撫順礦業集團頁巖煉油廠對油頁巖進行煉制所采用的工藝為撫順式爐干餾工藝，其最關鍵的干餾設備即為撫順式干餾爐（簡稱撫順式爐）。這是一種將油頁巖干餾過程和頁巖半焦氣化過程連接在一起的直立圓筒式爐。成品頁巖由爐頂裝入機送入干餾爐內，干餾產物也由爐頂導出，經冷凝回收系統的洗滌和冷卻，主要產品面巖油被送往成品油罐，所得副產品——干餾煤氣中的一部分送蓄熱式加熱爐進行加熱，作為干餾爐的循環煤氣，一部分作為蓄熱式加熱爐的燃料，剩余部分則送往鍋爐作為燃料。

　　一、撫順式干餾爐工作原理

　　1.撫順式干餾爐的結構

　　撫順式干餾爐的結構見圖1

　　圖1 撫順式干餾爐結構圖

　　撫順式干餾爐由加料設備、爐體及排灰設備三部分組成。

　　（1）加料設備

　　該設備也叫頁巖裝入機，位于爐頂部位，由放料溜槽和閘板組成，成品倉內的油頁巖經放料溜槽進入干餾爐。放料為間歇式操作。為了防止向爐內抽入空氣，放料溜槽上裝有氣動閘板。

　　（2）爐體

　　這是干餾爐的主要部分。爐腔被中間的拱臺分為上部干餾段和下部氣化段兩部分，中間除拱臺外，還有由耐火磚砌成的環形空間即混合室。

　　（3）排灰設備

　　該設備由排灰器、風頭、水盆和鐵鍬四部分組成，安裝在爐底盤之上，爐盤按一定方向不斷轉動，頁巖灰通過鐵鍬排至爐外。

　　2.撫順式干餾爐的干餾工藝流程

　　12mm~75mm的成品油頁巖，由干餾爐上部的裝入機進入干餾爐內，在干餾段進行干燥、預熱與干餾，此時大部分頁巖油被釋放出來。干餾后的頁巖半焦進入氣化段與爐底通入的熱主風進行激烈的燃燒反應，然后形成頁巖灰被排灰設備排出爐外。在氣化段，主風與頁巖半焦中的固定碳反應生產的煤氣作為熱載體，分別由混合室及爐中間腰部進入干餾段，供給頁巖干餾所需熱量，最后與干餾煤氣一起通過爐上部的陣傘導出爐外。正常情況下，爐出口干餾煤氣的溫度范圍為80℃~120℃。

　　二、撫順式干餾爐料空過大的危害

　　在實際生產中，曾發生過干餾爐爆炸情況，嚴重的導致干餾段人孔崩開、爐皮扯壞，不僅危及人身安全，而且造成生產中斷，輕微的則使爐子“鼓包”，爐內耐火磚脫落，為維修工作增加負擔。上述情況多發生在爐子的干餾段。干餾爐發生爆炸的原因很單一，即為干餾爐料空過大，導致空氣進入干餾段，使干餾煤氣達到爆炸極限所造成。

　　1.干餾爐出口導出物的組成

　　從撫順式爐干餾爐上部導出的氣體為各種干餾產物與水蒸汽的混合物，其中干餾產物的組成情況見表1。

　　表1 干餾產物的組成及其含量

　　導出物中所含煤氣包括三個部分：一部分是油頁巖干餾所產生的煤氣；一部分是作為熱載體的循環煤氣；還有一部分是干餾爐氣化所產生的發生煤氣。這三部分統稱為干餾煤氣。各部分煤氣產生量見表2。

　　表2 各部分煤氣產生量

　　2.干餾煤氣的組成及其爆炸極限

　　撫順煤科院曾對該廠干餾煤氣的組成及其爆炸極限進行了實驗研究，分析結果如下。

　　（1）干餾煤氣的組成

　　干餾煤氣的組成見表3。

　　表3 干餾煤氣的組成（v/v）

　　由表3可以算出：干餾煤氣中可燃氣體含量為14.94%。

　　（2）干餾煤氣的爆炸極限

　　圖2為煤氣爆炸性判定示意圖，其中，三角形ABC為干餾煤氣與空氣混合后的爆炸范圍。直線P標志著干餾煤氣的爆炸性狀態，而點E為爆炸上限，即可燃氣體含量為8.1%,氧含量為7.8%；點D為爆炸下限，即可燃氣體含量為4.75%，氧含量為13.5%。

　　正常生產過程中的干餾煤氣，可燃氣體含量為14.94%,氧含量為3.66%，其狀態處于可燃氣過量區，可燃氣含量過大而氧含量過小，不在爆炸范圍之內，安全性較高。但如果煤氣中進入空氣，其狀態將沿圖中直線P向E點移動，從而進入爆炸范圍。

　　圖2 煤氣爆炸性判定示意圖

　　干餾爐是一個密閉的定容絕熱系統，若進入空氣而使其中的氧含量達到爆炸極限時，干餾煤氣的壓力、溫度會急劇升高，燃燒速度猛增而引起干餾爐爆炸。所以當干餾爐內的壓力、溫度增加時，干餾煤氣的爆炸范圍也將加寬。

　　3.干餾爐爆炸危險因素分析

　　從干餾煤氣的爆炸性判定結果可以看出，干餾爐發生爆炸的主要危險因素是爐內進入了空氣，瞬間造成氧含量增大，達到爆炸上限（7.8%）時，煤氣即發生爆炸。干餾爐料空過大是使空氣進入爐內的直接因素，而造成干餾爐料空過大的原因有：

　　（1）崗位人員沒有按時、按量放頁巖，造成干餾爐內料空過大，干餾段溫度偏高，使煤氣爆炸范圍擴大。

　　（2）崗位人員憑感覺放頁巖，放頁巖過程完畢后不認真探料，使爐內料空未達到要求。

　　（3）干餾爐單爐頁巖處理量過大，與放頁巖操作間隔時間不匹配，造成爐內料增大。

　　（4）雨雪季節時，頁巖濕碎，嚴重堵塞裝入機，使放頁巖操作困難，延長了放頁巖操作的時間。

　　（5）干餾爐陣傘拉筋松動或斷開，使陣傘傾斜，造成上部頁巖布料不均，爐內局部料空過大。

　　（6）頁巖內混入雜物或頁巖塊度過大而卡在陣傘上部，使陣傘托貨，使爐內料空增大。

　　（7）干餾段出現煉爐，頁巖結焦現象嚴重，也會造成料空過大。

　　4.干餾爐料空過大的防范措施

　　（1）按時、按量進行放頁巖操作，將操作時間控制在最小范圍之內，并認真執行探料操作。

　　（2）認真做好干餾爐的單爐調整，使其頁巖處理量與放頁巖間隔時間相匹配。

　　（3）當出現爐內局部料空大或發生煉爐時，爐內各處的溫度將會超出正常控制范圍，所以要認真監視各干餾爐的出口、干餾段及發生段的溫度，發現異常時及時查找原因并做出相應的處理。

　　三、建議

　　1.在干餾爐爐頂處安裝料位計，用計算機監控爐內頁巖料位情況，并將料位設定在一個工藝范圍之內，超出該范圍即發出報警信號，便于崗位人員及時操作。

　　2.采用PID控制程序對頁巖裝入機進行改造，通過計算機控制即可進行氣動閘板的開關等放頁巖操作，既方便、快捷，還可以解決放頁巖操作時爐頂跑煙大對崗位人員的人身傷害。

　　3.在干餾爐上部增設預熱段，利用煙道氣將頁巖加熱至105℃，使其失去外在水分，有利用雨季節的放頁巖操作及濕碎頁巖的干餾操作。

　　4.在干餾爐頂部設置帶有雙閘板的中間料倉，倉貯量可根據干餾爐的每小時最大處理量進行設計，并在料倉內通入煙道氣以驅趕頁巖內所帶的空氣。

　　四、結論

　　1.撫順式干餾爐是撫順式爐干餾工藝中的一個重要的干餾設備，油頁巖由爐頂上部的頁巖裝入機送入爐內，而包括干餾煤氣在內的干餾產物由爐頂導出管導出。

　　2.正常情況下，干餾煤氣的組成中可燃氣體含量過大而氧含量過小，其安全性較高，但如果煤氣中進入空氣或溫度、壓力波動較大時，其爆炸范圍將擴大。

　　3.實際生產中如果干餾爐料空過大，易使空氣進入干餾爐內，而且此時干餾內爐內的溫度、壓力均有波動，若操作不規范，極易引起干餾爐內干餾煤氣爆炸。

　　4.實際生產中，嚴格執行放頁巖操作步驟及規程，認真監控各種工藝指標特別是干餾爐各處溫度的變化情況，做好巡回檢查等，均可避免料空過大而造成的干餾爐爆炸事故。

　　5.安裝料位計及采用先進的PID控制技術除可改善作業環境、減少工人勞動強度之外，還可以減少因料空過大和進入空氣而使干餾爆炸的情況，值得推廣應用。

　　6.為干餾爐增設預熱段可以保證頁巖濕碎時的正常干餾操作，爐頂增設雙閘板中間料倉并通入煙道氣進行氣封，也可以減少放頁巖時帶入的空氣量。