提高氣化爐反應(yīng)控制溫度

1、文山鋁業(yè)有限公司燃?xì)庵苽鋮^(qū)氣化爐反應(yīng)控制氣化爐反應(yīng)控制溫度溫度提高提高1 前 言我公司燃?xì)庵苽鋮^(qū)的主要職責(zé)是為焙燒成品區(qū)提供合格足量的工業(yè)燃?xì)?，所使用的氣化爐為灰熔聚流化床氣化爐，是此類型氣化爐在氧化鋁行業(yè)當(dāng)中的首次運(yùn)用，此臺(tái)裝置已成功運(yùn)行近五年的時(shí)間，為我公司氧化鋁生產(chǎn)達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)做出了自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。但燃?xì)庵苽鋮^(qū)氣化爐長(zhǎng)期在850溫度下運(yùn)行，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)溫度900-1050，而溫度是氣化反應(yīng)的重要控制參數(shù)之一，較高的溫度對(duì)于提高氣化反應(yīng)效率、水煤氣反應(yīng)的正向進(jìn)行、減少后系統(tǒng)焦油攜帶量等都是有益的，故作業(yè)區(qū)決定成立提高氣化爐反應(yīng)控制溫度QC小組，展開逐步調(diào)高氣化爐反應(yīng)QC活動(dòng)，并取得了明顯的效果。

2、2 小組概況小組概況見下表表1 小組簡(jiǎn)介小組名稱小組名稱成立時(shí)間成立時(shí)間本次活動(dòng)時(shí)間本次活動(dòng)時(shí)間課題名稱課題名稱 燃?xì)庵聞偃細(xì)庵聞貿(mào)C小組小組2015年年4月月2015年年4月至月至12月月提高氣化爐反應(yīng)控制溫度提高氣化爐反應(yīng)控制溫度TQM學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)注冊(cè)號(hào)注冊(cè)號(hào)課題類型課題類型攻關(guān)型攻關(guān)型姓名姓名性別性別年齡年齡文化程度文化程度職務(wù)職務(wù)組內(nèi)分工組內(nèi)分工趙趙 磊磊張張 強(qiáng)強(qiáng)何國(guó)建何國(guó)建趙忠強(qiáng)趙忠強(qiáng)李董鑫李董鑫李海根李海根王金堯王金堯男男男男男男男男男男男男男男26262322212329大專大專本科本科中專中專中專中專中專中專大專大專中專中專組長(zhǎng)組長(zhǎng)副組長(zhǎng)副組長(zhǎng)組員組員組員組員組員組員組員組員組員

3、組員策劃、實(shí)施策劃、實(shí)施策劃、成果編寫策劃、成果編寫現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查成果發(fā)布成果發(fā)布現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查 制表：張強(qiáng) 2016年2月3 活動(dòng)計(jì)劃活動(dòng)計(jì)劃表見表2表表2 QC活動(dòng)計(jì)劃表活動(dòng)計(jì)劃表2015年年3月4月5月6月7月8月9月10月11月選擇課題現(xiàn)狀調(diào)查設(shè)定目標(biāo)原因分析確定要因制定對(duì)策對(duì)策實(shí)施效果檢查鞏固提高 制表：張強(qiáng) 2016年2月4 選題理由選題理由見圖1、表3.公司指導(dǎo)思想作業(yè)區(qū)要求作業(yè)區(qū)現(xiàn)狀選定課題驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新,降本增效作業(yè)區(qū)要求合理提高氣化爐操作溫度，提高氣化效率及熱效率氣化爐長(zhǎng)期在850 低溫下運(yùn)行，熱效率偏低提高氣化爐反應(yīng)控制溫度表3 2014年7

4、月2015年4月氣化爐操作溫度統(tǒng)計(jì)表日期日期2014年年7月月12月月2015年年1月月3月月平值值平值值7月8月9月10月11月12月1月2月3月溫度/853851854851849850852848854851圖圖1 選題理示意圖選題理示意圖 制表：張強(qiáng) 2016年2月5 現(xiàn)狀調(diào)查1)現(xiàn)狀調(diào)查一（見圖2）2)現(xiàn)狀調(diào)查二（見圖3）圖圖2 2014年年7月月2015年年3月份氣化爐操作溫度進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)圖月份氣化爐操作溫度進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)圖圖圖3 2014年年7月月2015年年3月份省煤器出口溫度進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)圖月份省煤器出口溫度進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)圖5 現(xiàn)狀調(diào)查3)現(xiàn)狀調(diào)查三（見圖4）4）現(xiàn)狀調(diào)查四（見表）圖圖4

5、2015年年4月份氣化爐外壁溫度進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)圖月份氣化爐外壁溫度進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)圖2015年年3月份煤氣熱效率月份煤氣熱效率抽查表抽查表日期569101317202226平均值平均值煤氣熱效率/%61.0462.2361.0861.8762.3160.7661.1361.5662.2462.00經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查后可知，現(xiàn)階段爐溫控制偏低為850 左右，熱效率為62%，外壁爐溫為135 ，省煤器出口煤氣溫度為180 左右，故可來(lái)考慮提升爐溫，以提升氣化爐的氣化效率，同時(shí)亦可考察爐溫上升對(duì)氣化爐各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響。 制(圖)表：張強(qiáng) 2016年2月6 設(shè)定目標(biāo)設(shè)定目標(biāo)見圖6圖6 目標(biāo)柱狀圖850 870 制圖：

6、張強(qiáng) 2016年2月7 原因分析原因分析見圖7.氣化爐反應(yīng)反應(yīng)控制溫度低余鍋系統(tǒng)換熱能力有限防止?fàn)t內(nèi)結(jié)渣防止?fàn)t外壁超溫氣化劑與煤之間的比例不合適省煤器出口煤氣溫度超過(guò)設(shè)計(jì)值氣化爐操作溫度超過(guò)防止?fàn)t內(nèi)結(jié)渣的允許溫度爐壁的隔熱能力差，致使外壁溫度超過(guò)設(shè)計(jì)溫度氧煤比過(guò)低水蒸氣煤比過(guò)高圖圖7 原因分析樹狀圖原因分析樹狀圖 制圖：張強(qiáng) 2016年2月8 要因確認(rèn)1）省煤器出口溫度超過(guò)設(shè)計(jì)值（見表3）確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：省煤器出口煤氣溫度是否高于200 確認(rèn)方法：現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)確認(rèn)人：何國(guó)建完成日期：2015年4月3日省煤器出口煤氣的工藝設(shè)計(jì)溫度為180200 ，若溫度超過(guò)200 ，則說(shuō)明余鍋換熱能力不足，繼續(xù)提高爐溫的

7、話則必然會(huì)出現(xiàn)省煤器出口煤氣超溫現(xiàn)象，故小組成員查看了2015年3月份氣化爐的運(yùn)行記錄本，并未發(fā)現(xiàn)有煤氣超溫記錄，且都為180 左右，可知為非要因。表表3 爐溫與省煤器出口溫度對(duì)比分析表爐溫與省煤器出口溫度對(duì)比分析表2）氣化爐操作溫度超過(guò)防止?fàn)t內(nèi)結(jié)渣的允許溫度確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：查看煤灰融聚點(diǎn)溫度是否高于爐溫150 確認(rèn)方法：現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)確認(rèn)人：王金堯完成日期：2015年4月10日一般來(lái)說(shuō)為了防止煤渣在爐內(nèi)結(jié)渣，流化床的氣化爐的反應(yīng)溫度一般不超過(guò)在灰熔點(diǎn)150 以下，小組查看了原煤的灰熔點(diǎn)為1250，現(xiàn)階段的爐溫遠(yuǎn)低于1100，故改要素為非要因。爐溫/853857849854850848856853856省

8、煤器出口煤氣溫度/176177176178177178179175175 制表：張強(qiáng) 2016年2月8 要因確認(rèn)3）爐壁的隔熱能力差，致使外壁溫度超過(guò)設(shè)計(jì)溫度確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：現(xiàn)場(chǎng)外壁溫度是否高于160 （除內(nèi)部有襯里損壞超溫外）確認(rèn)方法：現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)確認(rèn)人：李董鑫、趙忠強(qiáng)完成日期：2015年4月8日氣化爐的外壁設(shè)計(jì)溫度為160 ，故在爐溫提升前檢查爐子外壁是否又超溫現(xiàn)象，查看是否還有爐溫提升的空間，所得到的結(jié)果為外壁溫度為135 左右，故爐溫還有較大的上升余地，該因素為非要因。4）氣化劑與煤之間的比例不合適確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：查看氧煤比、水蒸氣煤比是否超過(guò)設(shè)計(jì)值確認(rèn)方法：現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)確認(rèn)人：李海根完成日期：2015年

9、4月13日小組成員通過(guò)查看了氣化爐運(yùn)行記錄本，分別計(jì)算了各氣化劑與原煤之間的比值，算出實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中氧煤比為0.156Nm3/kg,蒸汽煤比為0.444kg/kg。而設(shè)計(jì)書中氧煤比為0.13-0.17Nm3/kg，蒸汽煤比為0.23-0.27kg/kg，故可知現(xiàn)階段蒸汽煤比遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)值，所以蒸汽煤比過(guò)大為要因要因。爐溫/854851853850849855852848854外壁溫度/140138143134135138130133132爐溫與外壁溫度對(duì)比圖爐溫與外壁溫度對(duì)比圖 制表：張強(qiáng) 2016年2月9 制定對(duì)策制定對(duì)策表見表4表表4 對(duì)策表對(duì)策表要因要因目標(biāo)目標(biāo)對(duì)策對(duì)策措施措施負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)人

10、完成時(shí)間完成時(shí)間水蒸氣煤比過(guò)高將爐溫提升至870，以提高氣化爐的氣化效率逐步降低氣化爐內(nèi)蒸汽的投入量，除去富余的蒸汽在氣化爐各路進(jìn)氣氣速及氧含量允許的情況下逐步減少蒸汽的投入量，加強(qiáng)操作人員對(duì)蒸汽使用量的考核，探尋合適的爐溫及蒸汽投入量，并加強(qiáng)對(duì)爐壁溫度檢測(cè)，觀察提升爐溫對(duì)排渣、排灰效果及煤氣各指標(biāo)造成的影響。趙磊2015年12月 制表：張強(qiáng) 2016年2月10 對(duì)策實(shí)施針對(duì)氣化爐溫度偏低，致使氣化爐氣化效率偏低，后系統(tǒng)中煤氣中焦油攜帶量偏高，同時(shí)因煤氣中水蒸氣含量較高，會(huì)給排渣排灰系統(tǒng)帶來(lái)困難，故采取的措施是在各氣爐氣速及氣速允許的范圍內(nèi)逐步降低各路蒸汽的投入量，氧氣和空氣量做微量調(diào)整，以除

11、去富余的蒸汽，提高氣化爐的反應(yīng)控制溫度，并觀察減少了蒸汽量對(duì)氣化爐運(yùn)行結(jié)果造成的影響。效果檢查：實(shí)施前后各路蒸汽量與氣化爐溫度關(guān)系圖見表4、圖7月份月份3456789101112平均爐溫/856854868873876874882878885881分布板蒸氣量kg/h4568441343213968390238863856360536253560中心管蒸氣量kg/h3145306829982986287628012634241323052346環(huán)管蒸氣量kg/h1326137012881334132213251278130013421250表表4 各路蒸汽量與爐溫關(guān)系表各路蒸汽量與爐溫關(guān)系表

12、制表：張強(qiáng) 2016年2月10 對(duì)策實(shí)施圖圖7 對(duì)策實(shí)施后蒸汽流量與溫度變化圖對(duì)策實(shí)施后蒸汽流量與溫度變化圖由上圖可以看出隨著蒸汽投入量的不斷減少，在氣化爐壓力、氧氣和空氣量微量調(diào)整的情況下，爐子溫度不斷升高，最終爐溫提升至880左右，蒸汽投入量則減少2000kg/h左右。11 效果檢查1）減少蒸汽投入量過(guò)程中爐溫變化情況、與目標(biāo)的對(duì)比情況見表月份月份3456789101112調(diào)整過(guò)程中平均爐溫/856854868873876874882878885881調(diào)整前平均爐溫/850表表5 蒸汽量調(diào)整過(guò)程中爐溫的變化情況蒸汽量調(diào)整過(guò)程中爐溫的變化情況850870880結(jié)合圖表可以看出氣化爐爐溫從蒸汽

13、調(diào)整前的850 上升至880 ，提高了30 ，比目標(biāo)值進(jìn)提高了10 。圖圖8 爐溫柱狀圖爐溫柱狀圖 制(圖)表：張強(qiáng) 2016年2月11 效果檢查2）提高操作溫度對(duì)氣化爐各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)造成的影響圖圖9 爐溫上升后煤氣的平均熱值變化圖爐溫上升后煤氣的平均熱值變化圖圖圖10 爐溫上升后爐渣可燃物含量變化圖爐溫上升后爐渣可燃物含量變化圖圖圖11 爐溫上升后煤灰可燃物含量變化圖爐溫上升后煤灰可燃物含量變化圖圖圖12 氣化爐熱效率變化圖氣化爐熱效率變化圖12 經(jīng)濟(jì)效益1）直接經(jīng)濟(jì)效益當(dāng)減少了近2000kg/h的富余水蒸氣投入量后，氣化爐的反應(yīng)控制溫度近提升了30 ，爐內(nèi)的氣化反應(yīng)速率必然會(huì)加快，故煤炭中的

14、碳的利用率得以提升，煤氣所攜帶的飛灰及煤渣中的可燃物含量明顯降低，最終原煤耗量比上氧化鋁產(chǎn)量的比值降低，達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。如下圖13為爐溫調(diào)整后原煤耗比氧化鋁產(chǎn)量比值的變化情況；圖圖13 原煤原煤/AO在提升爐溫過(guò)程中變化圖在提升爐溫過(guò)程中變化圖從有圖中可知，生產(chǎn)每噸AO所需的煤耗由原來(lái)的0.321t降至現(xiàn)在的0.259t，每噸煤400元，若以公司每年生產(chǎn)100萬(wàn)噸來(lái)計(jì)算，則每年可省下的生產(chǎn)成本為：（0.321-0.259）噸100萬(wàn)400元= 2480萬(wàn)元由減少蒸汽投入量所省下的生產(chǎn)成本則可計(jì)算為：（爐子平均運(yùn)行時(shí)間為320天/年，為雙臺(tái)爐子同時(shí)運(yùn)行，根據(jù)公司蒸汽成本數(shù)據(jù)，每噸蒸汽成本為160元）2 噸24 小時(shí)2 臺(tái)320 天160元=4915200元 制(圖)：張強(qiáng) 2016年2月12 經(jīng)濟(jì)效益2）間接經(jīng)濟(jì)效益氣化爐的溫度提升后，爐內(nèi)氣化速率會(huì)加快，提高了氣化爐的氣化效率；所生產(chǎn)粗煤氣中焦油含量便會(huì)降低，減少了焦油在后系統(tǒng)管道上冷凝而致使飛灰在管壁上沉積的量，一定程度上延長(zhǎng)了氣化爐的穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間；降低了蒸汽的投入量，排渣排灰系統(tǒng)中水蒸汽含量亦降低，濾芯上冷凝的水分減少，延長(zhǎng)了濾芯使用時(shí)間，降低了設(shè)備維修成本。13 總結(jié)和下一步打算通過(guò)展開了本次QC活動(dòng)，氣化爐的反應(yīng)控制