浅谈如何实现水煤气发生炉的优质高产

韩光照

（山西省焦炭集团有限责任公司安全监察部，山西 太原 030024）

1 水煤气生产原理

水煤气是由蒸汽与灼热的无烟煤或焦炭反应而制得，主要成分为氢气和一氧化碳，也含有少量二氧化碳、氮气和甲烷等组分，各组分的含量取决于所用原料及气化条件。工业上，水煤气生产一般采用间歇式固定床生产技术。

碳与蒸汽反应生成水煤气的过程为吸热反应，必须向气化炉内供热。因此，制气过程分为两个阶段：第一阶段为吹风，将空气鼓入炉内，与碳发生燃烧反应，烧掉部分燃料，放出大量的热积蓄在料层内，使料层温度升高，同时生成主要成分为二氧化碳的高温吹风气，经净化、废热回收后放空；第二阶段为制气阶段，向红热的料层内吹入蒸汽，利用积蓄在料层中的热量进行反应，生成以一氧化碳和氢气为主的水煤气，送入气柜。由于反应吸热，燃料层及蓄热室温度下降至一定温度时，又重新送空气入炉升温，这样间歇、循环地向料层内鼓入空气和蒸汽，实现水煤气的生产。

2 煤的主要理化指标对水煤气生产的影响

2.1 水分

固体燃料中的水分，以游离水、吸附水和化合水3种形式存在，水分过高有以下不利影响：①煤的表面黏附的煤粉筛不干净；②煤粉堵塞筛网；③由于水分蒸发，增加煤气炉热损失，浪费能源；④煤气炉蒸汽分解率下降，影响气体质量和产量，严重时能恶化炉况。

2.2 挥发分

煤中的挥发分指在一定的温度下，干馏时析出的气体和焦油等可挥发的部分。挥发分高的固体燃料其机械强度、热稳定性相对差，且制得的煤气中碳氢化合物高。

2.3 灰分

煤中的灰分组成一般为二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠等。灰分越高，相对有效碳分就会减少，煤质降低，在燃烧的过程中，阻碍了气化剂和煤的充分接触，影响了气化剂的广泛扩散。同时加重了排灰机械的负荷，增加停炉时间。

2.3 硫分

气化时，硫基本上以硫化氢形式和少量有机硫化合物形式转移到煤气中。硫在气化炉内影响不明显，只是硫化物含量过高，对设备、管道腐蚀加大，且会使催化剂中毒。

2.4 灰熔点

煤的灰熔点是影响炉况好坏的重要因素之一。灰熔点太低，气化层温度不能太高，否则会造成炉内结大块，使炉床阻力不匀，严重时使气化炉不能正常生产下去。

2.5 化学活性

燃料的化学活性指燃料与气化剂相互作用的化学反应能力。同一种燃料，气化反应温度越高，化学活性愈强。因此，提高气化反应温度，有利于获得优质、高产的煤气。

2.6 机械强度

燃料机械强度指其抗破碎能力。机械强度好的燃料，在运输过程中被破碎的量相对比较小，强度差的燃料损坏则比较大。由此造成的燃料质量分配不均，使得燃料层的较高温度和气化剂流速不能很好的保持，对于气流和温度的分配也会造成分布不均，一定程度上影响了水煤气的质量，煤质也会间接或直接受到不利影响。

3 制定合理的工艺指标

3.1 制定合理、有效的循环时间

循环时间太长或者太短都会不同程度地影响正常程序，这就要求循环时间的制定必须严谨、实际，要根据原料的具体性质和活性轻弱来决定。活性差的原料，相对循环时间就会短，活性较好的原料，循环时间就会长。如果时间过长气化层温度和产气量及气体成分波动大，但过短会使自动阀门动作占去太多时间，相应缩短了有效制气的时间。

循环时间的确定一般应该遵循4个原则：①要确保安全生产和程序有序运行，保证生产能稳步、持久地发展；②在提高煤利用率的前提下，尽量提高气化强度；③稳定气化层的位置，使制气前后的温度不存在太大的波动；④要尽可能减少热量损失，提高蒸汽分解率。

3.2 确定合适的温度

气化层的温度选择应该考虑气化强度、热利用率、燃料会熔点等因素，要综合几方面的因素考虑，确定合适的适宜温度。

炉篦温度：炉篦温度高低的变化一般可反应出反应层温度的变化。温度高有利于制气效率，但是也不能盲目的追求高温度。为防止气化层下移又不宜太高，一般定在250～300℃之间。

气化层温度只能通过炉上、炉下温度和用探火方法来推测气化层温度，温度的选择要慎重。千万不能以自己的感觉来过分压低温度，也不能凭自己的感觉一味地追求大火层。因为火层如果太大，产气量就会很高，这样火炉内就很容易产生较大的大块，如果大块的数量足够多的时候就会给灰盘增加压力，甚至会毁坏灰盘，影响生产的正常进行，给工作带来不小的损失，所以温度的选择一定要适中、合理。

3.3 入炉蒸汽压力

实践证明，适当提高入炉蒸汽压力对提高煤气炉产量和质量有利。

3.4 炭层高度

炭层高度要是稳定，炭层的阻力就会保持一定，使入炉空气、蒸汽穿过炭层，很好地保持炉内的平衡。不同设备的负荷不同，对炭层的高度要求也不同。炭层控制得好，可以使炉顶、炉底气体温度得到很好的控制，减少热损失；如果煤层控制不好，就会给生产带来不便。因此，炭层高度的控制要合理。

4 加强设备管理，确保煤气发生炉开炉率

4.1 合理安排设备检修

设备检修是为了保持设备的良好技术状态，延长使用寿命，保证设备的可靠性，能连续生产水煤气。对发生炉的计划大、中、小检修周期根据历来积累的设备运行资料来确定，必须与生产作业计划密切结合。当两者发生矛盾时，原则上应服从检修计划，而当月检修的项目可在当月内提前或推迟进行。在生产运行过程中，经常出现各种故障，致使设备处于带病运行状态或造成设备停运，此时必须安排非计划检修，及时检查设备存在的问题以及潜在的问题，使其尽快恢复运行。系统性停产检修，是对非单体设备和管道系统构筑物等进行检修或清理，是一项整体性作业，也是一项持久的工作。

4.2 加强设备维护保养

正确使用和维护保养设备，对保持设备正常运转、延长使用寿命、减少设备故障、提高生产率、保证正常生产都有良好效果。

综上所述，为使水煤气炉实现优质高产，必须控制气化原料质量，对煤气炉操作条件应在“四稳”的基础上保持“三高”。“四稳”：必须掌握温度、火层、炭层、气体成分的稳定原则，对温度的掌握要严格，火层和炭层高度的确定要综合各方因素来确定；“三高”：选用较高的吹风率、气化层温度、燃料层操作条件。另外，还必须加强设备的维护保养和检修，才能实现水煤气炉的优质高产。