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煤气发生炉使用中常见问题原因分析及处理方法
标签:     发布时间:2011-02-28

     我公司设计制造的煤气发生炉,是以空气和水蒸气为气化剂,生产混合煤气的先进设备,该设备适合气化焦煤、焦炭等燃料,广泛应用于机械、冶金、化工、玻璃、建材、轻工、食品、纺织工业的加热炉窑。

一、煤气发生炉的热运行
  在的实际操作中,出现热运行这种不正常的状况,是绝对不允许的。这种状况的主要特征:炉出煤气温度达到600度以上,已经达到了煤气自然的温度,非常危险。在这种状况下,如果打开炉顶探火孔,炉内红亮,冒出的煤气会自然着火燃烧,炉内气化层结大渣,温度高达1300度,温度很高,如果钎探容易烧断钎子,炉顶外部会出现较高温度,炉内撒煤装置会烧脱落等,化验分析煤气,含二氧化碳比较高,一氧化碳比较低。产生热运行的原因:
  1、灰层过高,总煤层过低,氧化层(火层)上移,还原层、干馏干燥层几乎没有了,成了大火炉。出现这种状况,煤气中大部分是二氧化碳,因此,煤气出口温度高达600度以上,更有可能在空层中产生自然着火。
  遇到这种情况:注意,要加快除灰,加快进煤,使干燥层燃料加厚覆盖。氧化层下移至正常位置(炉篦顶200MM)进入炉底蒸汽量要增加,使氧化层降温,直到调整好炉况,使炉出口温度降至正常温度550度。
2、饱和温度过小,空气中蒸汽含量小,造成氧化层急烈燃烧,导致气化层温度升高。出现这种炉状,氧化层已结大渣成溶渣,风量阻力很大,在没有结渣的周围,气体流速增加,没有经过碳表面还原(二氧化碳),煤气中二氧化碳过多。同时由于炭被熔渣中含炭量也会增加,浪费了能源。
  由于氧化层结渣,往往会出现偏烧现象,因为结渣的部位煤层落不下来,没有结渣的位下落比较顺畅,如不及时处理,时间一长,就形成顺畅的部位氧化层火旺,结渣部位气流不顺畅,氧化层火不旺,直到出现灭火。
  产生这种情况:注意,要加大饱和温度(蒸汽量),降低氧化层温度,用粗30MM钢钎打碎熔渣,同时转动灰盘,挤压小块灰渣出炉外。
如果炉内灰渣太大,用粗钎打不碎,就必须进行停炉处理。否则将会损坏炉篦等设备,造成较大损失。
二、煤气发生炉的冷运行
     煤气发生炉冷运行的现象特征:炉出口煤气温度低于400度,从探火孔观察炉内黑色稍有红色,钎探根本测不出氧化层或不明显。化验煤气中一氧化碳和氢含量都很低,而水份含量较高。产生冷运行的原因:
1、饱和温度过高
     由于饱和蒸汽过量进入炉底至氧化层,使氧化层的温度下降,而且二氧化碳量低,没有足够的温度进行还原反应,水蒸汽在氧化层得不到分解,更谈不上和炭进行合成反应。至使煤气中二氧化碳含量高,一氧化碳含量低,含水份多。由于氧化层温度低,大量煤块没有气化,没有气化的炭约占20%以上,有些达到30%,浪费非常惊人。
     产生这种情况:注意,调整饱和温度,使进入炉内气化的蒸汽量减小,使氧化层还原温度升高。同时注意灰层的变化情况。由于减小了蒸汽量,氧化层燃烧较旺,会把下部灰层中没有氧化完的炭引燃烧后向下部燃烧。同时氧化层向上燃烧,这就出现了双火层现象。解决双火层,必须把下火层熄灭,否则将烧坏炉造成停炉停产等损失。熄灭下火层的办法:加大蒸汽量,把下火层为主运行。当调整好以后,减少进入炉内的蒸汽量至正常状态。
2、煤块太湿,煤块含水份太大
     由于企业煤场没有避雨雪,煤快含水份过量、过多而进入炉内,使产生的煤气热量对新进入的煤进行烘干,损失了大量的煤气余热,降低了煤气出口温度,并使煤气含有大量的水份,煤气质量下降。如果煤块含水太大进入炉内水份来不及蒸发,流到氧化层浸火都是有可能的,这种情况是绝对不允许的。因此,企业应对煤场避雨设施采取措施,防止湿煤进入炉内气化。
     上述二种原因,不管是炉内下部氧化还原层冷运行,还是上部干馏干燥层冷运行,都会使煤气的品质下降,水蒸汽含量过高,导致煤气温度过低,至使大量焦油析出,粘结堵塞煤气管道。
三、煤气发生炉的偏运行
     偏运行的特征:炉内氧化层一边燃烧,一边不燃烧。用钢钎探测,一边氧化层把钢钎烧红,另一边钢钎暗红或无变化。排渣含量过高。在不燃烧的一边,大量的空气和水蒸汽没有参与气化,混合在煤气中,严重影响煤气质量。产生偏运行的原因是多方面的,但主要有下列几种:
1、原始炉况引起。所谓原始炉况,就是在点火前,炉内装渣不均匀,就急于下煤,结果造成一边着火,一边不着火。填渣低的一边通风好着火,填渣高的一边通风差不着火形成偏烧。
2、炉内局部溶渣引起。由于运行中,一边火旺产生溶渣,又没有及时处理,除灰时一边畅通落灰,有溶渣的一边不落灰,造成灰层过厚,又因灰层通风阻力小于煤层,因而造成风量过大,氧化层火旺,氧化层上移,灰层越来越高。而在灰低的一边,由于煤层风阻大,风量小,反应较慢,灰层变的越来越薄,造成严重偏烧。
3、下煤不均引起。在向炉内进煤中,散煤锥的位置设计不合理,或者没有调整好,造成一边下煤多,一边下煤少,多的部位鼓出小包,少的部位形成凹坑。造成小山包风阻大,凹坑外风阻小,风阻小的一边着火旺,风阻大的一边着火差,造成偏烧。
4、风量不均引起。空气进入炉底后进入炉篦。由于炉篦在安装时偏离中心线15厘米,空气从炉篦孔中流出也处于偏流状态,一边风量大,一边风量小,如果炉篦长时间不转动,风量大的一边着火旺,风量小的一边着火差,也会引起偏烧。
5、水夹套漏水引起。气化用煤必须质量好,一是粘质性小,二是挥发份小,三是块状直径不大于40mm,四是煤块强度适中。如果使用粘结性大的煤,会造成炉内干馏层成糊状,结大渣,严重影响煤气生产,严重时会损坏设备,更在运行管理中,煤碳的质量非常关键。有甚者会造成炉底局部爆炸、偏烧等。
另外还有一种偏运行。氧化层中间着火,四周不着火,或者四周着火,中间不着火。这种状况,主要是由下列原因引起。
(1)风量太小或太大。由于塔型炉篦是横向送风,在风量小时,中间风量大,灰层加厚,氧化层温度偏高。反之,风量大时,四周风量大,中间反而风量小,四周氧化层温度高,灰层加厚,氧化层上移,中间氧化层相对下移。也就出现了四周着火快,中间着火慢的现象。这状况处理办法:一是调整好风量,达到最佳状态,二是调整炉篦出风口。如果风量长期过大,要考虑风阀的调整。三是长期风量过小要考虑风机流量问题,必要时更换风机。 (2)下煤不均匀,煤块不标准,大块落向四周,中间落小块等。
无论是何种原因造成的偏运行,都采用下列措施处理:
一是将炉内渣块用钎捣碎,在着火的一边偏下煤。
二是在不着火的一边少下煤或暂不下煤。
三是加大饱和温度,防止偏烧部位结成溶渣。同时根据炉况,调整除灰,直到把偏烧调整好为止。
四、煤气发生炉的故障排除
1、煤气加压机突然停车
     由于某种原因停电,加压机停止运转。这种情况就会突然影响到煤气发生炉。其特征为:炉出煤气压力大幅上升,炉底压力也增加。必然拉开放散,降低风压,关小风阀,降低饱和温度。注意风阀不能关死。如果长时间停电,按热备操作。
2、空气鼓风机停车
     鼓风机和加压机在设计上是联锁的,加压机停车,鼓风机也就自动停止运转。但也应防备联锁失灵(使用热煤气无冷却净化的不存在联锁问题)。煤气出口压力降至零。这时,不管是使用哪一种煤气炉,都必须向炉底加大蒸汽流量,确保炉内正压,同时,关闭空气阀,视情况拉开放散。并立即通知加压机停止运转。防止出现炉内负压进入空气。
3、加煤机故障
     加煤机出现故障,应停炉维修。停炉应停彻底,不可转热备修理。如果是多台炉并联工作,应加又竖管水封水,切断进入煤气总管通路,并严格制定维修方案,不可盲目蛮干造成事故。
4、蒸汽包缺水(常压煤气发生炉不存在)
     蒸汽包缺水,注意在未查明原因前,千万不可上水。处理措施:一是先打开水位计放水旋塞放水,若发现有少量水显示,说明缺水时间不长,可以上水。二是打开水位计旋塞无水显示,说明缺水时间较长,同时要观察蒸汽包压力变化,如果这时压力和正常运行压力一样,说明缺水还不严重,蒸汽压力已经超过工作压力,说明水夹套缺水相当严重。这种情况,应按紧急停炉操作,并严禁向炉夹套上水,防止爆炸事故发生。
5、空气管道煤气逆流
     空气管道在正常工作时,煤气不会逆流到空气管道,但是,如果是突然停电,煤气就有可能从炉底返回到鼓风箱中,由于逆止阀不起作用就会使煤气返回到空气总管至鼓风机,由于返回的煤气温度较高(600度以上),在空气管中和空气混合,达到爆炸指数,就会自然爆炸,后果相当严重。
其防范措施:
(1)确保逆止阀密封可靠;
(2)停电后要加大蒸汽量向炉内送蒸汽,保持炉内正压;
(3)停电后,要以最快的速度关闭空气阀,切断进入炉底空气的通路,防止空气进入炉内引发事故。
(4)视煤气出口压力状况,拉开放散、降低炉底压力,不让煤气向鼓风箱返流。
注意:来电后,必须先把空气总管中的煤气用蒸汽吹扫,然后才能转入正常运行。
6、预防热备转正常生产时炉内爆炸。
     热备炉转正常生产时有两种爆炸情况,第一种是刚向炉内送风就产生爆炸,第二种是在正常送风过程中发生爆炸。
第一种爆炸的原因是:在热备过程中,有部分煤气返回到鼓风箱中,因转正常运行,这部分煤气随同空气进入炉内,当煤气和空气混合后达到爆炸指数时,遇到氧化层的红火即发生爆炸。其危害程度相当严重,具有关资料报导,爆炸产生的破坏力足以把煤气发生炉撕裂,并引起火灾。为避免事故发生,在起动风机前,必须把空气管道中的煤气用蒸汽吹扫干净。
第二种爆炸原因:热备状态的炉内氧化层温度较低,甚至有的氧化层火已经熄灭。这时如果风压调整的较大,空气进入炉内,一部分空气中的氧在氧化层中助燃,而在另一端的空气没有助燃,而是混合在煤气中发生爆炸。消除这种爆炸现象的方法:先调小风量,待炉内氧化层均匀建立好后,在慢慢增加风量。同时要注意少加煤,禁止开炉就大量加煤的做法,待氧化层建立转入正常后,视炉内情况在多加煤。
7、预防炉篦和炉裙烧环事故
     炉篦和炉裙烧环,是典型的违规操作造成的。主要原因是:氧化层下移严重,操作人员对氧化层的高度控制不好,又不经常钎测,心中无数,至使氧化层下移到炉篦和炉裙部位,使炉篦烧环或炉裙烧红、变形、裂纹,出现煤气泄漏,导致煤气着火。防止这一现象的根本措施是:操作人员要经常检查炉况,钎测氧化层(火层)在规定的高度(炉篦顶200mm)。确保炉篦顶端灰层厚度。如果氧化层下落的比较严重,严禁在继续除灰渣,同时适当加大饱和温度,关小风量,逐渐把灰层培养起来,然后再转入正常运行。如果炉篦已经烧坏,应采取停炉措施,更换炉篦。
     在实际操作管理中,可能会遇到很多其他故障,如探火孔封闭不严,上煤机卡死,灰盘漏水,灰盘传动机构故障,特别是双段炉顶部煤气管道堵死,鼓风机,加压机(排送机)故障等,都需要停炉维修,故障才能排除。在这里就不在复叙。
五、煤气发生炉人工钎测炉内各层
     炉内各层,在前面有关章节中已经讲述,它主要是由灰层+氧化还原层+干馏干燥层+空层组成。双段炉没空层,干馏干燥层后以上至上段都是煤。其气化原理都是一样的。
要掌握炉内各层的状况,最简单的测量办法就是插钎。在正常运行过程中,把钢钎从探火孔插入炉篦顶端2-3分钟(钢钎直径一般使用300mm粗),然后拔出来观察钢钎顔色。
(1)灰层200mm,钢钎应无色;如果变色成黑红色,说明炉篦以上200mm的灰层已达到500度以上的高温,火层已经下移,(灰层的基点是炉篦顶端)。
(2)氧化层厚150mm.钢钎应变成光亮黄色,而且界限分明,说明氧化层处于正常,温度适中。如果钢钎的顔色呈白色状,说明氧化层温度过高,达到1200度以上。如果钢钎的顔色呈黄色或光亮黄色,说明氧化层温度较低,大约在1000度左右。 (3)还原层厚400mm左右,钢钎应变成樱桃色,温度在750度左右,属正常范围。
(4)干馏干燥层厚650mm左右。钢钎应变成暗蓝色,属正常。温度大约在600度左右。
上述钢钎测量炉内各层的方法,是煤气发生炉操作管理者普遍采用的。用插钎测量出炉篦顶端为基点以上各层的高度,便于及时调整炉内气化状况。
实践证明,氧化层的温度在1150度左右为佳,气化出的煤气质量也能够得到保证。氧化层的温度过低,水蒸汽的分解不足,还原层温度也下降,影响了二氧化碳的还原,少产煤气。反之,氧化层温度高达1200度以上,会出现灰渣熔化现象造成结大渣。
     通常在测量过程中,还原层和干馏干燥层的厚度没有明显的分界。但单段炉可以测量空层高度,计算出还原层和干馏层的高度。双段炉以电热偶探头测量各层温度,判断各层高度。由于目前电子原件有时失灵,不能全靠电子仪表检测,必须经常用钎测的办法掌握炉内状况。
     在双段炉的管理过程中,因为干馏干燥层以上是煤仓,非常容易造成粘结,因此,在使用煤质上,最好使用无烟煤,否则会发生结大焦块危险,不得停炉维修。
     正常情况下,钢钎插下去手感很松快,到炉篦有金属坚硬感觉。如果钎子插不下去,说明炉内有结渣,从结渣的硬度可以判断出结渣的程度,有时插钎发现很粘,这是结渣的前兆,有时插钎拔出后,发现钎子在空层部位有很多焦油,说明上部温度较低,处于冷运行状态。
六、的炉况分析
1、煤气顔色分析
  正常的公有制煤气外观呈黄褐色,不透明。这主要讲烟煤生产煤气,煤气呈浅灰色,则表示煤气中挥发分很少。呈暗灰色,在煤气中有大量的碳存在。这是由于在煤气发生炉的空层中温度较低,一氧化碳的甲烷、焦油产生凝结析出固体碳黑造成的,所以空层温度不应小于500度。如果煤气呈浅黄白色,则饱和温度给的过大,煤气中含有大量的水分。
2、二氧化碳含量分析
  二氧化碳在煤气中的含量一般控制在2—5%之间,如果超过5%,说明炉内气化不正常。其原因:
一是饱和温度过大,炉内呈冷运行状态。还原温度太低,不利于二氧化碳还原,过剩的二氧化碳混合在煤气中。
  二是饱和温度过小,炉内热运行,结大焦渣,二氧化碳没有很好还原,或者还原层太薄,来不及还原,剩余二氧化碳混合在煤气中。
  三是捅炉的次数过频,打乱了炉内各层的正常层次,特别是在使用较差煤质的情况下,更容易引起经常性的捅炉破渣,一氧化碳又被燃烧,形成二氧化碳。
  四是炉内夹套漏水,降低氧化层温度,或局部偏烧,使二氧化碳还原不好,煤气含二氧化碳过高。还有几种分析情况如煤气氢气含量,挥发分含量以及灰渣含量等,就不在分析。
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