造气液压入炉蒸汽自调

专家姓名：潘华明　　类别：

造气液压入炉蒸汽自调
一、 蒸汽自调的必要性
1、造气炉主要热反应原理及过程；
化肥厂或部分城市煤气，冶金等行业主要使用的（半）水煤气发生炉（简称造气炉），一般采用内供热制气工艺，其主要热化学反应：
吹风时放热 C+O2=CO2+Q1 2C+O2=2CO+O2
蒸汽高温分 C+CO2=2CO+H2－Q3 C+H2O=CO+H－Q4
解时吸热 C+2H2O=CO+H－Q5 CO+H2O=CO=CO+H－Q6
另外，由煤中有机物的分解，煤的热解、生成部分CH、H2S、NH3、焦油等产物。发生炉造气的主要过程：吹入足量空气（氧气）与炉内碳元素反应，生成二氧化碳，放出大量热量，使气化层温度升高，蓄热。通入上吹蒸汽，蒸汽进入气化层进行高温分解，为防止气化层上升过多，通入下吹蒸汽进行下吹过程.
2、影响造气炉稳定运行的主要因素：
气化层的温度或厚度是造气炉稳定运行，产气量大，气体成分合格的决定因素。气化温度要控制在较小的范围内波动，若温度过高，易使气化层温度超过煤灰熔点。此时灰渣易结块，并粘结煤粒，增加炉内阻力。影响高温燃煤在气化层中的均匀分布，会在短时间内形成气沟、炭火层倾斜或烧穿的气化异常现象，使炉况恶化。气化层温度控制的较低时，则气化化学反应速度减慢，气化强度降低，产气量降低。蒸汽分解率低，灰渣中残碳量增加，煤气质量变差。现主要靠控制吹风总量（吹风时间，吹风强度）或入炉蒸汽总量控制其炉温，调节炉况。进风量越多，气化层温度越高，造气炉蓄热越多。通入蒸汽进行分解时，蓄热越多，温度越高，其分解率越高。随着供汽时间增长，进入或通过炉内蒸汽越多，带走大量热量，气化层温度急剧下降，蒸汽分解率随之降低，产气率大大降低。此时大量经过气化层而末能分解的蒸汽带走大量热量，使热量损耗较大，降低了热利用率。
3、入炉蒸汽自调的必要性：
在吹风阶段，炉内蓄热升温。一般只占总时间的15—25％。其余时间均需通入蒸汽造气，约占总时间的75％左右，需通入蒸汽的时间较长。一般情况下，进入的蒸汽都比实际反应所需要的蒸汽量有较多的过量蒸汽。随着蒸汽通入时间的增长，带走炉内的热量逐多，炉温迅速下降，蒸汽分解率急剧降低。末分解的蒸汽带走大量热量，造成蒸汽或热利用率不高，浪费大量能源。为较好的解决蒸汽入炉后期分解率急剧降低的矛盾，有必要采用可靠的入炉蒸汽自调工艺。使之在上、下吹刚开始时通入足量蒸汽，让吹风后气化层迅速冷确，使之不会产生烧熔，这样可以适当增加进风量以增添蓄热量，使之提高造气炉的气化强度，蒸汽分解率随之提高。随着时间推移，逐渐减少入炉蒸汽量，使炉内蒸汽趋于稳定，炉温降低少，蒸汽分解率保持在较高的水平。这样可以稳定炉况，提高产气量或气体质量；使气休成分中CO1明显增加，CO2显著减少，使全厂液胺易于平衡，提高产量或显著降低煤耗，降低生产成本。
二、 蒸汽自调现状：
理论或实践都证明采用入炉蒸汽自调确能稳定炉况，降低煤耗，提高产气率或气体质量。在化肥厂系统运行稳定，蒸汽压力稳定的情况下有很明显的较果。
不少厂家采用过气动蝶阀、液压蝶阀工艺。采用气动蝶阀需要在管道上加装气动蝶阀，要增加小空压站，控制部分加差压变送器、数模转换器、单板机，再与造气微机联网通讯；由于使用部件多，成本很高，一般四台炉厂需要投资近十万。还因造气车间环境很差。现场有大量煤灰，泄漏气体中较多的一氧化碳、二氧化硫、水蒸汽等强腐蚀性气体，使得所使用的蝶阀或控制部分很难长期可靠运行。差压变送器信号误差大，很多厂家使用不到半年就被迫停用，不少厂家没能正常开机使用。采用液压蝶阀的，由于蝶阀控制困难，无锁定装置可靠性差，故障率高，成本高，经少数厂家试用，难以正常开机，已被淘汰。以上方法理论很完善，通过信号检测，反馈到主控微机，自动控制入炉蒸气进给量，但实际使用时由于信号故障多，单片机的可靠性差等原因，无法长期正常运行。
由我所开发研制的液压调程油缸入炉蒸汽自调，获国家专利ZL 94 2 29839.X。采用蒸汽总阀控制，人工配合控制微机调节其蒸汽减量。减量直观，性能可靠。现所使用的控制微机或油液压经多年使用证明有其很好的可靠性和稳定性。安装使用后其炉况稳定，产气率增加，气体成分稳定、合格率高。很多厂使用后取得了很好的经济效益。
三、液压调程油缸蒸汽自调原理及配送信号：

蒸汽自调缸ZT63/45—200


A B

P

O










A B A B A B A B
+ － － + － － + +
油缸快上 油缸下行 油缸锁定 误码信号

ZT是原设计的蒸汽自调油缸；
采用一只三位四通电磁阀控制，只须更换一只电磁阀，将原来的蒸汽总阀缸换成蒸汽自调油缸，电磁阀换成三位四通阀，增加一个微机输出口就可以。原来蒸总信号A与增加的蒸调信号B联合控制蒸汽自调油缸进行入炉蒸汽自调的控制。
上吹时，先A通电油缸快上，打开蒸汽总阀，全开10秒左右，A断电、
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B给电，油缸慢下关5秒后，A、B通电，进入锁定，蒸汽减量，6秒后；慢关3秒，锁定6秒；慢关1.5秒，锁定10秒，蒸汽少量供给。
下吹时，先A通电油缸快上，打
开蒸汽总阀，全开10秒左右，A断电、B给电，油缸慢下关5秒后，A、B通电，进入锁定，蒸汽减量，12秒后；慢关3秒，锁定12秒；慢关2秒，锁定20秒，蒸汽少量供给
调节油缸下落速度，使其在大约十秒种关完的速度，上吹最后留50%开量，下吹留45%开量，

蒸汽自调缸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 油缸锁定

ZTG在原设计改进和蒸汽自调油缸；
采用二只二位四通电磁阀控制，只须增加一只电磁阀，将原来的蒸汽总阀缸换成蒸汽自调油缸，增加一个微机输出口就可以。原来蒸总信号A与增加的蒸调信号B联合控制蒸汽自调油缸进行入炉蒸汽自调的控制。
二上吹时快开蒸汽自调缸，A通电时油缸快上，二上吹完，A断电，油缸快下关闭。这与普通油缸动作一样，增加了个快速关闭功能，不用蒸汽自调时，只要不输出蒸汽信号即可，油缸不必改动，
上吹时，先A通电油缸快上，打开蒸汽总阀，全开10秒左右，A断电B给电，油缸慢下关5秒后，A、B给电，进入锁定，蒸汽减量，6秒后；慢关3秒，锁定6秒；慢关1.5秒，锁定10秒，蒸汽少量供给。
下吹时，与上吹相同，只是调不同时间既可。
调节油缸下落速度，使其在大约十秒种关完的速度。



Q0线是在调定压力后，调节自调阀使之在10秒内关闭的斜率曲线；
Q1线是上吹蒸汽的时间开度线，随着时间的推移，其阀门开量减小的曲线。
Q2线是下吹蒸汽的时间开度线，随着时间的推移，其阀门开量减小的曲线
从图中可以看出，采用调程油缸的入炉蒸汽自调法，其动作简单，受环境影响小性能可靠，稳定。
四、液压调程油缸安装及调试：
采用液压调程油缸的入炉蒸汽自调，其安装或调试都很简单。采用ZT型时，只要将原蒸汽总阀换成三位四通电磁阀，油缸换成调程油缸，从集成块接一只油口B到蒸汽油缸的相应油口，增加微机配送信号。蒸汽自调暂时不用时，可以直接送蒸总信号，但蒸总关闭只有一个速度，下落要慢些，上下吹阀门不漏蒸汽时没关系，泄漏时要更换油缸，换成原来的总阀油缸或把阀门搞好。
采用ZTG型时，只要增加一只普通二位电磁阀，接两只油管到相应的油缸接口，增加油缸配送信号。蒸汽自调暂时不用时，可以直接送蒸总信号，不用改动油缸。
如调程油缸故障时，可拆除调程阀，打开堵塞的油缸油口，就与普通开关油缸一样使用。一般杂质堵塞只需要清洗既可。微机配送信号只要增加一只输出口，输出蒸调信号，但要增加部分蒸汽自调信号程序。
五、采用入炉蒸汽自调后的价值分析：
采用液压调程油缸的入炉蒸汽自调工艺。一般厂投资几万元就行，经改造后的造气炉，运行时炉况稳定，气量合格率高，产气量增加；煤炭明显的燃烧完全，节煤较果好。年综合效超过三十万，投资回收约二十天。

发表时间：2007-09-24

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