常压固定床煤气发生炉的安全检修方法与流程

本发明涉及煤气设备维修技术领域，具体涉及常压固定床煤气发生炉的安全检修方法。

背景技术：

常压固定床煤气发生炉是以无烟煤为气化原料，以空气及蒸汽为气化剂，在高温常压下发生一系列氧化还原反应，生产出以co和h2为主要可燃成分的煤气过程。整个料层从下到上可分为灰渣层、氧化层、还原层、干馏层、干燥层。煤气生产过程可以分两步进行，首先是空气通过燃料层，c与o2发生放热反应，为下一步反应提供热量；随后是蒸汽和空气混合通过燃料层，c与h2o、o2和co2发生吸热和放热的混合反应，生成煤气，其主要的化学反应方程式有：

c+o2＝co2+108840(千焦/千摩尔)----------------------(1)

co2+c＝2co–162405(千焦/千摩尔)---------------------(2)

c+h2o＝co+h2-118821(千焦/千摩尔)-----------------(3)

常压固定床煤气发生炉具有设备流程简单、运行成本低廉、生产组织灵活等优势，属煤化工行业中的“小、灵、快”装备，广泛适用于轧钢炉、退火炉、锻造炉、钢管炉、玻璃炉、熔铝炉、铜材炉、建陶炉等各种热工炉所需的燃料煤气生产。另一方面，常压固定床煤气发生炉又属于易磨损、腐蚀、堵塞的设备，日常检修难以避免。煤气设备的检修易发生人员中毒、煤气着火爆炸等事故，严重危害工作人员生命安全及企业的效益和形象，安全检修尤其重要。

常压固定床煤气发生炉生产过程存在积粉堵塞、磨损腐蚀及备件故障等问题时，通常要退出生产系统进行检修。传统的操作规程要求煤气发生炉检修时进行热备或低压鼓风进行：(1)热备指发生炉退出系统后，自然通风门打开，利用钟罩阀的高度差抽力，将空气从自然通风门抽进炉内，与炉内炽热的煤进行反应，生成的煤气从钟罩放散。(2)低压鼓风指发生炉退出系统后只降低风量，保持炉内正压，可进行设备补焊工作。以上两种方法对煤气发生炉的安全检修都不是很完善，检修过程出现煤气爆炸、着火、中毒的几率仍然很大，对人员安全来说，重大的隐患仍存在。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术存在的上述问题，提供常压固定床煤气发生炉的安全检修方法，本发明对常压固定床煤气发生炉在不熄炉情况下进行的检修作业，确保了常压固定床煤气发生炉的检修作业过程安全。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

固定床煤气发生炉的检修方法，包括如下步骤：

(1)接到退炉指令后，等待固定床煤气发生炉炉出温度达到600℃以上再进行退炉；

(2)关闭双竖管底部排污阀，开始封竖管水封，通过水位的提升使煤气隔断；

(3)当炉出压力突然升高时拉起钟罩阀，炉子退出管网；稍开高位溢流阀，可将阀打开至五分之一，无煤气喷出时全开，否则关闭，片刻后再试开，保持高位溢流后调节喷淋水，使竖管保持正常小量溢流；

(4)逐渐减小炉子风量，关严空气蝶阀，关小补充蒸汽阀，在炉底压力为50～200pa时打开自然通风门；从关小蒸汽阀到开自然通风门应在5分钟时间内完成，以避免停蒸汽后由于空气温度骤降形成煤气倒吸现象；

(5)全关炉底补充蒸汽阀；

(6)打开汽包放散阀，关闭汽包出口与蒸汽管网的蒸汽连通阀，确保汽包处于开放状态；发生炉热备期间，炉内煤炭仍处于燃烧状态，不断将热量传递给夹套内的水，使水的温度和压力不断升高，汽包处于敞开状态可避免夹套或汽包爆炸。

(7)调整补充水；

(8)在热备状态及炉出温度≥400℃的条件下，不开探火蒸汽，同时拔起3～4个探火孔塞；

(9)因钟罩放散管的抽力作用，从探火孔吸入的空气使炉内不断产生的高温煤气自燃，形成自燃状态；

(10)从探火孔侧面观察炉内自燃情况，若发现炉内表面有稳定火苗，说明自燃成功，即可开始对固定床煤气发生炉的相关部件进行检修；

(11)要停止自燃状态，直接盖上探火孔塞即可。

进一步的，步骤(10)中，所述检修的部件包括加煤机、探火孔、出口管及附件。

进一步的，所述检修部件还包括灰盘、竖管、汽包、钟罩阀和鼓风箱。

进一步的，所述固定床煤气发生炉炉内设置的空层高度为0.8～1米。传统的检修方法对于料层无要求，而本发明料层设置为适当偏高，余下的空层压缩至0.8～1米，这样能减少煤气在炉内的集聚量，检修时能够减少煤气燃烧量，减少不必要的浪费，同时还能够减少燃烧后的烟气量。

进一步的，所述钟罩放散管的长度为16-17米，将钟罩放散管从15米提高至16-17米，以增加自然抽力，以确保助燃成功。

进一步的，步骤(1)中，等待固定床煤气发生炉炉出温度达到650℃再进行退炉。传统检修方法的退炉温度为550℃以下，而本发明设置退炉温度为600℃以上，是根据本发明后期需要炉内煤气能够达到自燃状态进行设置。

进一步的，步骤(7)中，所述调整补充水包括：a、关闭竖管喷淋水，开竖管水封补充水，并调整至水量进出平衡状态；b、灰盘水补充至灰盘上沿以下300mm后关闭。

进一步的，步骤(8)中，所述在热备状态及炉出温度为600℃以上的条件下，不开探火蒸汽，同时拔起3～4个探火孔塞。

本发明的安全检修原理如下：

常压固定床煤气发生炉检修时发生爆炸是危害最大的一类事故，又因其存在不确定性、影响因素及引发条件多、容易造成人身伤害而成为安全检修的主要研究对象。发生炉煤气是可燃气体中的一种，它是遵循着可燃气体产生爆炸时必须具备的三个要素：

(1)煤气存在于密闭的容器内。

(2)煤气与空气或氧气混合达到一定的浓度范围(爆炸极限)。

(3)爆炸极限范围内的混合气体遇明火或达到燃点温度。

以上三个要素须同时存在才会出现爆炸，如果缺少其中任何一个要素，就不会发生爆炸。

本发明的常压固定床煤气发生炉的安全检修方法正是针对上述第二条因素进行限制，使炉内产生的煤气立即在料层表面进行燃烧，从而限制煤气的积累，使炉内气体不能达到爆炸极限。在此状态下，由于钟罩放散管具有自然抽力的作用，炉内基本为负压状态，空气自探火孔源源不断进入炉内，在炉内的高温条件下，对产生的煤气进行助燃，促使煤气稳定燃烧掉，杜绝了煤气在炉内的大量积累，达到消除爆炸因素的目的，从而使整个发生炉达到相对安全的状态。

有益效果：

1、煤气生产场所禁止外部明火及移动火源，是防止煤气被外部火源点燃引起事故。煤气发生炉运行时，其内部为高温燃烧的煤炭。本发明利用煤气发生炉内部高温燃烧的煤炭及微负压吸入的空气，将其本身产生的煤气在炉内燃烧掉，使发生炉在检修过程中能够避免传统方法出现的煤气聚集及外逸，消除了煤气事故的隐患，为安全检修提供了保障。经日常维修对比，采用传统的方法进行检修，爆喷经常发生，而采用本发明的方法进行检修，未出现过爆喷现象。另外，传统方法检修过程放散的气体是煤气，而本发明为烟气，一方面能够提高检修安全性，另一方面减少煤气对环境的污染及人体的危害。

2、传统检修方法所能检修的部位为灰盘、竖管、汽包；而本发明的检修方法不仅适用于以下检修部件：灰盘、竖管、汽包、钟罩阀、鼓风箱等，而且适用的典型检修部件还包括加煤机、探火孔、出口管及附件，这些部位容易积聚大量煤气并附上煤气事故，对工作人员的人身安全形成严重威胁。另外，在进行炉体下部部位进行检修时，也可以采用本发明的检修方法，消除爆炸隐患，确保安全检修。本发明的检修方法还适用于单炉的所有维护检修作业。

附图说明

图1为常压固定床煤气发生炉结构图；

图2为常压煤气发生炉热备工作原理图；

图3为实施例1的工作原理图；

图4为实施例1的钟罩放散管工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明作进一步说明。

常压固定床煤气发生炉的结构说明：如图1所示，常压固定床煤气发生炉包括：煤仓1；加煤机2；炉膛3；人孔4，人员进出炉膛的通道；炉篦5，通过转动将灰渣排出；灰盘6，密封炉底，也是排灰通道；炉底鼓风箱7，空气、蒸汽进入炉膛反应的通道；自然通风门8，用于向炉膛通入空气；水夹套9，保护炉膛并产生蒸汽；煤气出口管10；水封式钟罩放散阀11，用于煤气紧急放散。

传统的检修方法，煤气发生炉热备工作原理说明：如图2所示，炉膛内自下而上包括灰层、氧化层、还原层、干馏层、干燥层；(1)灰层为煤炭燃烧形成的层次，起保护炉篦、支撑料层、加热气化剂的作用，灰层通过灰盘转动使灰渣排出，并排向除灰皮带将灰渣送走；(2)氧化层为煤炭燃烧层，氧气与碳反应产生co、co2，并释放大量热量；(3)还原层为水蒸气、co2与碳反应生成co和h2；(4)干馏层为煤炭被下部上来的炽热气体热裂解后逸出挥发性气体；(5)干燥层为煤炭在高温下逸出所含水份。炉膛由水夹套包覆，能够保护炉膛并产生蒸汽。炉膛内处于熄火状态，空气从自然通风门抽进炉内，与炉内炽热的煤进行反应，生成的煤气在炉膛内聚集于干燥层，并从钟罩放散，此时对部件进行维修，因炉膛内煤气与空气混合达到一定的浓度范围，有可能是爆炸极限，会出现煤气爆炸的危险；另外，煤气由钟罩放散阀放散后，检修人员的中毒几率很大。

实施例1

常压固定床煤气发生炉的安全检修方法，包括如下步骤：

(1)接到退炉指令后，等待固定床煤气发生炉炉出温度达到650℃再进行退炉；设置退炉温度较高，因为较高的温度使煤气更容易燃烧。

(2)关闭双竖管底部排污阀，开始封竖管水封，通过水位的提升使煤气隔断；

(3)当炉出压力突然升高时拉起钟罩阀，炉子退出管网；稍开高位溢流阀，无煤气喷出时全开，否则关闭，3分钟后再试开，直至无煤气喷出保持高位溢流后关闭竖管喷淋水，开竖管水封补充水，并调整至水量进出平衡状态；

(4)逐渐减小炉子风量，调整好炉况，关严空气蝶阀，关小补充蒸汽阀，在炉底压力为50～200pa时打开自然通风门；从关小蒸汽阀到开自然通风门应在5分钟时间内完成，以避免停蒸汽后由于空气温度骤降形成煤气倒吸现象；

(5)全关炉底补充蒸汽阀；

(6)打开汽包放散阀，关闭汽包出口与蒸汽管网的蒸汽连通阀，确保汽包处于开放状态；发生炉热备期间，炉内煤炭仍处于燃烧状态，不断将热量传递给夹套内的水，使水的温度和压力不断升高，汽包处于敞开状态可避免夹套或汽包爆炸。

(7)调整各种补充水：a、关闭竖管喷淋水，开竖管水封补充水，并调整至水量进出平衡状态；b、灰盘水补充至灰盘上沿以下300mm后关闭；

(8)在热备状态及炉出温度600℃的条件下，不开探火蒸汽，同时直接拔起3～4个探火孔塞；

(9)因钟罩放散管的抽力作用，从探火孔吸入的空气使炉内不断产生的高温煤气自燃，形成自燃状态；

(10)从探火孔侧面小心观察炉内自燃情况，若发现炉内表面有稳定火苗，说明自燃成功，即可开始对固定床煤气发生炉的相关部件进行检修；所述检修的相关部件包括加煤机、探火孔、出口管及附件，这些部位容易积聚大量煤气并附上煤气事故，对工作人员的人身安全形成严重威胁。所示检修部位还包括灰盘、竖管、汽包、钟罩阀和鼓风箱。另外，在进行炉体下部部位进行检修时，也可以采用该方法，消除爆炸隐患，确保安全检修。

(11)要停止自燃状态，直接盖上探火孔塞即可。

本实施例的工作原理，如图3所示，炉膛内自下而上包括灰层、氧化层、还原层、干馏层、干燥层，按照本实施例步骤(1)-(10)的操作，使炉膛内的煤气自燃，将炉内的空层高度压缩为1米，确保炉内的产生的煤气被及时燃烧掉，从而能避免炉膛内煤气与空气混合达到爆炸极限，保证了维修人员的安全；另外，煤气经燃烧后产生烟气，并由钟罩放散阀放散，由于没有煤气排放，因此检修人员不会发生中毒情况。

如图4所示，钟罩阀放散管出口位于高处，并加长至17米，能产生微弱抽力，炉内形成微负压状态，空气自探火孔吸入，助燃炉内煤气。

效果验证：申请人广西华银铝业有限公司的煤气站发生炉自2009年以来，一直采用本发明的检修方法进行热备炉检修，并形成标准操作规范，为一些长时间检修项目(如换加煤机、换钟罩阀、换鼓风箱)的安全作业提供了保障，也为提高处理炉况的安全、效率提供了有利支持。2014～2018年间，多家同行企业对本发明的检修方法进行了考察及论证，对本检修方法的安全性、高效性、实用性给予了充分肯定。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限制本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。