向 宏

（湖北新洋豐肥業(yè)股份有限公司合成氨廠，湖北 荊門 448150）

湖北新洋豐肥業(yè)股份有限公司合成氨廠年產(chǎn)合成氨150kt，有φ2650mm造氣爐14臺，采用烘干煤棒制氣。2009年10月，造氣車間引進河北長佳自動加焦技術(shù)，對14臺造氣爐全部進行技改并一次性驗收合格投運。至2013年1月，自動加焦系統(tǒng)運行正常，為公司的節(jié)能降耗和環(huán)保工作作出了巨大貢獻。下面我將湖北新洋豐合成氨廠自動加焦系統(tǒng)成功應(yīng)用3周年的經(jīng)驗作簡單的總結(jié)，借以與造氣同仁們分享交流。

1 自動加焦工藝流程簡述

2 自動加焦工作原理

2.1 加焦系統(tǒng)構(gòu)成

自動加焦系統(tǒng)主要由加煤機控制器、造氣爐空程顯示、控制器及探焦器、儲煤倉、插板閥、圓盤閥、容煤筒、布料器、二次分布器、探焦器、油缸、運煤皮帶、振動篩等構(gòu)成，各構(gòu)件型號規(guī)格參數(shù)如下：

加焦機型號 CJ／JF850—Z4RD—C4C

加煤機控制器型號 CJ／KZJ03—01

造氣爐空程顯示、控制器型號 CJ／TJQ06

皮帶規(guī)格 1?！?＃1000mm，4?！?＃800mm

皮帶及振動篩電機功率合計 141.5kW

分煤電動閘板 14個，單個電機功率0.75kW

儲煤倉容積 2.5t烘干煤棒

2.2 工作原理

運煤皮帶將型煤車間烘干煤棒運至各爐儲煤倉上部，經(jīng)造氣中控室人工控制電動分煤閘板分煤至儲煤倉備用。造氣技術(shù)人員根據(jù)造氣爐負荷、發(fā)氣量及工藝需求等在加煤及控制器上設(shè)置造氣爐內(nèi)炭層空程高度。固炭模式下運行時，加焦電磁閥在加煤機控制器輸出電信號的指揮下，在吹風或下吹階段（各廠根據(jù)實際情況選擇），先提圓盤閥，再提插板閥，煤棒在重力作用下進入容煤筒后，插板閥和圓盤閥相繼關(guān)閉，布料器提起，通過二次分布器的作用，煤棒進入造氣爐，加煤結(jié)束。每個循環(huán)加煤結(jié)束后，在空程控制、顯示器的信號指示下，探焦器自動對爐內(nèi)炭層空程進行一次檢測，上次及本次檢測結(jié)果都以數(shù)字形式顯示在儀表上，當空程過低或過高時會自動聲光報警提示，加煤機控制器將根據(jù)探焦器測量的空程變化趨勢自動調(diào)整加焦插板閥開啟時間，控制單次加煤量，以維持空程的穩(wěn)定；補料模式下運行時，操作人員可根據(jù)需要手動對造氣爐加煤和測量空程；若需停爐拉空炭層檢修造氣爐，主操可取消DCS中控電腦上的 “遠方”，自動加焦系統(tǒng)將停止加煤；探焦器測量炭層空程高度后，還會將測量結(jié)果輸入到中控電腦實時顯示，主操亦可根據(jù)需要自中控電腦啟動探焦器測量空程，查看空程變化記錄。

3 應(yīng)用自動加焦技術(shù)的優(yōu)點

3.1 利于床層阻力的均勻和穩(wěn)定

未采用自動加焦時，造氣爐30～40min需人工加煤一次，加煤前炭層空程為1.4～1.6m，加煤后空程降到1.1～1.3m，有效炭層高度在加煤前的1.9～2.1m到加煤后的2.2～2.4m之間變化，變化幅度達0.3m。因為炭層隨著制氣的不斷進行而逐漸降低，導(dǎo)致床層阻力也不斷降低。加煤前有效炭層最低，床層阻力相應(yīng)降到最低，加煤后的前幾個循環(huán)則相反，有效炭層最高，床層阻力亦達到最大。采用自動加焦后，造氣爐的空程穩(wěn)定，有效炭層始終保持在2.3m左右，波動范圍不超過0.1m，還可用二次分布器調(diào)整爐面炭層分布，保證了造氣爐床層阻力的均勻和穩(wěn)定。

3.2 利于氣化層和爐溫的穩(wěn)定

因為人工停爐加煤而導(dǎo)致床層阻力的變化對氣化層的影響是不容小覷的。停爐加煤前，床層阻力最小，吹風效果達到最大化，可在較短時間內(nèi)提高爐溫，使氣化層向上延伸變厚，溫度增高，因而此時蒸汽分解率最高，氣質(zhì)氣量均佳；加煤后床層阻力劇增，吹風阻力亦相應(yīng)增大，吹風效果最差，蒸汽分解率降至最低，氣質(zhì)氣量均下降。加煤前和加煤后造氣爐上下行出口煤氣溫度降幅均達到150℃左右，且人工加煤每次入爐冷煤棒在1.55t左右，大量冷煤棒入爐需吸取較多熱量，同樣降低了造氣爐的熱效率；當入爐煤灰分超過24%時，造氣爐穿洞、扒爐現(xiàn)象嚴重，這些因素都給造氣爐的正常出力制造了重重障礙。采用自動加焦后，有效炭層基本維持不變，床層阻力相應(yīng)均勻穩(wěn)定，氣化層的位置、厚度、溫度基本恒定，上下行煤氣溫度呈兩條平行線。因每次加煤量僅85kg左右，加煤后，入爐煤棒吸收熱量較少，爐溫波動不會超過30℃；若入爐煤灰分在23%～32%范圍內(nèi)波動，爐子能保持穩(wěn)定——穩(wěn)定的氣化層和高爐溫，為造氣爐的強化制氣奠定了堅實基礎(chǔ)。

3.3 利于系統(tǒng)及入爐蒸汽和空氣壓力、流量的穩(wěn)定

造氣14臺爐共分四個單元，1＃、2＃爐為一單元，其余四爐為一單元。每隔30～40min造氣爐需停爐加煤一次，因此四個單元停爐加煤的造氣爐少時一臺，多時達到3臺（交接班時為滿足車間對炭層空程的考核此類現(xiàn)象尤其突出）；又因停爐都在吹風8s后進行，加煤一次需3～4min，一般情況下若開13臺爐，則制氣的造氣爐同時少了1～3臺，此階段系統(tǒng)蒸汽用量減少0.128～0.385t，蒸汽總管壓力可由0.25MPa急劇上升到0.28～0.50MPa，加煤結(jié)束后蒸汽用量迅速增加，總管壓力又急劇降至0.25MPa，蒸汽緩沖罐及入爐上下吹蒸汽壓力及流量隨之急劇變化；加煤爐吹風8s后停止，恰逢單元另一爐上吹加氮，此時吹風總管風壓較一爐加氮、一爐吹風情況下約高4kPa，加氮空氣流量亦相應(yīng)增大——變化頻繁的蒸汽和空氣壓力及流量，對造氣爐的上下吹平衡和物料平衡影響巨大，進而影響到造氣爐的熱平衡，使爐況波動加劇，十分不利于制氣生產(chǎn)。

采用自動加焦技術(shù)后，造氣爐無需停爐加煤，加之2010年10月造氣自動下灰技改成功投運，造氣爐不停爐連續(xù)制氣已成現(xiàn)實，有效避免了人工停爐加煤對蒸汽和空氣系統(tǒng)的影響，確保了入爐蒸汽和空氣壓力和流量的穩(wěn)定，噸氨蒸汽消耗降低15.83%，風機出力率提高了10.1%，使制氣生產(chǎn)中的“三大平衡”得以維持，爐況不再波動，保障了造氣爐的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。

3.4 提高了單爐發(fā)氣量和氣質(zhì)

人工停爐加煤，13臺爐班產(chǎn)液氨170t，單爐班產(chǎn)僅13.08t。采用自動加焦工藝后，隨著工藝的不斷優(yōu)化和設(shè)備的不斷更新，至2013年1月，11.25臺爐（11臺爐長開，1臺爐1個班補氣2h，在自動下灰的前提下）連續(xù)制氣，入爐煤灰分在22.38%時，班產(chǎn)液氨可達171.64t，單爐班產(chǎn)可達15.256t，比人工停爐加煤產(chǎn)氣量增加了16.64%。考慮到入爐煤灰分變化頻繁因素，當灰分含量超過27%時，需開爐12臺，而低于27%時，則開爐只需11臺多，噸氨煤耗平均降低196.4kg，降幅達11.04%；半水煤氣氣質(zhì)亦有顯著好轉(zhuǎn)，人工加煤和自動加焦前后氣體成分百分比對比見表1。

表1 人工加煤和自動加焦氣體成分對比 %

由上表可知，采用自動加焦工藝后，半水煤氣中有效氣體含量大幅上升，而需經(jīng)過變換和銅洗工段處理的無用氣體含量則大幅下降。氣質(zhì)的改善，在造氣爐產(chǎn)氣量增加的同時，變換工段的蒸汽消耗及銅洗工段的醋酸銅氨液消耗大幅降低，合成工段的放空氣量亦大幅減少，對全廠的節(jié)能降耗工作作出了巨大貢獻。

3.5 利于安全環(huán)保

采用自動加焦前，煤棒自烘干窯經(jīng)皮帶運至二樓，再由二樓經(jīng)溜斗放煤至一樓吊斗，電動葫蘆再將煤吊至三樓，副操在停爐閘煙囪閥后揭爐蓋加煤。煤棒在入吊斗和造氣爐期間，大量粉塵飄散至空氣中，頗有 “不識造氣真面目，只緣身在煙霧中”的無奈，對環(huán)境造成極大污染；副操加煤期間，常因煙囪閥動作過慢、主操誤操作、電動葫蘆斷電、閥門內(nèi)漏等原因造成爐口爆鳴，導(dǎo)致加煤副操被燒燙傷，甚至還多次發(fā)生因電動葫蘆鋼絲繩斷吊斗自三樓墜至一樓的事故，極不利于全廠的安全環(huán)保。

采用自動加焦工藝后，煤棒中的絕大部分粉塵在烘干窯下料處、振動篩處、皮帶交接處被布袋除塵器吸走；加焦機運行3年，自插板閥至容煤筒，密封性能良好無泄漏，煤棒自儲煤倉到入爐過程亦屬全密封流程，極好地解決了粉塵污染環(huán)境的難題；全自動加煤，無需吊煤及揭爐蓋加煤操作，杜絕了燒燙砸傷事故發(fā)生，保障了工人的安全和健康。

3.6 降低了勞動強度，緩解了用工緊張局面

采用自動加焦工藝前，四個單元需三樓吊煤和一樓放煤副業(yè)隊女工8人，皮帶分煤女工2人，單元加煤副操7人；按一個班開爐13臺，每爐班加煤15吊計算，需吊煤和加煤共195吊。采用自動加焦后，無需吊煤和加煤，極大地減輕了操作人員的勞動強度；四個單元僅留副操2人，中控室分煤女工1名，減少工人14名，節(jié)省了82.3%的勞動力，緩解了用工緊張的局面。

4 經(jīng)濟效益

4.1 節(jié)省蒸汽和煤棒

采用自動加焦工藝后，按年產(chǎn)液氨150kt計算，較人工停爐加煤，可節(jié)約煤29460t，若按每噸煤棒900元計算，共節(jié)約資金2651.4萬元；節(jié)約蒸汽41948t，若按每噸蒸汽100元計算，共節(jié)約資金419.48萬元。若按每班下灰5次，每次單爐下灰5min；每班加煤15吊，每次加煤3min計算，單就增加制氣時間計算，自動加焦每年可為公司節(jié)約資金共（2651.4＋419.48）×45÷70＝1974.14萬元。

4.2 節(jié)約工資支出

按合成氨廠2012年實際工人工資計算，副業(yè)隊女工月工資為1400元；男職工（副操）月工資為2300元，則采用自動加焦工藝后，按每年實際生產(chǎn)10個月計，每年公司可少支出工資：（1400×9＋2300×5）×10＝24.1萬元。

4.3 節(jié)約爐口填料費用

采用自動加焦前，由于爐蓋開關(guān)頻繁，爐蓋填料經(jīng)常損壞，若不及時更換，大量蒸汽和煤氣泄漏，既污染環(huán)境，增加消耗，還嚴重威脅工人健康，每月因更換填料的費用在1200元左右；采用自動加焦后，加焦機及探焦器運行3年無泄漏，每月僅更換點火孔填料的費用350元左右，每年可為公司節(jié)約0.85萬元。

4.4 增加的設(shè)備維護、更換、檢修費用

1＃運煤皮帶每年更換一次，其余4條2～3年更換一次，加上全部加焦設(shè)備、振動篩的維護、檢修、保養(yǎng)等，每年平均費用不超過5萬元。

4.5 增加的電費

按每年開車10個月，開爐12臺，皮帶每月維護保養(yǎng)1h，分煤閘板每天耗電3kW·h計，每年需耗電1031881kW·h。按階梯電價均價0.4元／（kW·h）計算，全年增加電費41.28萬元。

4.6 經(jīng)濟效益核算

采用自動加焦工藝后，每年可為公司節(jié)約資金為1952.81萬元，加上技改后因半水煤氣氣質(zhì)的改善，后工段蒸汽、醋酸銅氨液等消耗大幅降低，以及對全廠安全、環(huán)保產(chǎn)生的效益，其綜合效益是不言而喻的。

5 采用自動加焦工藝需注意的問題

在使用自動加焦工藝的過程中，露出一些問題，需引起大家注意，現(xiàn)總結(jié)如下。

（1）防堵。當煤棒水分偏重，或爐溫過低，或采用下吹階段加煤時，插板閥、圓盤閥、容料筒下部處常有凝結(jié)稀煤疤塊附在器壁堵塞加煤通道，導(dǎo)致入爐煤棒量減少，炭層空程不穩(wěn)；或者煤棒運輸途中夾入了塑料袋、木棍等雜物，在插板閥處堵塞，煤棒無法入爐。主操一旦發(fā)現(xiàn)爐溫和空程變化較大，應(yīng)停爐檢查加焦各處閥門、容料筒等，查明原因，正確處理，以便迅速恢復(fù)生產(chǎn)。

（2）防插板閥插板脫落。2012年底，加焦機運行3年后，連續(xù)多爐出現(xiàn)因插板閥插板脫落導(dǎo)致煤棒無法入爐的事故，最后對全部插板閥進行了檢修，保障了加焦機的正常運行。

（3）防探焦器鏈條斷裂。主操經(jīng)常發(fā)現(xiàn)中控電腦及造氣爐空程顯示器上炭層空程顯示為0.6，此類現(xiàn)象多因鏈條斷裂，探焦器無法探測空程高度所致。因此日常生產(chǎn)中我們應(yīng)加強對探焦器的維護保養(yǎng)，杜絕類似現(xiàn)象的發(fā)生。鏈條斷裂后，應(yīng)及時修復(fù)，避免造氣爐因無法加煤，空程變化而引起爐況波動。

6 結(jié) 語

自動加焦技術(shù)在湖北新洋豐合成氨已成功應(yīng)用三周年，不僅在公司的安全、環(huán)保、節(jié)能減排降耗、提高工業(yè)自動化建設(shè)方面取得了輝煌成就，而且切實把中央關(guān)于 “將生態(tài)文明建設(shè)融入經(jīng)濟建設(shè)”的重要指示落到了實處，為建設(shè) “資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”和諧社會，作出了非凡貢獻，或可為其他尚未采用自動加焦技術(shù)的合成氨企業(yè)所借鑒。