锥形煤气炉的应用状况与特点
    
    山东沂源化肥厂 田守国
    
    ●摘要：分析了锥形炉在节约投资和改善气化条件等各方面的优势与发展前景。
    
    自20世纪80年代中后期开始，小氮肥行业应用的φ2260煤气炉开始扩径改造，至今已形成φ2米系列多种不同直径的煤气炉，最大型已扩至φ2800，扩径改造已到顶点，直筒型煤气炉扩径改造的潜力已基本全部展现出来，下一步造气技术应向哪个方向发展呢？分析目前新的趋势可以认为，要进一步提高间歇式煤气炉的运行效益，应该从改变煤气炉主体结构上着手，这是造气界多年的构想，现已成为现实。齐鲁石化公司第一化肥厂已率先应用了 φ2610mm/φ2800mm型锥形煤气炉，与直筒型煤气炉相比区别在于，该炉水夹套部分上部φ2610mm,下部φ2800mm，呈锥形结构。该厂共装备锥形煤气炉八台，是我国首批油改煤项目，已于2004年下半年开车生产，经实际运行验证，各项技术指标达到设计要求，经济效益十分显著，已吸引了百余家中、小化肥厂派人前往考察。
    
    该系统配套D600风机两台，采用中等质量的块煤作原料，单炉发气量＞9000m3/h，在后系统还未完全平衡配套的条件下，单炉日产合成氨≥65吨，吨氨耗煤1100㎏左右，半水煤气中氧含量0.1% 左右，灰渣可燃物8—10%。系列的高水平指标，让众多前来考察者坚定了技改的信心。
    
    成功的先例启示我们，锥形煤气炉不光适合新建造气系统，也同样适合φ2400和φ2600煤气炉的改造。最合适的方法是在现用直筒水夹套到使用周期需要更换时，直接购买一套锥形水夹套和一台锥形专用φ2800炉箅，同时根据化肥厂使用煤炭成份、风机、炉箅布风、操作规程来设计破渣和防流装置即可。据不完全统计，小氮肥行业现有φ2400煤气炉2500台左右，这批煤气炉急待扩径改造，如直接改成φ2610直筒炉，上部筒体大盖内衬等部分必须更换；而改用φ2400/φ2600锥形水夹套上部构件仍可再用，节约大量资金和工期。再如，φ2610煤气炉要再提高单炉产气量，需要改为φ2800型煤气炉，夹套以上的部分也要全部更换。如改用φ2610/φ2800锥形水夹套，同样解决了问题。目前，大部分厂家都在水夹套与炉体连接处，焊制了一圈托砖环板，这样的话，改造一台锥形炉只需4--6天就可完成，即节约资金又缩短工期。
    
    ●经分析发现，锥型煤气炉具有以下几个方面特点：
    
    一、床层内阻力最大的区域是灰渣层和气化层，块煤加热到t2温度时已开始软化变形，在上部料层的重力作用下，气化层内块煤被压得密实，密度增大，阻力也相应增大。而锥形炉下部空间越来越大，气化层在新陈代谢过程中因不断进入扩大的空间内而变的疏松，不但透气性好，而且有利于热量均匀分布，并且气化层底部的富氧区面积增大，而且结构松散，有利于块煤充分气化，降低残碳。灰渣层在下降过程中同样变得疏松透气性强，有利于提高碳层操作。
    
    二、锥形结构有利于碳层均匀下降，并且疤块易排除，不易出现悬炉现象，这一特点使锥形炉炉况波动的几率低、操作弹性大，适合消化劣质煤。
    
    三、锥形炉内介质流动量具有新特点，即上行气体入炉后流速越来越快，而下行气体则流速越来越慢，这就是介质在径大处流速慢、径小处流速快的原理。吹风阶段空气进气化层时的流速低于吹风气经过还原层时的流速，吹风气加速离开还原层在一定程度上破坏了二氧化碳还原的条件。因此，吹风气中的一氧化碳含量比直筒炉低2—3%。
    
    四、锥形煤气炉的氧化截面积要采用科学的方法计算。就目前工艺热点而言，火层位置均处于床层中下部，不能按最大径处计算，因最大径处是灰渣层；也不能将最大径与最小径处相加再除以二，因为火层大部分还处在水夹套中部以下。由于锥形炉使气化条件得到很大的改善，因此，φ2400/2600锥形煤气炉发气量要大于φ2610煤气炉，φ2610/φ2800锥形煤气炉发气量大于φ2800煤气炉。气化条件的优劣对气化强度的影响是很大的，不同气化条件下气化强度的弹性也是很大的。
    
    ●结语：锥形煤气炉应用成功，是间歇式煤气炉技改和应用历程中的一个转折点，该炉型的问世，也恰逢小氮肥行业φ2400和φ2610煤气炉加速技改的高峰期。据大部分厂家对锥形煤气炉的关心程度看到，该炉型将会进入快速推广阶段。锥形煤气炉给气化条件带来了许多新特点，同时也带来了一些有待于破解的新课题，造气技术的研究和发展也进入一个转折阶段。