煤气发生炉技能培训教材.ppt
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1、煤气工操作技能与考核(中级工适用),煤气发生炉操作技能培训教材,炉内气化条件与相关参数的调整,发生炉内气化条件与气化反应关系的分析煤气发生炉的正常调整操作燃料层次不正常的调整操作反应温度不正常的调整操作,煤气发生炉内气化条件与气化反应关系的分析,气化反应主要影响因素,影响煤气发生炉气化反应的三大主要因素(影响煤气发生炉气化反应的因素,如温度、压力、流量、流速以及燃料的物理化学性能等。)燃料层次反应温度气化剂流速(其它各工艺操作参数都应以保证它们的正常为前提去进行制定与调整。),气化反应主要影响因素,燃料层对煤气发生炉气化反应的影响煤气发生炉内燃料层次的划分 煤气发生炉内的燃料层次共分为5层,它
2、们自下而上分别被称作:灰渣层氧化层还原层干馏层干燥层(在煤气发生炉内燃料各层次之间很难划分出明显的界面,特别是氧化层和还原层之间更是难以划清,所以很多人把氧化层和还原层统称为气化层。),气化反应主要影响因素,燃料层次的控制及意义(煤气发生炉底部装有炉蓖,气化剂通过炉蓖均匀地向上依次穿过各燃料层,并与其进行热交换或发生化学反应。)灰渣层作用:1、预热刚刚进入炉内的气化剂;2、保护炉底设备;3、对气化剂进行再分布。(灰渣层的正常与否对炉底设备的使用寿命及发生炉内其它燃料层次的影响至关重大。)厚度的控制:灰渣层厚度一般认为与炉型及燃料品种的关系不是很大,它的厚度要求基本是以能够起到上述作用为原则。在
3、实际操作中掌握中心灰层高出风帽150200mm即为合适,四周灰层可控制在450mm左右。,气化反应主要影响因素,气化层(包括氧化层和还原层)作用:1、在氧化层,碳完全燃烧,为发生炉内提供足够的热量;2、在还原层内,基本上要完成二氧化碳的还原和蒸汽的分解。(气化层是煤气发生炉内对气化真正有效的燃料层次。)厚度的控制:氧化层中的碳氧反应进行的既快又完全,所以氧化层的厚度相对来讲是比较小的,仅为150mm。还原层中进行的反应速度较慢,需要较长的反应时间才能达到平衡,所以还原层就要控制得稍厚一些。适当加厚气化层的意义:不但可以延长二氧化碳还原反应的时间,同时还可以延长蒸汽与燃料的接触时间。这样,在炉内
4、反应温度相同的情况下,就可以达到提高二氧化碳的还原率与蒸汽的分解率,增加煤气产量,提高煤气质量的目的。,气化反应主要影响因素,干馏层与干燥层作用:1、在干燥层,燃料与热气流进行热交换,燃料中的水分完全蒸发;2、在干馏层内,煤的温度进一步提高,挥发物从煤中逸出,并进行着煤的热分解反应。(经过这两层燃料得到了净化并提高了温度,为下一步与气化剂进行反应打下了基础。)厚度的控制:干馏层与干燥层的厚度与燃料中的水分及挥发分含量有关,变化范围也较大。在煤气发生炉的生产操作中,对于干馏层与干燥层的厚度大多没有严格的规定。但作为操作人员仍要根据所用燃料的成分及相关参数,在保证灰渣层、气化层和炉出温度的前提下,
5、合理地调整它们的厚度,以保证气化作业能在最佳条件下进行。一般情况下,干馏层与干燥层的总厚度可掌握在300mm左右。,气化反应主要影响因素,反应温度对煤气发生炉气化反应的影响气化温度对炉内反应的影响炉内反应温度的(即气化温度)的高低对于二氧化碳的还原率与蒸汽的分解率起着决定性的影响。,气化反应主要影响因素,反应温度过高存在的问题 气化层的最高温度要受到燃料灰熔点的限制,如果其温度值超过燃料的灰熔点,就有可能引起燃料发生熔融粘结,甚至结疤结块,破坏正常的气化作业。炉内气化温度最高的位置 煤气发生炉内最高气化温度在氧化层与还原层之间。气化温度的分析与判断 我们的煤气发生炉没有气化层温度的直接测量装置
6、,故操作人员只能根据炉出温度、炉底温度、煤气成分、探火情况及灰渣状况等数据进行综合的分析与间接的判断。,气化反应主要影响因素,气化剂流速对煤气发生炉气化反应的影响气固反应的概念 气相与固相之间的化学反应。在煤气发生炉内,气化剂与固体燃料的反应。气固反应的特点与过程特点:反应在气体与固体相接触的外表面和孔隙的内表面发生过程:气流中的活性组分通过气膜向燃料的表面扩散;气流中的活性组分被燃料的表面吸附(包括燃料孔隙内表面);活性组分与碳分子发生化学反应,生成反应物;反应产物解吸;反应产物通过气膜扩散入气流中。,气化反应主要影响因素,上述步骤中、属于物理过程,属于化学过程,其中哪个步骤的速度最慢,哪个
7、步骤进行的速度就决定了总的气化速度。扩散控制的概念 在煤气发生炉内反应温度足够高时,其化学反应速度必然相应地加快(即步骤进行的很快),此时整个气化过程的速度主要由反应物(气化剂)扩散到燃料表面或反应产物(煤气)扩散入气流中的速度所控制,这种状况称为扩散控制。提高吹风强度的作用 在相近的吹风时间内,提高吹风强度(即加快气流速度),吹风气中的一氧化碳含量会大大下降,吹风气带走的热量也会相应地减少。这样储存在燃料层中的热量就会相对地增加,最终使整个气化过程中的燃料消耗得以降低。,气化反应主要影响因素,由于吹风速度的提高,使单位时间内吹入炉内的空气量得以增加,因而可以相应地缩短吹风时间,使制气时间得到
8、延长,增加了煤气的产量。限制气体流速的因素 受到煤尘出量、燃料层被吹翻或吹出风洞的限制。,发生炉煤气生产的最佳气化条件,正确理解“三高”“三高”即高炭层、高炉温与高流速。高度适当、分布合理的燃料层次是保证煤气炉内气化反应能够正常进行的首要条件;在允许范围内,将气化温度尽量提高是增大制气强度的必要手段;入炉气化剂维持一定的流速又是以上二者的补充;因此发生炉煤气生产的最佳气化条件就是“三高”。操作人员应在稳定气化作业的前提下,尽可能地把气化剂流速和炉内的反应温度提高到燃料及其它条件所允许的高限,尽量使煤气发生炉经常处于下列三个条件下操作与运行。炉内各燃料层次正常稳定,炉底排渣通畅;燃料层各处同一截
9、面的气流速度和温度分布均匀;保持高炉温与高流速。,煤气发生炉的正常调整操作,煤气发生炉的正常调整操作,燃料层次的调整反应温度的调整气化剂流速的调整其它有关的正常操作,燃料层次的调整,炭层总高度的控制调整炭层总高度的意义 通过炭层总高度的调整来改变炉内的气化条件,进而达到增加与改善发生炉煤气产量与质量的目的。调整炭层总高度的原则 在所用燃料粒度大,含碳量低,炉子负荷大的情况下,一般应选择在较高的炭层下操作;当燃料粒度小或机械强度与热稳定性都不好时,为防止炉内阻力增加过大,宜采用较低的炭层操作;为了测量方便,在实际生产中一般都用测空层的方法来确定炭层高度。(3m煤气发生炉的空层一般控制在2.2m左
10、右较为适宜),燃料层次的调整,加煤量的控制 加煤量要根据燃料性质和煤气发生炉生产负荷的大小进行调整。在燃料中的灰分含量过高与煤气炉生产负荷加大时,其加煤量都要相应地增大。加煤量与加煤间隔时间在生产负荷等条件不发生变化时,应保持相对稳定,波动范围力求不要过大,以使炉内的炭层总高度及各燃料层的变化尽量均匀连续。加煤速度要缓慢,以使入炉燃料堆积疏松均匀,炉面平整。否则,容易造成发生炉内燃料层阻力不均匀,导致气化层偏移等后果。,燃料层次的调整,炉蓖转速的控制 使用灰分含量高、灰熔点较低的燃料时,炉蓖的转速应保持较高,以保证排灰及时和炉内透气性良好;当燃料粒度变小或系统阻力加大时,开始应调慢炉蓖的转速,
11、但调整幅度不宜过大;发现灰渣中含碳量高,炉内炭层下降快,气化层下移时,一般应减慢炉蓖的转速;探火时火钎插入困难,出现气化层上移,炉面发亮或炭层上涨,下灰量剧减时,一般应大幅地加快炉蓖转速,若同时出现严重结渣结块现象时,还要辅以人工碎渣或扒块等处理措施;在炉内气化层出现偏移时,不宜马上改变炉蓖的原转速,而是应采取其它措施处理。,燃料层次的调整,出灰量的控制 使用灰分含量较高的燃料,炉蓖的转速相应地要加快,所以出灰量也要增加;煤气发生炉的生产负荷不同,出灰量也会有相应的变化。在炉子负荷较大时,由于气化速度加快,加煤量增加,所以出灰量也要随之增大;出渣清灰是为了经常维持正常的灰渣厚度,保证气化作业的
12、正常进行。在生产操作中应采取多次少清的方法,防止因出灰操作而影响气化作业。,反应温度的调整,调整反应温度的原理发生炉内反应温度的高与低,或者说其是否正常,主要取决于入炉的空气量与蒸汽量是否合理与稳定。煤气发生炉内燃料层的温度是炉内放热和吸热两种反应的综合结果。在正常情况下,增加入炉的空气量,即放热量增加,炉内气化层将在较高的温度下建立平衡;增加入炉的蒸汽量,即吸热量增加,气化层将在较低的温度下建立平衡。控制炉内的反应温度,实际上就是根据所用燃料的性质与煤气炉生产负荷变化等因素,合理地控制与调节入炉气化剂的饱和温度。,反应温度的调整,调整反应温度的原则 使用灰分含量较高的燃料时,由于燃料层容易形
13、成架空或松动,造成气化不均匀,所以此时应适当提高饱和温度;燃料粒度大小差异过大且粉末含量较高时,在气化过程中容易产生小粒填充大块间隙的现象,从而引起燃料层的阻力增大,气化剂分布不均,形成偏流,造成局部过热,严重时会造成炉内结渣,使整个气化条件恶化,所以此时也应适当提高饱和温度;发生炉的生产负荷增大时,气流速度也会相应地加快,使炉子的气化强度得到提高,此时炉内产生的多余热量会导致炉内温度升高,所以饱和温度亦应随之提高;当燃料中水分含量较高时,炉内干燥层必然会增厚。在炉内炭层总高度不变的情况下,其它燃料层次的厚度定会相应地减小。而且燃料中水分的蒸发也会消耗炉内大量的热量。所以此时应适当降低饱和温度
14、,以利于提高干燥层的温度,使燃料得到充分干燥,避免因此影响气化层的反应温度。混合煤气发生炉的饱和温度控制范围一般在5065之间。(操作人员在实际生产中可以根据以上调整原则与具体情况综合分析,在保证不发生结渣炼炉的前提下,饱和温度控制得越低越好。),气化剂流速的调整,调整气化剂的原则 使用化学活性较好的燃料时,因气化剂与燃料反应速度较快,故气化剂流速宜控制高些;对相同品种、相同质量的燃料而言,由于化学反应速度随粒度的减小而加快,所以气化剂流速也应随燃料粒度的减小而加快;气化同一种燃料,在气化层温度较高时,因其化学反应速度加快,故气化剂流速也应适当提高,以获得较高的煤气产率。,有关的正常操作,煤气
15、发生炉的操作加煤操作探火操作捅灰操作灰渣层的调整操作炉蓖转速调节的操作饱和温度的调整操作发生炉水夹套的排污操作,有关的正常操作,加煤操作根据发生炉负荷情况,决定加煤间隔时间;加煤操作时要注意泵出口压力、声音是否正常。同时观察液压缸动作是否正确;加煤顺序为:打开下阀(钟罩阀)向炉内加煤;中间料仓的煤放完后,关闭下阀;打开上阀(滚筒阀)向中间料仓加煤;中间料仓加满后,关闭上阀。加煤操作时严禁上阀与下阀同时打开;炭层高度对燃料下落与分布有很大影响,分布器的位置应根据炭层高度的不同而进行调整。炭层低(即空层增加),应降低分布器或加快下煤速度,防止燃料集中落在炉膛中央;炭层高(即空层减少),应提高分布器
16、或加放慢煤速度,防止燃料散落于炉膛四周;,有关的正常操作,探火操作发生炉正常运行时,每隔2小时应探火一次,相邻两台炉子的探火时间应错开;探火前要停止炉蓖转动;按顺序先打开探火孔的汽封阀门,后打开探火孔盖,并观察炉面有无燃烧现象;探火时应分单双号分批进行。方法是将火钎插到第二层炉蓖上,停留1分钟左右后按顺序拔出,观察火钎颜色及灰层等高度,并认真做好记录;探火时要防止产生气孔,探火后要先盖好探火孔盖,再关闭汽封阀门;启动炉蓖。根据探火及有关情况分析,若需改变炉蓖转速与饱和温度,则应及时调整;如第一次探火火钎颜色不明显时,应马上进行第二次探火。,有关的正常操作,捅灰操作发生炉正常运行时,一般每隔4小
17、时全面捅灰一次。如遇有灰层发粘、结渣等情况,应随时进行捅灰;捅灰前要停止炉蓖转动;先打开探火孔汽封阀,后打开探火孔盖,分单双号两人同时进行捅灰;由探火孔插入捅灰钎,使其触及炉蓖,注意料层各部位均要捅到,特别是对高灰层部位更要加强捅灰;取出捅灰钎时,需将炭层整平,不留气孔;盖好探火孔盖,关闭探火汽封阀,启动炉蓖;捅灰时铁钎不能触及炉壁,并禁用弯曲的铁钎操作,以防止损坏水夹套。另外,两人同时捅灰时,应相互不防碍操作。,有关的正常操作,灰渣层的调整操作当灰层平均高度大于500mm时,可加快炉蓖的转速,当灰层平均高度大于700mm时,可采取全面捅灰操作处理;当灰层平均高度小于400mm时,可减慢炉蓖的
18、转速;当灰层平均高度为300mm时,可暂时停止炉蓖转动;局部灰层过薄(小于200mm)时,可以采取打气孔的方法处理,即将铁钎缓缓插入,使其刚好触及灰层,打56个气孔,待30分钟后再测灰层高度;局部灰层过厚(大于700mm)时,可以采取局部捅灰处理。如发现有轻微结渣、架空或炉面燃烧现象时,也可用捅灰方法处理。,有关的正常操作,炉蓖转速调节的操作炉蓖转速调节的操作无级调速电机带动行星摆线齿(针)轮减速机驱动炉蓖转动。,有关的正常操作,饱和温度的调整操作调低饱和温度在补充蒸汽阀打开的情况下,先逐渐关小直至关闭该阀门,然后再视温度情况,开大夹套进水阀门,将饱和温度调至满意为止。提高饱和温度先逐渐关小夹
19、套补水阀,如不奏效,可稍打开补充蒸汽阀进行调节,直至符合新的要求。在关小夹套补水阀时,应注意观察溢流情况。一般情况下,几个补水阀门严禁同时关闭。在实际生产中,饱和温度的调节造作有的已被仪表自控代替。而人工调节有的也很少用到补充蒸汽,补充蒸汽阀多是在事故状态下打开,以防止煤气倒流至炉底,形成爆炸性气体。,有关的正常操作,发生炉水夹套的排污操作发生炉正常运行时,水夹套每班应排污一次;排污前要检查溢流管的溢流情况,确认溢流管溢流正常;水夹套排污时,先将排污阀迅速全部打开,然后立即关闭,要求动作越快越好;排污顺序要根据排污管的编号依次进行,操作完毕后要认真检查排污阀是否漏水,并要观察溢流情况至恢复正常
20、。,燃料层次不正常的调整操作,燃料层次不正常的调整操作,发生炉内燃料层次的异常现象发生炉内无气化层发生炉内气化层偏上发生炉内气化层偏下发生炉内气化层偏斜,发生炉内无气化层的调整,现象炉上与炉下温度都偏低;探火操作时,铁钎无烧红迹象;煤气成分超出正常范围;煤气产量大幅下降;下灰时,灰渣中含碳量增高。,发生炉内无气化层的调整,原因发生炉长时间热备,但未按要求进行探火、养炉、低压鼓风等操作,致使炉温降至很低,造成局部或全部灭火;饱和空气温度控制过高,炉内未分解的蒸汽量太多,吸热量剧增,气化层温度猛降,炉子长期冷运行,最终导致火层消失;自控机百分比例调节不合理,或吹风阶段风速、风量过小,而制气阶段蒸汽
21、流量过大或时间过长,造成炉内放热量与吸热量失去平衡,燃料层积蓄的热量越来越少,温度逐渐降低,引起气化层消失。,发生炉内无气化层的调整,处理方法发生炉停用热备时,要按规程定期探火,掌握炉内状况,并要定时加煤与进行低压鼓风等操作,以使炉内维持一定的温度。另外还要适当地开动炉蓖,防止灰层过厚,保证炉内具有良好的透气性。正在运行的炉子,发现炉内无气化层时,应适当降低炉子的生产负荷,并要及时降低饱和空气温度,以使炉温逐渐升高,重新培养出气化层。在生产过程中要随时注意汽包的水位高度,发现加水过满,要立即打开排污阀,将水位降至规定范围,防止多余的水窜入蒸汽主管道。另外,还要对蒸汽缓冲罐定时进行排污,防止蒸汽
22、带水进入炉内,造成局部熄火或引起气化层消失。合理调节自控机百分比例和空气与蒸汽的流量。发现炉内气化层消失时,应减少上、下吹蒸汽用量,或适当加大入炉空气流量,以使炉温逐步升高。注意在加大空气量时,一定要缓慢地增加,切不可操之过急。探火时发现火钎无烧红迹象时,应立即进行第二次探火并延长烧钎时间,若结果仍不明显时,可以用手贴近铁钎来回移动,感觉气化层消失前的位置,以确定是否有必要停止炉蓖或改变炉蓖的转速。,发生炉内气化层偏上的调整,现象炉出温度偏高,干馏层与干燥层明显变薄;探火时,铁钎下部黑色部分明显加长,即灰渣层变厚;煤气组成中二氧化碳含量增加,氢气和一氧化碳含量降低;由于气体带出显热大,所以燃料
23、消耗量比正常时有所增加;炉内气化层严重偏上时,打开探火孔盖观察,可见炉面红亮;,发生炉内气化层偏上的调整,原因燃料中灰分含量高,气化过程中产生的灰渣量增多,而炉蓖转速却未随燃料中灰分的增高而加快,致使炉底灰渣越聚越多,引起灰层变厚,气化层上移;煤气炉增加负荷后,炉内的燃烧与气化速度加快,而加煤量却未及时增加,使干馏层、干燥层逐渐变薄,气化层上移;燃料粒度不均匀或含粉末太多,造成煤气炉的加料系统发生堵塞而未及时发现,导致气化层上移。,发生炉内气化层偏上的调整,处理方法操作中应根据燃料中灰分含量的变化调整炉蓖转速,及时排灰,使灰渣层逐步达到规定的厚度;根据炉子负荷变化情况,适当增加或减少加煤量,将
24、干馏层与干燥层控制在规定厚度范围之内;在运行中要密切注意下煤情况,发生堵料要及时处理,同时,在上煤时要严格控制燃料粒度和粉末含量。,发生炉内气化层偏下的调整,现象燃料层表面黑暗,炉出温度偏低;探火时,铁钎下部黑色区域明显缩短,即灰层变薄;煤气成分中的甲烷含量增加;炉内气化层严重偏下时,湿式除灰炉裙套水封的水温明显上升;,发生炉内气化层偏下的调整,原因炉蓖转速过快,出灰量过多,致使灰层变薄;入炉饱和温度先高,使部分煤炭未燃尽即落入灰层,而后饱和温度又调低,使炉底未燃尽的煤炭“死灰复燃”,层次紊乱,炉底温度升高,引起更多的残炭燃烧;处理方法视气化层偏下情况的轻重,暂停或调慢炉蓖转速,以逐渐增加灰层
25、厚度;入炉气化剂的饱和温度必须随炉子的负荷而变更。在气化层靠下,灰层变薄的情况下,可酌情短时间提高饱和温度,待燃料层次正常后再恢复原状;若气化层已降至炉蓖或灰盘水面以下时,一定要注意尽量不向灰盘内加水,以防止因水位上涨造成炉蓖急冷而炸裂。,发生炉内气化层偏斜的调整,发生炉内气化层偏斜又称偏运行。在内径较大的发生炉的实际生产中,偏运行是炉内燃料层次不正常时最为常见的一种现象,所以在操作中对偏运行的现象、产生的原因及处理方法应重点掌握。现象探火时,不同探火孔铁钎下部黑色部分长短不一,即炉底灰层厚度不同;探火钎有时出现红黑相间的现象,多为两截,偶有三截,此为炉内火层偏斜的特例,称为纹形气化层(或称双
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