徐（xú）景（jǐng）才
經過項（xiàng）目的應用，瓦（wǎ）斯氧化裝置（zhì）在運行過程中發（fā）現局部保溫效果較差，較薄弱的保溫結構發現有明顯的高（gāo）溫煙氣外溢現象。本文針對製取高溫熱風型瓦斯氧化裝置在運行過程（chéng）中保溫存在的問題進行分析總（zǒng）結，尋求一種適（shì）合瓦斯氧（yǎng）化裝置的的迷宮式保溫結構，分析密封在保溫的重要性，通過改進前後效果對比，為（wéi）後期的氧化（huà）裝置保溫性能改進提升提（tí）供（gòng）了依據。
1 引言
瓦斯氧化裝置是用（yòng）於處理煤礦抽排瓦斯或風排瓦斯的一種環保氧化設備。本論文將重點討論（lùn）製取（qǔ）高溫熱風型瓦斯氧化裝置的保溫（wēn）及密封在運行中存在（zài）的問題、改進措施及效果對比，分析保溫在氧化（huà）裝置的穩定運行中的重（chóng）要（yào）性。以下氧化裝置均指“製取高溫熱風型瓦斯氧化裝置”。
氧化裝置工作原理：氧（yǎng）化（huà）裝（zhuāng）置主要由固定式逆流氧化床（chuáng）和控製係統兩部分組成（chéng）。排氣蓄熱，進氣（qì）預熱，進排氣交換（huàn）逆循環，實（shí）現瓦斯周期性氧化反應。其工作過（guò）程為：氧化床先用外部能源（如電能或燃氣）加熱，創造一個甲烷氧化反（fǎn）應的環境，瓦斯（sī）由風機送入氧（yǎng）化床（chuáng），氧化產熱，排（pái）氣（qì）側固體蓄熱，進氣側氣體預（yù）熱，由切換閥（fá）實現瓦斯逆流換向，其中通過回熱器將排氣的熱量（liàng）回收利用餘熱進氣，提高熱效（xiào）率。瓦斯中的甲烷在氧化床氧化後，一部熱量維持氧化反應的（de）環境，一部分熱量經高溫煙氣出口將氧（yǎng）化床內高（gāo）溫煙氣輸（shū）出並利用，多餘部分的（de）熱量經回熱器部（bù）分回收後通過尾氣排風口排出（chū），氧化反（fǎn）應自動維持後，停掉外（wài）加熱，如圖示。
在高（gāo）溫煙氣出（chū）口（kǒu）端設置高溫煙氣調節閥，正常工作溫度為900-1000℃，Z高1200℃，漏（lòu）風係數不大於3%，其主要功能在氧化裝置啟動階段，將高溫熱風調節閥關（guān）閉，待裝置啟動成功後，開啟調（diào）節閥輸出至用戶端。運行過程（chéng）中，可根據氧化裝置流量、瓦斯濃度進行低溫尾氣調節閥與高溫煙氣調節（jiē）閥的匹（pǐ）配調節。如設備有異（yì）常需要緊急停機（jī），可將高溫煙氣調節閥進行關（guān）閉。
氧（yǎng）化裝置的設計研發與常規鍋爐（lú）有許多可借鑒之處，氧化（huà）床相（xiàng）當於鍋爐爐牆（qiáng）。鍋爐（lú）爐牆是指鍋爐本體的爐膛、水（shuǐ）平煙道、尾部煙道、本體範圍內的煙風道、管路係統、空氣預（yù）熱（rè）器等結構的外部結構體。類比（bǐ）瓦斯氧化裝置，回熱器相當於（yú）鍋爐的空氣預熱器、導（dǎo）風罩（或風（fēng）道）相當於鍋爐係統的（de）進排氣風道（dào）、氧化床本體相當於鍋爐本（běn）體爐膛。有換熱器結構的氧化裝置其（qí）中（zhōng）蒸發器相當於水冷壁、過熱器相當於鍋爐的過熱器。無（wú）換熱器的氧化裝置相（xiàng）當於熱風爐。
瓦斯氧化裝（zhuāng）置陶瓷蓄熱體側蓋及頂端及底層保溫隔層將蓄熱陶瓷的高溫煙氣、受熱麵與外界隔絕，具有耐火、絕熱、保（bǎo）溫、密（mì）封等功能。裝置的密封是指氧化床外部結構件的密（mì）封鋼板，其作用是隔絕（jué）內部煙氣外溢（氧化（huà）床工作狀態為正壓，較普通鍋爐正常工作（zuò）壓力偏高）。作為裝置密封的道也是Z重要防（fáng）線，鋼板密封件與內部保溫層配合，對氧化裝置的保溫（wēn）、設備的穩定運行（háng）起著十分重要作用。
在保溫設計中，參考現鍋爐（lú）設計方（fāng）法，但需要對其中的不同項（xiàng）點進行甄別，例如氧化床內部工作壓力為1-2kPa，內部的溫度場周期性變化，局部高溫的可能性等。
2 氧化（huà）裝置（zhì）保溫現狀分析
2.1氧化裝置保溫關鍵結構
氧化裝置在正（zhèng）常的熱力工況下運行（háng），應具備足夠（gòu）的嚴密性和良好的隔熱性（xìng），提高其密封及保溫質量已經成為設備運行的基本（běn）條件。
在氧化裝置的設計中，保溫作為其中關鍵的技（jì）術，對裝置的穩（wěn）定、持（chí）續運行起（qǐ）到重要作用。對現有鍋爐保溫設計進行調研、分析總結，根據氧化裝置的工作原理及性能要求，對氧化（huà）裝（zhuāng）置左右側（cè）蓋部分的要求有足（zú）夠的耐熱隔熱保溫性能（工作溫度為900-1100℃）、密封性能（氧化床內部壓（yā）力為2kPa左右（yòu））及機械強度性能（支撐蓄熱陶瓷及頂層部件等）。
通過對製（zhì）取高（gāo）溫熱風型瓦斯氧化裝置（zhì）運行初期調試狀況分析，存（cún）在著部件（jiàn）連接端麵密封不嚴，保（bǎo）溫性能差，造成高溫煙（yān）氣（qì）溢出，侵蝕鋼板，影（yǐng）響外觀，同（tóng）時浪費能源，影響熱效率（lǜ），不利於安（ān）全生產。氧化（huà）裝置關鍵（jiàn）的保溫（wēn）密封薄弱結構主要為側蓋部分的電阻（zǔ）絲接線端及電極棒空腔、高溫煙氣輸出煙道直角管道、高溫（wēn）閥法（fǎ）蘭（lán）連接端麵等。
2.2保溫部（bù）分對氧化裝置散熱及熱效率影響
以某製取高溫（wēn）熱風型（xíng）瓦斯氧化裝置熱量平衡為例進行計算，分析氧化裝置散熱損失在熱平衡中的比重。
1台6萬Nm3/h的製高溫熱風的瓦斯氧化（huà）裝置，工作濃度為（wéi）1.0%，氧化（huà）率為97%，散熱損失按額定設計運行總熱量的10%計算，進口溫度為20℃，出口溫度保證為≤60℃，,1kg、20℃飽（bǎo）和空氣含濕量為14.7×10-3kg。
通過以上的經驗公式及熱量分（fèn）配表可知，相比較鍋爐現（xiàn）階段新設計的普通鍋爐的散熱損失為2%左（zuǒ）右（yòu），但氧化裝置的散熱損失為10%，相比較有很（hěn）大的提升空間。通過（guò）改（gǎi）善保溫性能，加強密封效（xiào）果，對提高氧化裝置的熱效率將起到重要作（zuò）用。
2.3氧化裝置密封結構（gòu）與煙（yān）氣泄露主要部位
根據氧化裝置運行過程中，外部密封麵板高（gāo）溫侵蝕嚴重（chóng）的三個部位進行分析，並對存在的（de）問題（tí）進（jìn）行搜集、原因（yīn）分析及設（shè）計改進及後期效果進行整理。
1）電阻絲接線端
加熱電阻絲接線端區域較小，主要是（shì）定位完電極棒後，人（rén）工填塞保溫棉及澆（jiāo）注料（liào），隔熱密封效果難以保證，由於（yú）內部壓力偏高，運行時間長，澆注料開裂、保溫棉填塞密實（shí）度差、內部正壓較高，容易形成裂縫，會有部分高溫煙氣外溢現象，對外端麵麵（miàn）板及接線電纜形（xíng）成（chéng）高（gāo）溫侵蝕現（xiàn）象，對設備外觀及運行穩（wěn）定性形（xíng）成不良影響。
2）高溫（wēn）煙氣風道直角部分
經過運行發現，在（zài）高溫煙氣直角拐彎處外部麵板高溫侵（qīn）蝕嚴重，如圖3示。主要在設計過程中，沒有（yǒu）考慮高（gāo）溫煙氣流（liú）通（tōng）直角（jiǎo）換向時流通阻力及（jí）外（wài）部麵（miàn）板的密封性。
3）高溫煙氣調節閥法蘭連接端麵部分
在高（gāo）溫煙道管路中，設置（zhì）高溫煙氣調（diào）節閥，調節高溫煙氣輸出量大小。在安裝過程中，由於是硬法蘭連接，端麵較大，密封（fēng）不嚴易造成高溫煙氣（qì）溢出（chū）可能。同時，煙道的壓力過大會進一步加劇煙氣外（wài）溢，鋼板表麵高溫侵蝕現象。
2.4原因分析
1）設計原因
前期設計沒有（yǒu）充分考（kǎo）慮外層密封護板的重要性（xìng），在圖（tú）紙設計過程中，對與保溫棉密封鋼板處沒有要求全焊，致使在運行過程中，存在局部煙氣泄（xiè）露現象。
沒有重點（diǎn）評估施工人員對氧化裝置保溫中的作用，在施工時，操作人（rén）員的業務水平對後期質量的影響（xiǎng）沒有被重視。
2）施工工藝（yì）原因
施工中，對圖紙（zhǐ）中的關鍵（jiàn）結構處理不全麵，特別對拐角（jiǎo）處、開孔處薄（báo）弱保（bǎo）溫環節處理的不夠細致。
施工過程中，對圖紙理解程度（dù）不夠，對圖示中關鍵部位沒有進行嚴格處理（lǐ）。
3 氧化（huà）裝置密封及保溫（wēn）結構設計（jì）改進
根據設（shè）計及現場施工存在的問題，綜合分析，氧化裝置的密封及保溫問題關（guān）鍵在以下幾個方麵。
1）結構不規則
規則的結構（gòu）對現場施工（gōng）要求會降低，質量的保證有一定的幫助（zhù）。在設計過程中，盡量避免不必要的異形結構形成。
2）內部煙氣（qì）流動壓力較普通鍋爐壓力（lì）偏高（正常的鍋爐壓力一般是負壓或（huò）微負壓）
氧化裝（zhuāng）置正壓運行，密封效果不好，煙氣外溢不僅影響（xiǎng）鋼板表麵的美觀，同時長（zhǎng）期運行將對設備的安全性能及操作人員的安全保障起到不良的影響（xiǎng）。可以采取進一步改進流體流（liú）通的順暢性，降低部件的壓（yā）力損失等手段。
3）單件生產，生產組織難度大，成本高。
單（dān）件生產對設計及施工的要求（qiú）都將會大幅提高，生產組織難度（dù）較成熟產品大，成本高，這些不（bú）利因（yīn）素在裝置的密封（fēng）及保溫設計中都應（yīng）該統籌考慮。
結合以上主要（yào）原因，借鑒迷宮式保溫設計理念，進行了如下（xià）改進設（shè）計優化：
1）電阻絲接線端改進設計
將電極棒改變接線方向，通過改變煙氣流通方向，增加流（liú）通距離，加強密封保溫，通過迷宮設計思路：壓緊模（mó）塊組與承接模塊組連接通過迷宮式，增加（jiā）氣體流通路程；電極棒轉90°後避（bì）開（kāi）其流通方向，增加流（liú）通阻力，達到保（bǎo）溫效果。這樣改（gǎi）進將Z大限度地阻止不（bú）同保（bǎo）溫材料及鋼板連（lián）接麵形成的（de）間隙而產生熱煙氣的波動，避免出現不必要（yào）的（de）自然通（tōng）風現（xiàn）象的發生。
2）外密封（fēng）鋼板焊接方式的改進
根據在運行過程中，有高溫煙氣從斷續焊（hàn）縫間隙溢出，通過（guò）設計改進，確保完成（chéng）內部保溫（wēn）施（shī）工要求後（hòu），將所有保溫結（jié）構密封板鋼結構要求全焊接，不至於有煙氣溢出的可能性發生。同時，在氧化裝（zhuāng）置開機啟動前，必須進行氣密性測試，進一步確保設備所有（yǒu）端麵密封（fēng）的可靠性。
3）法蘭連接密封施工的改進
提高（gāo）部件法蘭端麵（miàn）的平麵度，增加高溫密封石棉板的厚（hòu）度，以提高其調整餘量，保證（zhèng）其密封的可靠性。
4 密封及保溫結構的整改及效果
根據現場存在的問題，按照新設（shè）計方案整改後，達到如下效果，如圖示。氧化裝置進（jìn）氣流量為（wéi）5.9-6.1萬Nm3/h，瓦斯濃度控製在0.9-1.1%,高溫煙氣（qì）溫度控製在900-950℃，可通過調整濃度控製高溫煙氣溫度，流量為為1.0-1.2萬Nm3/h。現氧化裝置已穩定運行半年，原（yuán）外部鋼板（bǎn）高溫侵蝕（shí）的現（xiàn）象已基（jī）本改善。
經過（guò）改進設計及整改效果，基（jī）本證明這次迷宮（gōng）式保溫設計思路及外部密封麵板的全焊要求的合理性。下一步將對氧化裝置保溫結構的優化、摻混瓦斯氣流順暢性、整體結構的密封保（bǎo）障及維護的人性化等（děng）方（fāng）麵進行提高改善，為氧（yǎng）化裝置的熱效率提（tí）高做好保障。
5 結論
煤礦瓦斯氧化裝（zhuāng）置在運行中散（sàn）熱損失相較於常規鍋爐要大，但通過設計及（jí）施工將保溫做好，將大大提高氧化裝置（zhì）的熱利用效率。對設備的穩定運行（háng）及使用使命（mìng）將會起到促進作用。
裝置側蓋保溫部分設計不合理、施工工藝、外層密封護板焊接不嚴密等都會造成（chéng）氧化裝（zhuāng）置的高溫煙氣泄漏，影響設備的氧化效果、對設備的外觀（guān）質量有較大影響，同時影響熱量的利用效率（lǜ）。同時，長時間主體框架高溫侵蝕，將嚴重影響結構（gòu）件的強度，形成一定的安全隱患。
在後期的氧化裝置保溫設計中，需（xū）要做（zuò）到以（yǐ）下幾點：
在結構設計中，避（bì）免過多的異形結構。
對局部需要鑽孔（kǒng）結構，在保溫盡可能增加煙氣（qì）流通（tōng）通道或改變流通方向（xiàng）等手段的迷宮式設計思路。
保溫（wēn）外（wài）層（céng）密封麵（miàn）板的嚴（yán）密性。在開機前，進行密封性（xìng）能試驗。
生產組織時，需充分（fèn）與原設計人（rén）員進行（háng）技術溝通，技術人員需對關鍵技術項（xiàng）點進行明確，施工人員對薄（báo）弱環節做到心中有數。
通過改進（jìn）設計及前後期的對（duì）比（bǐ）分析（xī），氧化裝置的保溫（wēn）需要重點加強保（bǎo）溫外側護板的密（mì）封性（xìng）能、采用迷宮式保溫設計理念改變流（liú）通方向及距離、提高（gāo）施工工（gōng）藝業務水平等將能大（dà）大（dà）改（gǎi）善氧化裝置保溫效果，對氧化裝置的穩定運（yùn）行、壽命的提高及熱效率的提升等具有較大的積極（jí）意義。
（來（lái）源：浩哲之窗（chuāng））
