間歇固定層煤氣爐的應用在國內約9800臺90%以上中小氮肥的企業(yè)采用，原料煤價格已達到1000元/噸左右，煤的單程轉化率的提高是煤氣化行業(yè)節(jié)能降耗的主要途徑，我廠合成氨醇23萬噸/a，有4臺φ3.6M爐，5臺φ2.6/2.8M錐形爐、2臺φ2.65M爐，1臺φ2.4M爐，為實現1525工程，現在正在上6臺φ2.6/2.8M錐形爐，經過對各爐型工藝與操作的長期摸索總結得出一些規(guī)律，與同行進行交流。
1、設備狀況：
a、φ
b、
2、原料狀況
由于原料緊缺，所燒煤種繁多，煤質差異較大，有河北、寧夏、山西、貴州、河南及當地煤，且粒度大小及粒度范圍差別也很大，粒度范圍在φ10-φ150mm左右，一般采用2種以上煤種摻燒，有時小籽煤與煤球摻燒，有時純燒小籽煤或煤球，有時塊煤與煤球摻燒。
3、爐箅選擇
爐箅是造氣爐內唯一轉動的設備，它起著分布氣化劑、蠕渣、排渣、破渣及承托料層的作用，所以它的各部參數對爐況的影響都起著舉足輕重作用，因此選擇爐箅的外形、結構、側面開孔阻力系數調整、高度是比較科學而又十分嚴謹的。
a、原料堆積形態(tài)
原料堆積形態(tài)是指：在一定的爐膛直徑，一定的布料口徑，一定的布料器開口方式和布料口與料層頂端距離下所形成的原料自然堆積形態(tài)，一般情況下原料堆積形態(tài)頂部為平頂或圓弧頂，直徑大于或等于布料口直徑、下部趨向于錐體的下半部，底部由于爐壁對原料的反作用，坡度較小。
b、原料粒徑范圍大小的分布
在原料自然堆積形態(tài)下，原料粒徑分布，是由原料粒徑大小、粒徑范圍原料表面的光滑度、澀度來分布的，一般從堆中心至邊緣，粒徑小的落在中間，粒徑大的落在邊緣，從府視圖觀看，從中心到邊緣粒度逐漸增大。經測算：煤球堆和角在25－300，小籽煤堆積角在30－350，混合塊煤堆積角在30－450，煤棒堆積角則大于450。
c、爐箅外形高度的確定
布料器的布料口徑、布料形式、布料口與料頂間距離所形成的原料堆頂形狀決定了爐箅頂帽形狀和直徑大小，爐膛徑向粒度范圍所形成的徑向阻力差別決定了爐箅高度，原料粒度大小和澀度決定了爐箅最大層內凹圓孤尺寸大小即支撐面的大小。在爐箅外形確定以后，依據實際料層徑向阻力按徑向氣化速度的變化進行各層風道通風面積的調整。
4、中心管粗細對氣化劑分布與料層厚度、阻力大小對氣化劑重新分布能力
原料厚度、粒度大小、粒度范圍、氣孔率、孔隙率大小，所決定的料層阻力大小對氣化劑重新分布起著決定作用：料層厚，阻力大，對氣化劑入料層重新分布能力強，抗局部沖擊力強，中心管可以細一些，對爐箅和料層各處氣化劑分布影響不大；料層薄阻力小，對局部沖擊力抵抗能力差，甚至達不到重新分布氣化劑的能力，要求入爐箅腔氣化劑要均勻分布，因此中心管直徑應趨向于爐箅腔最大風道直徑，這樣更有利于爐況的穩(wěn)定。
一般地，老爐型擴徑改造，由于料層薄，風壓相對較高，應使中心管擴徑，禁止使用原中心管，中心管直徑一般應為爐腔半徑減去800，新爐型由于料層高，阻力大，重分布氣化劑能力強，中心管直徑，對整體氣化劑均勻分布影響不大，可適當小些。
5、氣化劑的入爐流程及決定氣化劑在料層中流動趨勢
氣化劑入爐流程：
氣化劑→中心管→爐箅空腔→爐箅側面開孔→料層→出料層→出爐
氣化劑按一定流速進入中心管，由于氣化劑有慣性，在中心管內重新分布而擴徑進入爐箅空腔經爐箅側面開孔進入原料層。（1）在料層徑向阻力一致時按爐箅各環(huán)的開孔率分布氣化劑；（2）在徑向料層阻力不一致時，而料層的徑向阻力大小，空隙率大小是重新分布氣化劑的主要動力，氣化劑在料層內受到原料的折射、反射而形成偏流。如在同一爐體同一爐箅，采用不同的煤種，不同的粒度范圍，其氣化劑偏流是不一樣的，一般煤球堆積角在25－300，塊煤堆積度在30－450，而煤棒則大于450，故這三種原料在同一爐膛內徑向阻力大小不相等，氣流偏流程度不一樣則會出現，塊煤氣化劑分布均勻合理，煤球中風大，煤棒邊風大的現象。
6、料層高度與氣化劑偏流程度
a、由于原料雜，粒度范圍廣，爐膛徑向阻力經常發(fā)生變化，故料層高度越高，徑向料層阻力差別越大，氣化劑在爐內受原料折射、反射次數越多，氣化劑偏流量越大，偏流程度越大，因此，氣化劑在料層中流動時一直向空隙率大，阻力小處偏流而集中。
b、火層位置決定了爐膛內徑向溫差的大小
由于料層在爐膛內空隙率，徑向阻力的差別及空氣、蒸汽流量的差別，依據流體力學，它們在料層中偏流程度不一致而出現火層徑向溫度兩極分化，為了控制徑向溫差過大，火層盡量控制在底部使布風趨向于爐箅布風，這樣做的好處：
（1）空氣燃燒反應生成的煙氣可達1800－2000℃，依據理想氣體的狀態(tài)方程計算，在壓力一致時，煙氣體積是空氣體積的6倍之多，對氧化層以上料層產生沖擊，料層薄時有可能造成吹翻，在厚料層時，由于煙氣與原料對流傳熱降溫而使煙氣體積縮小，流速降低對料層沖擊越來越小而使料層穩(wěn)定。
（2）爐膛料層徑向溫差小而氣化均勻；
（3）爐箅對渣層，火層及時蠕動防止結過大塊；
（4）使渣層上部料層增厚提高了重新分布氣化劑的能力，即使有大塊，導致氣化劑偏流，也不致于吹翻。
（5）降低冷熱強度差的原料入爐受高溫煙氣流而爆裂：由于原料煤導熱系數小、導熱量差，火層的高溫輻射，傳導溫度梯度大，不會給入爐原料帶來高溫威脅，而快速流出的高溫煙氣、煤氣與高溫料層對流降溫少，而出現出料層溫度高對入爐原料溫差很大而使原料產生炸裂粉碎。如老爐型燒煤球時由于阻力小，風閥開得過大，吹風流速過快，火層拉長增厚而爐溫低，上行溫度可達
7、工藝調節(jié)
由于爐膛內料層徑向阻力的差異，要使徑向空氣、蒸汽總流量相吻合，必須控制空氣和蒸汽一定的流量比，才能達到火層徑向溫差縮小，不致于空氣、蒸汽總流量的兩級分化而影響爐況，因此在現有原料多變情況下，應盡量控制上下吹蒸汽閥門開度、流量一致并與吹風流量達到一定比例，而用上、下吹階段時間來控制火層位置。
8、上、下行溫度的虛擬性
上行溫度是指上行管道熱電偶所體現的溫度，一般地，它是由火層徑向溫度的中和溫度，吹風煙氣、上吹煤氣與料層對流后的出爐溫度，下吹氣化劑溫度進行間歇交替與熱電偶接觸的中和體現溫度。
一般情況下，燃燒煙氣溫度和氣化劑溫度波動很小，上行溫度就體現出火層徑向溫差和火層位置的變化。
下行溫度是指下氣道中熱電偶的體現溫度，一般地，是由火層徑向溫度的中和溫度，下吹煤氣溫度對渣層對流后的出爐溫度，吹風空氣溫度、上吹蒸汽溫度間歇交替與熱電偶接觸后的中和體現。
一般情況下，空氣溫度、上吹蒸汽溫度波動很小，下行溫度就體現出火層徑向溫差和火層位置的變化。
下行溫度指標的確定：
依據長期實踐和經驗總結，下行溫度一般控制在240-280℃范圍內。
a、下行溫度過低危害
在料層徑向阻力不一致時下行溫度過低（1）渣層過厚，火層上移，徑向溫差增大，產生局部溫度過高、過低易造成局部結大塊和返焦情況，大塊上部料層薄重分布氣化劑能力差，氣體偏流容易翻爐，而且單爐氣化強度降低，總體氣質氣量都低，蒸汽分解率降低。
（2）在原料變化，雨霧天氣，或負荷降低時，由于火層溫度低，產生的渣量減少，由于操作習慣爐條轉速顯得過大使火層下移，而產生無渣層運行，導致上灰倉發(fā)紅，使爐箅和上灰倉變形，減少使用壽命。
（3）由于灰份增多在爐溫降低時為提高爐溫使爐條轉速減小，灰層增厚，徑向溫差增大，放灰易返煤塊，碎焦和熔渣塊共存氣化強度降低。
（4）爐溫變低時操作工不易察覺。
b、下行溫度過高危害：
（1）渣層過薄、爐箅溫度過高，耐磨性減弱，灰渣碎且返焦高
（2）、下行溫度過高，灰渣層增厚時，爐溫過高，不易發(fā)現，易局部結大塊，而翻爐或造成兩灰倉偏灰流生。
（3）在爐溫變低時，灰渣變少火層下移，出現爐底發(fā)紅無渣層運行，下行不降，渣碎料層阻力變大、送風電流降低，而體現不出爐溫低。
4、在爐溫變低時，為了提高爐溫減少爐條灰層增厚，火層上移，徑向溫差增大，而體現不出爐溫低，局部結塊，吹風電流變低。
9、上灰倉溫度的真實性
由于上灰倉溫度直接插進渣層中直接受渣的傳導輻射影響及渣的導熱系數很低，僅在0.1kcal/m·h℃左右，故空氣、煤氣、蒸汽對渣的溫度影響很小，上灰倉溫度一般體現為灰渣的真實溫度。
鏈條溫度，緊靠爐箅處于灰渣溫度與下行溫度之間，而鏈條溫度受灰渣高溫輻射溫度影響，下行溫度則不受灰渣輻射溫度的影響。
一般控制鏈條溫度、灰渣溫度與下行溫度同步上升或下降。溫度范圍在150℃－250℃之間。
a、過低說明火層溫度低，灰層增厚，徑向溫差增大，有局部結大塊現象，且料層重分布能力差容易翻爐，爐內總體阻力增大，吹風流量降低
b、過高，說明火層溫度升高，渣層薄，徑向溫差減小，灰渣粒度過大，返焦低，阻力小，送風流量較高。
c、若上、下行溫度低、上灰倉溫度高，說明火層溫度過低，渣層薄或無渣層運行；若上、下行溫度高，上灰倉溫度低，說明火層溫度過高，渣層過厚易結大疤塊。
10、操作
a、火層位置的控制
火層位置由上、下吹蒸汽流量、上、下吹階段時間共同確定，并由操作控制的灰渣層厚度被動的左右：小幅度地使火層集中減薄或松散增厚；或大幅度的使火層上移或下移。從而引起上、下行溫度的變化，由于火層位置、厚薄由上、下吹蒸汽流量，上、下吹階段時間、灰渣層厚薄共同制約，再加之操作工的操作習慣和技術水平的差異，即使上、下行溫度使終穩(wěn)定在一條直線上，也很難穩(wěn)定火層的位置和溫度，為了控制渣層厚薄，應以鏈條溫度和灰倉溫度為依據，下行溫度作參考。為了便于工藝管理，防止多方調整掩蓋火層溫度的真實性，只允許操作工調整爐條轉速來控制灰層厚度，如果爐條控制失誤，依據上、下行溫度、給料量判斷爐溫高低，來進行加減吹風時間調整爐溫，從而保證火層位置和溫度的穩(wěn)定。
b、爐溫高低的判斷
灰渣粒度大小、厚度決定了料層阻力的大小：一般情況下，干燥層、干餾層，原料粒度未發(fā)生變化，火層在高溫反應時處于膠質狀態(tài)，在反應后形成灰渣，由于爐溫的高低形成渣的粒度不同從粉渣、面渣、小粒渣、中塊渣、大塊渣及熔融巖漿狀渣而不等，所以灰渣的氣孔率，孔隙率，厚度是決定整體料層阻力變化的主要因素。
c、吹風電流、吹風流量的變化體現料層阻力的變化，吹風流量、吹風電流高且平穩(wěn)，說明灰渣粒度均勻而��；吹風流量、吹風電流低甚至出現波動，說明爐溫低灰渣碎、灰渣厚。
d、控制以穩(wěn)定火層溫度為依據，以給料量、炭層高度、各溫度參數作參考來控制爐溫高低。
e、要向操作人員說明，工藝調整目的，控制方法使操作工統(tǒng)一思想、統(tǒng)一操作，防止操作工各行其事，對爐況帶來不穩(wěn)定性因素。
11、工藝調優(yōu)操作實例：
a、上、下行溫度穩(wěn)定時的優(yōu)化操作。
ф3.6m4#爐，蒸汽閥門上吹開30絲，下吹開至37絲，循環(huán)時間170秒：吹風40秒、下吹67秒、二上15秒、吹凈7秒，上行200-230℃，下行180-200℃，集塵器溫度220-230℃，放灰碎而多，幾手都給雞蛋大小差不多，而且下行高于200℃時爐底即出現紅炭，爐條轉速在100-200轉/min，操作工為了提高爐溫，減小爐條轉速并把下吹時間加至78秒才避免上灰倉紅的現象。為了改變此現象，把下吹蒸汽閥門關至28絲，入爐總蒸汽減少，下吹時間減至67秒，上行溫度提至230-250℃，集塵器溫度提至230-250℃，下行溫度提至230-240℃。放灰出現大塊渣及返焦多現象；為了降低返焦，實行徑向溫差減小，把下吹蒸汽閥加至34絲，下行提高至250-270℃，放灰粒度均勻，細灰中無返焦更不見返煤粒。
ф3.6m1#爐由于爐箅，高度低，邊風大。開爐時，下吹蒸汽閥門開26絲，上吹蒸汽閥門開28絲，上行溫度急劇升高，給料增多，操作工開爐半個多小時就把料加滿了，操作工為了穩(wěn)科層，把爐條機加大，造成爐底通紅。放灰為大部分炭和小部分疤塊。為了穩(wěn)定爐況，把下吹加至35絲，才把給料減下來，料層穩(wěn)住，但下行溫度很低只有130℃，為了提高下行，把下吹時間由67秒加至72秒，下行才提到150℃左右，從放灰看爐膛徑向溫差較大，返煤塊和融熔琉璃塊共存，經過一段時間的摸索，把上吹蒸汽加至32絲，又把負荷提上來，下行提至190-230℃，放灰粒度均勻只有少部分粉渣無返煤了。
再如：ф2.65m燒煤球，由于煤球粒度均勻，氣孔率大，孔隙率大、表面光滑、料層阻力小、堆積角小，爐箅未改變，使徑向料層厚度差較大，徑向阻力差別較大，出現局部火層上火現象，上行溫度很高可達460℃，經過風量與蒸汽流量的調整上行在300－320℃，下行在280－300℃，使放灰趨向于粒度均勻，爐況穩(wěn)定。
b、一種工藝兩種放灰的優(yōu)化操作
例如：ф3.6m4#爐，上吹蒸汽閥開度30絲，下吹蒸汽閥開度32絲、吹風42秒、上行250-260℃，燃溫250-260℃，下行溫度260-270℃。放灰粒度均勻，無過大過小塊，碎灰也呈現礦物質顏色，不發(fā)黑，由于雨雪天氣，煤濕，含粉量大，而使爐溫度發(fā)生變化，上行溫度220-240℃，燃溫230-240℃，下行溫度220-230℃，操作工為了提高爐溫，采取減爐條轉速加下吹的操作法想提高爐溫。而恰好相反，由于爐溫低灰渣碎，在減爐條、增加渣層厚度時，料層總阻力增大而使入爐風量發(fā)生減少，致使灰渣越來越厚，上、下行溫度越來越低，甚至達到送不進風的地步，放灰有局部結大塊及高返煤存在，有時還容易吹翻，經過分析這是火層嚴重上移及料層阻力增大，氣化劑偏流量增大造成的。故為了穩(wěn)定爐況，在爐溫低時，應盡量采取加負荷處理。
結語：為了放灰粒度均勻，返焦少，必須依據：爐型，給料方式、原料種類、性質、粒度范圍進行爐箅的選擇，在此基礎上，進行風量與蒸汽流量的配合，并盡量提高爐溫，從工藝上，操作上把火層控制在底部實現大蒸汽流量，高下行溫度徑向溫差小的強負荷生產操作法，而避免用小蒸汽流量，低下行溫度的徑向溫度兩極分化的不良工藝操作。以降低返焦為工藝調整和操作目標，防止大吃大拉，高返煤的高消耗工藝。各廠各爐情況不同要根據實際情況認真分析，針對爐情調節(jié)和操作。
