些因素极大的影响了煤气炉的生产能力，当今造气技术改造的重点应当是在提高煤气炉自动化程度，增加其连续运行时间这两个方面。

目前，如停炉自动下灰的新式灰渣箱，以及上行集尘器上配置球形阀在运行期间就能下灰，这几项技术已很成熟，工艺和操作与其适应方面已有一定基础，如煤气炉上同时采用了这三项技术，煤气炉就能长时间连续运行。

操作上再也没有需要停炉干的工作了，这样单炉发气量定能提高20%以上，实现这一目标仅一步之遥。

但是这几项成熟的技术还没有见过同时全部应用的厂家。

甚至有部分厂家一项也没有用，这还是认识和观念的问题。

在新技术的推广过程中，往往是陈旧的观念制约技术的进步。

稳定每个循环入炉蒸汽的量是维持热平衡的又一关键。

确定煤气炉负荷一般都采用先定风后定汽的方法，也就是根据生产用气量按生产1m3半水煤气需要0.9~1.0m3空气的基本定律，确定好单炉用空气量后，再按维持热平衡的需要确定入炉蒸汽的压力和流量。

重要的一点就是要保持蒸汽压力的稳定，要保证每个循环都要有相同的蒸汽入炉量。

这样才能使热量达到平衡，工况得以稳定。

人工调节入炉蒸汽压力的方法早已淘汰。

取而代之的是阀后直接作用力蒸汽调节阀，这种调节方法是比较可靠的。

推广后在稳定入炉蒸汽压力，稳定炉温方面进了一大步。

在造气技术提高的过程中发挥了很大作用。

随着我国电子自控技术的提高，由微机控制的蒸汽自动调节技术也逐步推广应用。

随制气过程的进行随炉温的降低逐步减小入炉蒸汽的量，因此能起到减小炉温波动提高蒸汽分解率的作用，但是这项技术应用的厂家并不多，特别是在小氮肥行业很少被采用。

然而随着这项技术的进一步完善，提高和逐步推广将会取代其它调节方法。

调节手段对稳定入炉蒸汽压力固然重要，而造气低压蒸汽系统的设计配置。

是否合理对稳定蒸汽压力也产生很大影响，很多厂家在Φ2260型煤气炉的基础上作了扩型改造，而普遍存在的一个问题是没能同时对低压蒸汽系统做相应的改造，因此就出现了吹风时蒸汽憋压放空，制气时补偿不上的问题。

因而对气化条件和制气效率造成一定影响。

为解决这个问题，我公司于2000年采取了将多台炉的蒸汽缓冲罐串联并用，由单炉单蒸汽系统改为多炉共用公用系统。