造氣液壓入爐蒸汽自調(diào)

專家姓名：潘華明　　類別：

造氣液壓入爐蒸汽自調(diào)
一、 蒸汽自調(diào)的必要性
1、造氣爐主要熱反應(yīng)原理及過程；
化肥廠或部分城市煤氣，冶金等行業(yè)主要使用的（半）水煤氣發(fā)生爐（簡稱造氣爐），一般采用內(nèi)供熱制氣工藝，其主要熱化學(xué)反應(yīng)：
吹風(fēng)時放熱 C+O2=CO2+Q1 2C+O2=2CO+O2
蒸汽高溫分 C+CO2=2CO+H2－Q3 C+H2O=CO+H－Q4
解時吸熱 C+2H2O=CO+H－Q5 CO+H2O=CO=CO+H－Q6
另外，由煤中有機物的分解，煤的熱解、生成部分CH、H2S、NH3、焦油等產(chǎn)物。發(fā)生爐造氣的主要過程：吹入足量空氣（氧氣）與爐內(nèi)碳元素反應(yīng)，生成二氧化碳，放出大量熱量，使氣化層溫度升高，蓄熱。通入上吹蒸汽，蒸汽進入氣化層進行高溫分解，為防止氣化層上升過多，通入下吹蒸汽進行下吹過程.
2、影響造氣爐穩(wěn)定運行的主要因素：
氣化層的溫度或厚度是造氣爐穩(wěn)定運行，產(chǎn)氣量大，氣體成分合格的決定因素。氣化溫度要控制在較小的范圍內(nèi)波動，若溫度過高，易使氣化層溫度超過煤灰熔點。此時灰渣易結(jié)塊，并粘結(jié)煤粒，增加爐內(nèi)阻力。影響高溫燃煤在氣化層中的均勻分布，會在短時間內(nèi)形成氣溝、炭火層傾斜或燒穿的氣化異�，F(xiàn)象，使?fàn)t況惡化。氣化層溫度控制的較低時，則氣化化學(xué)反應(yīng)速度減慢，氣化強度降低，產(chǎn)氣量降低。蒸汽分解率低，灰渣中殘?zhí)剂吭黾樱�煤氣質(zhì)量變差�，F(xiàn)主要靠控制吹風(fēng)總量（吹風(fēng)時間，吹風(fēng)強度）或入爐蒸汽總量控制其爐溫，調(diào)節(jié)爐況。進風(fēng)量越多，氣化層溫度越高，造氣爐蓄熱越多。通入蒸汽進行分解時，蓄熱越多，溫度越高，其分解率越高。隨著供汽時間增長，進入或通過爐內(nèi)蒸汽越多，帶走大量熱量，氣化層溫度急劇下降，蒸汽分解率隨之降低，產(chǎn)氣率大大降低。此時大量經(jīng)過氣化層而末能分解的蒸汽帶走大量熱量，使熱量損耗較大，降低了熱利用率。
3、入爐蒸汽自調(diào)的必要性：
在吹風(fēng)階段，爐內(nèi)蓄熱升溫。一般只占總時間的15—25％。其余時間均需通入蒸汽造氣，約占總時間的75％左右，需通入蒸汽的時間較長。一般情況下，進入的蒸汽都比實際反應(yīng)所需要的蒸汽量有較多的過量蒸汽。隨著蒸汽通入時間的增長，帶走爐內(nèi)的熱量逐多，爐溫迅速下降，蒸汽分解率急劇降低。末分解的蒸汽帶走大量熱量，造成蒸汽或熱利用率不高，浪費大量能源。為較好的解決蒸汽入爐后期分解率急劇降低的矛盾，有必要采用可靠的入爐蒸汽自調(diào)工藝。使之在上、下吹剛開始時通入足量蒸汽，讓吹風(fēng)后氣化層迅速冷確，使之不會產(chǎn)生燒熔，這樣可以適當(dāng)增加進風(fēng)量以增添蓄熱量，使之提高造氣爐的氣化強度，蒸汽分解率隨之提高。隨著時間推移，逐漸減少入爐蒸汽量，使?fàn)t內(nèi)蒸汽趨于穩(wěn)定，爐溫降低少，蒸汽分解率保持在較高的水平。這樣可以穩(wěn)定爐況，提高產(chǎn)氣量或氣體質(zhì)量；使氣休成分中CO1明顯增加，CO2顯著減少，使全廠液胺易于平衡，提高產(chǎn)量或顯著降低煤耗，降低生產(chǎn)成本。
二、 蒸汽自調(diào)現(xiàn)狀：
理論或?qū)嵺`都證明采用入爐蒸汽自調(diào)確能穩(wěn)定爐況，降低煤耗，提高產(chǎn)氣率或氣體質(zhì)量。在化肥廠系統(tǒng)運行穩(wěn)定，蒸汽壓力穩(wěn)定的情況下有很明顯的較果。
不少廠家采用過氣動蝶閥、液壓蝶閥工藝。采用氣動蝶閥需要在管道上加裝氣動蝶閥，要增加小空壓站，控制部分加差壓變送器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、單板機，再與造氣微機聯(lián)網(wǎng)通訊；由于使用部件多，成本很高，一般四臺爐廠需要投資近十萬。還因造氣車間環(huán)境很差�，F(xiàn)場有大量煤灰，泄漏氣體中較多的一氧化碳、二氧化硫、水蒸汽等強腐蝕性氣體，使得所使用的蝶閥或控制部分很難長期可靠運行。差壓變送器信號誤差大，很多廠家使用不到半年就被迫停用，不少廠家沒能正常開機使用。采用液壓蝶閥的，由于蝶閥控制困難，無鎖定裝置可靠性差，故障率高，成本高，經(jīng)少數(shù)廠家試用，難以正常開機，已被淘汰。以上方法理論很完善，通過信號檢測，反饋到主控微機，自動控制入爐蒸氣進給量，但實際使用時由于信號故障多，單片機的可靠性差等原因，無法長期正常運行。
由我所開發(fā)研制的液壓調(diào)程油缸入爐蒸汽自調(diào)，獲國家專利ZL 94 2 29839.X。采用蒸汽總閥控制，人工配合控制微機調(diào)節(jié)其蒸汽減量。減量直觀，性能可靠。現(xiàn)所使用的控制微機或油液壓經(jīng)多年使用證明有其很好的可靠性和穩(wěn)定性。安裝使用后其爐況穩(wěn)定，產(chǎn)氣率增加，氣體成分穩(wěn)定、合格率高。很多廠使用后取得了很好的經(jīng)濟效益。
三、液壓調(diào)程油缸蒸汽自調(diào)原理及配送信號：

蒸汽自調(diào)缸ZT63/45—200


A B

P

O










A B A B A B A B
+ － － + － － + +
油缸快上 油缸下行 油缸鎖定 誤碼信號

ZT是原設(shè)計的蒸汽自調(diào)油缸；
采用一只三位四通電磁閥控制，只須更換一只電磁閥，將原來的蒸汽總閥缸換成蒸汽自調(diào)油缸，電磁閥換成三位四通閥，增加一個微機輸出口就可以。原來蒸總信號A與增加的蒸調(diào)信號B聯(lián)合控制蒸汽自調(diào)油缸進行入爐蒸汽自調(diào)的控制。
上吹時，先A通電油缸快上，打開蒸汽總閥，全開10秒左右，A斷電、
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B給電，油缸慢下關(guān)5秒后，A、B通電，進入鎖定，蒸汽減量，6秒后；慢關(guān)3秒，鎖定6秒；慢關(guān)1.5秒，鎖定10秒，蒸汽少量供給。
下吹時，先A通電油缸快上，打
開蒸汽總閥，全開10秒左右，A斷電、B給電，油缸慢下關(guān)5秒后，A、B通電，進入鎖定，蒸汽減量，12秒后；慢關(guān)3秒，鎖定12秒；慢關(guān)2秒，鎖定20秒，蒸汽少量供給
調(diào)節(jié)油缸下落速度，使其在大約十秒種關(guān)完的速度，上吹最后留50%開量，下吹留45%開量，

蒸汽自調(diào)缸ZTG63/45—200
P
O

A B











A B A B A B A B
+ － － － － + + +
油缸快上 油缸快下 油缸慢下 油缸鎖定

ZTG在原設(shè)計改進和蒸汽自調(diào)油缸；
采用二只二位四通電磁閥控制，只須增加一只電磁閥，將原來的蒸汽總閥缸換成蒸汽自調(diào)油缸，增加一個微機輸出口就可以。原來蒸總信號A與增加的蒸調(diào)信號B聯(lián)合控制蒸汽自調(diào)油缸進行入爐蒸汽自調(diào)的控制。
二上吹時快開蒸汽自調(diào)缸，A通電時油缸快上，二上吹完，A斷電，油缸快下關(guān)閉。這與普通油缸動作一樣，增加了個快速關(guān)閉功能，不用蒸汽自調(diào)時，只要不輸出蒸汽信號即可，油缸不必改動，
上吹時，先A通電油缸快上，打開蒸汽總閥，全開10秒左右，A斷電B給電，油缸慢下關(guān)5秒后，A、B給電，進入鎖定，蒸汽減量，6秒后；慢關(guān)3秒，鎖定6秒；慢關(guān)1.5秒，鎖定10秒，蒸汽少量供給。
下吹時，與上吹相同，只是調(diào)不同時間既可。
調(diào)節(jié)油缸下落速度，使其在大約十秒種關(guān)完的速度。



Q0線是在調(diào)定壓力后，調(diào)節(jié)自調(diào)閥使之在10秒內(nèi)關(guān)閉的斜率曲線；
Q1線是上吹蒸汽的時間開度線，隨著時間的推移，其閥門開量減小的曲線。
Q2線是下吹蒸汽的時間開度線，隨著時間的推移，其閥門開量減小的曲線
從圖中可以看出，采用調(diào)程油缸的入爐蒸汽自調(diào)法，其動作簡單，受環(huán)境影響小性能可靠，穩(wěn)定。
四、液壓調(diào)程油缸安裝及調(diào)試：
采用液壓調(diào)程油缸的入爐蒸汽自調(diào)，其安裝或調(diào)試都很簡單。采用ZT型時，只要將原蒸汽總閥換成三位四通電磁閥，油缸換成調(diào)程油缸，從集成塊接一只油口B到蒸汽油缸的相應(yīng)油口，增加微機配送信號。蒸汽自調(diào)暫時不用時，可以直接送蒸總信號，但蒸總關(guān)閉只有一個速度，下落要慢些，上下吹閥門不漏蒸汽時沒關(guān)系，泄漏時要更換油缸，換成原來的總閥油缸或把閥門搞好。
采用ZTG型時，只要增加一只普通二位電磁閥，接兩只油管到相應(yīng)的油缸接口，增加油缸配送信號。蒸汽自調(diào)暫時不用時，可以直接送蒸總信號，不用改動油缸。
如調(diào)程油缸故障時，可拆除調(diào)程閥，打開堵塞的油缸油口，就與普通開關(guān)油缸一樣使用。一般雜質(zhì)堵塞只需要清洗既可。微機配送信號只要增加一只輸出口，輸出蒸調(diào)信號，但要增加部分蒸汽自調(diào)信號程序。
五、采用入爐蒸汽自調(diào)后的價值分析：
采用液壓調(diào)程油缸的入爐蒸汽自調(diào)工藝。一般廠投資幾萬元就行，經(jīng)改造后的造氣爐，運行時爐況穩(wěn)定，氣量合格率高，產(chǎn)氣量增加；煤炭明顯的燃燒完全，節(jié)煤較果好。年綜合效超過三十萬，投資回收約二十天。

發(fā)表時間：2007-09-24

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