固定層煤氣爐屬于第一代煤氣化技術(shù)，在第二代煤氣化技術(shù)：LURGI工藝、恩德粉煤氣化、灰粘聚粉煤氣化等和第三代煤氣化技術(shù)：SHELL干粉氣化工藝、TEXACO水煤漿氣化工藝飛速發(fā)展的今天，固定層煤氣爐這種傳統(tǒng)的、相對落后的煤氣化技術(shù)，究竟如何生存和發(fā)展？
富煤、貧油、少氣的國情，決定了我國煤 氣化在化學工業(yè)中的重要地位，固定層煤氣爐氣化工藝投資少，見效快，技術(shù)成熟，又決定了它存在的歷史地位和合理性。先進的煤氣化技術(shù)最終要取代落后的固定層煤氣化技術(shù)，這是毫無疑義的。但是，中國國情同樣決定了這種改朝換代不是短期可以實現(xiàn)的，它要有一個循序漸進的發(fā)展過程，這個過程就是對全國數(shù)千臺固定層煤氣爐一邊進行技術(shù)改造，使煤氣化企業(yè)做大做強，積累足夠的資金和技術(shù)；一邊引進和消化吸收國際先進煤氣化技術(shù)，最終實現(xiàn)我國煤氣化技術(shù)的升級和跨越。因此，對固定層煤氣爐進行技術(shù)改造，是目前煤氣化工業(yè)企業(yè)生存和發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。
我國目前固定層煤氣爐主要類型有：ф2.4~ф2.65M系列煤氣爐，約有3500臺左右，ф3.0~ф3.3M系列煤氣爐500臺左右，ф3.6M煤氣爐100臺左右。其它空氣煤氣爐上百臺主要用于鋼鐵和機械工業(yè)。城市煤氣爐主要是ф3.0M系列的上百臺。本文主要談ф2.4~ф2.65M系列煤氣爐的技術(shù)改造。（簡稱ф2.6M系列煤氣爐）
一、ф2.6M系列煤氣爐存在的問題
ф2.4M、ф2.65M煤氣爐是從ф2.2M煤氣爐擴徑發(fā)展而來，它們的前身是ф1.98M煤氣爐。該系列煤氣爐在我國土生土長發(fā)展了五十多年，由ф1.98M到ф2.2M，到ф2.4M，再到ф2.61M和ф2.65M，近幾年又發(fā)展為錐形爐和ф2.8M煤氣爐。在它的發(fā)展過程中，較多地變動了煤氣爐的夾套鍋爐內(nèi)筒體直徑和煤氣爐的高度，煤氣爐的重要組成部分：爐底盤卻沒有大的變化。即：ф2.4M和ф2.65M、ф2.8M煤氣爐使用的爐底盤是一樣的，爐底ф3240mm，灰盤ф2820mm，中央灰箱ф500~ф800mm（后改造）。夾套鍋爐的夾套內(nèi)外筒體之間的間距：ф2.4M爐為280mm左右，ф2.61M爐為180mm。煤氣爐總高從4400mm到5600mm，差別很大。
如上設計制造參數(shù)帶來的問題：
（一）煤氣爐排碴角度不合理。
煤氣爐形成的灰碴自然堆放“安息角”動態(tài)情況下為35°，而實際情況是：ф2.4M煤氣爐灰碴“堆積角”為55°，ф2.61M煤氣爐灰碴“堆積角”為73°，ф2.8M煤氣爐灰碴“堆積角”接近90°。堆積角越大，物料自動往下流動的現(xiàn)象越嚴重。這正是該系列煤氣爐經(jīng)常出現(xiàn)流炭、跨炭現(xiàn)象的根本原因。雖然有些企業(yè)為了防流，把破渣條加寬，并在灰斗內(nèi)安裝了“防流板”，但由于灰斗間隙沒有足夠大，加上高溫，磨損等原因，并沒有根本解決上述問題。
（二）中央灰箱布風不合理。
ф2.4M～ф2.65M煤氣爐中央灰箱分別為ф500mm，ф600mm，ф800mm，其中ф800mm為近年來改造的，約占30%左右。
在煤氣爐吹風過程中，爐箅通風道起著分布空氣的重要作用。但是，更重要的是，空氣以什么樣的狀態(tài)和速度進入爐箅氣室，會直接影響空氣流量，及在爐箅各通風道的分布。經(jīng)測定，煤氣爐在吹風時，空氣入爐箅的最佳狀態(tài)應是“掃帚”狀分散分布。這樣空氣對各通風道的沖擊均衡，有利于均勻布風。最忌束狀分布，使空氣直接沖擊爐箅A、B、C層通風道，造成煤氣爐吹風不穩(wěn)定。而原來中央灰箱設計，基本都是直筒狀，很容易形成空氣束狀分布。
煤氣爐吹風時風量大小直接影響到煤氣爐的生產(chǎn)負荷和工藝狀況。一般情況下，煤氣爐風量大、穩(wěn)定，產(chǎn)氣量就高。但是，ф2.4M、ф2.65M系列煤氣爐的中央灰箱設計，并沒有達到理想效果。除去中央灰箱的形狀有問題外，吹風時空氣進入爐箅氣室的流速也不理想。經(jīng)測定，固定層煤氣爐以塊煤為原料時，吹風時空氣流速入爐箅時以≤10m/s為最佳，（此處指的是在吹風強度為4500m3/m2h時）。而原設計的中央灰箱處的吹風空氣流速：以ф2.65M煤氣爐為例：ф500mm為34.12m/s，ф600mm為23.63m/s，ф800mm為13.32m/s。
（三）夾套鍋爐設計不合理。
ф2.4M、ф2.61M系列煤氣爐屬于從ф2.2M煤氣爐把原夾套鍋爐內(nèi)筒體擴徑，外筒體不變而形成的爐型，因此，它們的夾套鍋爐內(nèi)外筒體間距ф2.4M爐為280mm，ф2.61M爐為180mm。這種間距，使夾套鍋爐存在如下問題：
1、部分焊縫焊接工藝達不到壓力容器施工要求。
夾套鍋爐屬Ⅰ、Ⅱ類壓力容器，按相關(guān)規(guī)定，其焊縫施工時最低標準應單邊打坡口焊接，但要雙面成形。在實際施工中，由于ф2.4M、ф2.61M系列煤氣爐夾套鍋爐內(nèi)間距太小，無法滿足雙面焊接成形的要求。因此，作為壓力容器，這種單面打坡口，單面成形的工藝存在著隱患。
2、夾套鍋爐的容積與煤氣爐的蒸發(fā)量不匹配。
ф2.4M、ф2.61M系列煤氣爐夾套鍋爐容積分別為：5.9m3、3.8m3，在實際生產(chǎn)中為了解決容積偏小的問題，配備了集氣包。但是在實際生產(chǎn)中循環(huán)管經(jīng)常因蒸發(fā)量不平衡而出現(xiàn)“汽阻”，造成鍋爐短期缺水，出現(xiàn)夾套內(nèi)筒體變形。
3、因無“外夾套”結(jié)構(gòu)，煤氣爐易出現(xiàn)“透氧”現(xiàn)象。
夾套鍋爐與炭層之間，因間壁式換熱而使炭層存在80mm厚度的低溫區(qū)，往往會出現(xiàn)氣化劑中的氧沿環(huán)形低溫帶而穿過炭層，形成煤氣爐在生產(chǎn)中出現(xiàn)“透氧”，造成煤氣中氧含量升高。因ф2.4M、ф2.61M 系列煤氣爐夾套間距太小而無法設置“外夾套”，因而這種“透氧”問題只能靠提高有效炭層來解決。因此，ф2.4M、ф2.61M 系列煤氣爐往往被迫使炭層的高度超過工藝最佳范圍。否則，煤氣中氧含量很容易升高。
（四）ф2.4M、ф2.61M 系列煤氣爐的高度問題
該系列煤氣爐因為是從ф2.2M煤氣爐改造而來的，高度方面存在的問題也就比較復雜。
一部分煤氣爐仍為ф2.2M的煤氣爐原有的框架、廠房、煤氣爐高度僅為4400mm。雖然以后改為ф2.4M或ф2.65M煤氣爐，但因框架和廠房限制，高度無法改變。造成煤氣爐高徑比嚴重失調(diào)。
一部分煤氣爐在原始建設時按ф2.4M煤氣爐的框架、廠房施工，煤氣爐高度在5000mm左右，以后改造為ф2.65M煤氣爐，高度難以改變，同樣造成高徑比失調(diào)。
還有一部分煤氣爐是按ф2.61M煤氣爐建設施工的，高度達到5600mm，高徑比基本合適。
對于前兩種高徑比失調(diào)的煤氣爐，近幾年來各企業(yè)采取了不少措施，試圖改變這種情況。重要方法是把煤氣爐上氣道出口由側(cè)出變?yōu)轫敵�，加大爐膛有效高度。起到了一定的作用，但是也帶來了相關(guān)問題，即吹風上吹帶出物增多，對相關(guān)閥門沖刷非常嚴重。
（五）灰倉使用周期太短
ф2.4M、ф2.65M系列煤氣爐的灰倉系普通鋼板焊接組兌，其耐火層用耐火磚或耐火泥砌筑，它存在的問題如下：
灰倉在煤氣爐運行過程中，腐蝕、磨損、沖刷十分嚴重，加上該區(qū)域經(jīng)常出現(xiàn)爐下溫度超溫，耐火層剝落，在高溫下普通鋼板強度下降，因此造成灰倉使用周期最多一年，嚴重制約了煤氣爐的運轉(zhuǎn)周期。
（六）爐底傳動裝置運行時間短
爐底傳動裝置包括：大齒圈、滾動導環(huán)、爐條機等，原設計大齒圈一次性注油，即開始安裝時注一次油，中間運行過程中不注油，這樣就經(jīng)常造成滾動導環(huán)進灰、缺油，甚至甘油碳化加劇磨損。
大齒圈材質(zhì)達不到要求，磨損嚴重，小齒輪由于材質(zhì)為鑄件，經(jīng)常出現(xiàn)斷裂等問題，滾動條環(huán)的材質(zhì)和鋼球材質(zhì)，質(zhì)量達不到要求，影響運轉(zhuǎn)周期。
上述問題主要是設計和制造不規(guī)范造成的。
二、ф2.6M系列煤氣爐技術(shù)改造
（一）ф2.6M系列煤氣爐的爐底技術(shù)改造
煤氣爐爐底是設備的心臟部件，為了有效解決ф2.6M系列煤爐的底盤直徑，確保爐碴在排碴口堆積角度為35°～40°，防止流炭。對于部分爐底和灰盤不能擴大的企業(yè)，可以把灰斗空間擴大，利用特殊安裝的“假灰盤”來解決流炭問題。
在中央灰箱與爐底聯(lián)接處，把爐底內(nèi)灰道去掉，同時擴大中央灰箱直徑，并在中央灰箱上端設計成喇叭口形狀，解決煤氣爐吹風時優(yōu)化布風問題。使吹風入爐箅氣室風速降到10m/s以下，風量達到24000m3/h以上。
大齒輪和小齒輪的制造材質(zhì)嚴格按有關(guān)規(guī)定鑄造和加工，確保使用周期達2.5年以上。
（二）灰倉焊接澆注耐火水泥的筋板，澆注耐火水泥處焊扒鉤，安裝金屬網(wǎng)，確�；覀}耐火水泥使用周期達2.5年以上。
（三）夾套鍋爐技術(shù)改造
夾套鍋爐加寬，確保夾層內(nèi)可以進人施工，嚴格按壓力容器有關(guān)規(guī)定設計、安裝。增加鍋爐儲水量，優(yōu)化集氣和補水管線，避免生產(chǎn)中的“氣阻”現(xiàn)象。
夾套鍋爐底部破碴保護板，按順時針傾斜60°角兌焊，以增加破碴能力，保護鍋爐壁板。
夾套鍋爐設內(nèi)外夾套部分，外夾套部分高700mm，杜絕生產(chǎn)中“透氧”現(xiàn)象的發(fā)生，有效降低煤氣中氧含量。
（四）煤氣爐的高度，根據(jù)不同情況實施改造
1、對于新建的煤氣爐，設計其高度時，要針對企業(yè)實際情況，如：鼓風機壓頭，使用氣化原料、氣化劑壓力、溫度等具體情況而定。一般情況下，ф
2、對于舊煤氣爐改造，根據(jù)廠房框架實際情況，能直接加長爐體最好。如不能直接加長爐體，則移煤氣爐上氣道出氣口位置，從側(cè)面出口改爐上部45°角出口。并且在出氣口處安裝防止帶出物短節(jié)。這種方法可以使煤氣爐有效高度增加
（五）滾動導環(huán)由一次性注油改為連續(xù)注油
建立甘油站自動注油系統(tǒng)，每臺爐滾動導環(huán)設4～6個注油銷，由甘油站注油泵按設定時間自動注油。這樣可以確保煤氣爐滾動導環(huán)連續(xù)運行4年以上。
三、技術(shù)改造效果
原ф2.6M系列煤氣爐以氣化強度高、消耗低著稱，客觀上它存在著許多優(yōu)點，但也暴露了許多缺點。我們對ф2.6M系列煤氣爐進行技術(shù)改造，首先保留它原有的優(yōu)點，并且進一步發(fā)揚這些優(yōu)點。對于它存在的諸多缺點和不足，進行徹底技術(shù)改造。改造過的ф2.6M煤氣爐，氣化強度在原基礎(chǔ)上提高了10%，運行周期由原來的一年一大修延長到二年半一大修，生產(chǎn)中的維修費用降低50%以上。
特別重要的是：對燒煤棒的ф2.6M系列煤氣爐進行針對性技術(shù)改造，效益尤為顯著。
總之，在第二代、第三代煤氣化技術(shù)飛速發(fā)展的今天，對全國2500臺ф2.6M系列煤氣爐進行技術(shù)改造，是擺在我們面前非常緊迫和重要的歷史使命。
