念吉紅

（云南云天化國(guó)際化工有限公司云峰分公司，云南宣威 655413）

優(yōu)化工藝 提高UGI煤氣爐產(chǎn)氣量

念吉紅

（云南云天化國(guó)際化工有限公司云峰分公司，云南宣威 655413）

通過(guò)工藝流程分析，找出UGI型φ3000 mm煤氣爐生產(chǎn)中存在的問(wèn)題，對(duì)工藝指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整和技改，提升氣化爐產(chǎn)氣能力。取得了較好的效果。

UGI型煤氣爐；工藝優(yōu)化；技改；成效

云南云天化國(guó)際化工有限公司云峰分公司100kt／a合成氨裝置1972年投產(chǎn)，原產(chǎn)量40kt／a，1978年擴(kuò)能改造后產(chǎn)量達(dá)到60 kt／a。采用焦炭間歇式氣化。1989年配套磷肥工程投建“六改十”工程，新增60 kt／a脫碳系統(tǒng)一套；2002年配合雙硝裝置投產(chǎn)新建80 kt／a脫碳裝置，2003年11月碳化裝置停產(chǎn)。至今是100 kt／a合成氨；20 kt／a粗甲。

分公司采用傳統(tǒng)的間歇式煤氣發(fā)生爐制取半水煤氣，作為生產(chǎn)NH3的原料氣。UGI型，φ3 000 mm煤氣爐，中氮流程。

1 工藝簡(jiǎn)介

固定床間歇?dú)饣ㄉa(chǎn)水煤氣過(guò)程是以焦炭為原料，周期循環(huán)操作。每一循環(huán)時(shí)間里具體分為五個(gè)階段：（1）吹風(fēng)階段約37 s，（2）上吹階段約39 s，（3）下吹階段約56 s，（4）二上吹階段約12 s，（5）吹凈階段約6 s。

該控制系統(tǒng)是一個(gè)較復(fù)雜的時(shí)變、間歇、非線性、大滯后控制系統(tǒng)。故將該系統(tǒng)設(shè)計(jì)為串級(jí)控制。

造氣爐的工作方式分為開(kāi)車(chē)、停車(chē)、正常造氣、升溫和制惰等五種方式。每臺(tái)造氣爐需要控制15個(gè)電磁閥。為了防止多臺(tái)爐同時(shí)進(jìn)入吹風(fēng)階段而引起爭(zhēng)風(fēng)搶汽觀象，各臺(tái)爐之間必須進(jìn)行吹風(fēng)排隊(duì)順序控制。

2 情況分析

分公司NH3系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的間歇式煤氣發(fā)生爐制取半水煤氣，作為生產(chǎn)NH3的原料氣。UGI型、φ3 000 mm煤氣爐，流程一直采用傳統(tǒng)的中氮流程。流程中設(shè)置有燃燒室、廢熱鍋爐、洗氣箱（內(nèi)設(shè)置六瓣分布器）等。存在單爐流程長(zhǎng)，死空間大，在轉(zhuǎn)化各階段制氣過(guò)程中蒸汽、煤氣損失量大等問(wèn)題。由于洗氣箱的存在，又造成制氣阻力增大等缺點(diǎn)。傳統(tǒng)的中氮流程熱利用率低，下行煤氣顯熱沒(méi)有得到回收直接進(jìn)入洗氣箱，導(dǎo)致洗滌水溫升高，煤氣溫度升高，影響壓縮機(jī)吸氣量。而且上行溫度高，廢鍋、夾套吸熱量大，熱損失大，燃料綜合利用率不到65%。由于以上問(wèn)題及其氣化劑的波動(dòng)等問(wèn)題，導(dǎo)致UGIφ3 000 mm煤氣發(fā)生爐產(chǎn)氣量低，生產(chǎn)能力低。在2005年以前，開(kāi)十一臺(tái)爐才能供七機(jī)生產(chǎn)。2005年以后，氣化爐實(shí)施了一系列技術(shù)改造和實(shí)行精料政策，產(chǎn)氣能力有所提高，實(shí)現(xiàn)了8臺(tái)爐供七機(jī)生產(chǎn)及復(fù)肥系統(tǒng)用氣，單爐產(chǎn)氣量由4 800 m3／h提高到6 570 m3／h，單爐產(chǎn)氨能力54～55 t／d。而中原地區(qū)使用UGIφ2 650 mm間歇式發(fā)生爐制氣的廠家，單爐產(chǎn)氣量達(dá)8 000 m3／h，單爐產(chǎn)氨能力達(dá)62～65 t／d。我廠與全國(guó)同行業(yè)先進(jìn)水平相差甚遠(yuǎn)，發(fā)生爐系統(tǒng)還有許多節(jié)能和提升產(chǎn)氣能力的潛力可挖掘。

3 工藝優(yōu)化

3.1 修改指標(biāo)

即增設(shè)一個(gè)指標(biāo)，風(fēng)帽頂上測(cè)溫點(diǎn)溫度控制在600～800℃。

3.2 上下行溫度調(diào)整

目前上行溫度400℃，下行溫度200℃，按以下方式逐步調(diào)整。

（1）逐漸控制為上行350℃，下行300℃；

（2）逐漸控制為上行300℃，下行300℃；

（3）逐漸控制為上行300℃，下行250℃；

（4）逐漸控制為上行250℃，下行250℃。

3.3 三個(gè)一操作法

（1）一個(gè)指標(biāo) 氣化層下沿測(cè)溫點(diǎn)指示700 ±100℃；

（2）一個(gè)措施 在沒(méi)返碳的情況下，通過(guò)連續(xù)、均勻大拉爐條機(jī)，嚴(yán)格控制渣層在150～100 mm；

（3）一個(gè)手段 按需要隨時(shí)微調(diào)勤調(diào)上、下吹百分比，以穩(wěn)定溫度在700±100℃，一秒一秒的加減上、下吹百分比，調(diào)適宜指標(biāo)，使溫度穩(wěn)定在700℃；此溫度（700～800℃）和爐條機(jī)聯(lián)鎖，基本上達(dá)到操作自動(dòng)化。

3.4 確定爐子基礎(chǔ)溫度指標(biāo)

按指標(biāo)操作穩(wěn)定，當(dāng)達(dá)到爐況最好的時(shí)候，稍微提高下行煤氣溫度，觀察爐況。如果比傳統(tǒng)操作又有了好轉(zhuǎn)，這時(shí)候再看看氣化層下沿的測(cè)溫指示是多少度？就設(shè)定該爐溫為唯一的可靠基礎(chǔ)指標(biāo)。每臺(tái)爐定每臺(tái)爐的基礎(chǔ)指標(biāo)，不一定完全相同。

氣化層下沿溫度范圍在700～1 000℃為佳，謂之氣化層定位指標(biāo)。

采用穩(wěn)拉爐條機(jī)，控制穩(wěn)定該溫度。當(dāng)此溫度有下降趨勢(shì)，稍微加爐條機(jī)轉(zhuǎn)速；當(dāng)此溫度略有上升時(shí)就及時(shí)減爐條機(jī)轉(zhuǎn)速。適當(dāng)小幅度加減上下吹蒸汽百分比，穩(wěn)定該溫度，不讓有大的波動(dòng)。該溫度控制偏高一些為優(yōu)，應(yīng)由700℃—800℃—900℃—1 000℃，穩(wěn)定在900±50℃，觀察爐況良好，成渣率高，無(wú)返碳，無(wú)細(xì)灰，無(wú)大塊，大多數(shù)為蜂窩狀，小碎渣塊，均勻，確定為基礎(chǔ)指標(biāo)。提高該溫度，一是靠拉大爐條機(jī)，二是微減上吹。如發(fā)現(xiàn)有大塊，一定要先拉大爐條機(jī)，然后再酌情減1 s上吹，穩(wěn)定之后，爐條機(jī)再恢復(fù)原來(lái)的速度，再做微調(diào)，穩(wěn)住950± 50℃（或先穩(wěn)900±50℃；800±50℃）。

4 提升氣化爐產(chǎn)氣能力的主要內(nèi)容

4.1 氣化爐操作上的調(diào)整

在現(xiàn)有氣化爐工藝流程及高徑比前提下，適當(dāng)提高發(fā)生爐炭層，目前在原有炭層高度上提高500～700 mm，增加蒸汽與爐內(nèi)炭反應(yīng)的接觸時(shí)間。并降低爐面溫度，使熱量盡量集中于氣化層，提高氣化層溫度。由于炭層提高后，氣化爐吹風(fēng)氣阻力和制氣阻力會(huì)升高，采取將一次風(fēng)閥開(kāi)度由50扣增加到100扣（或全開(kāi)），入爐蒸汽壓力提高到15～20 k Pa等可克服炭層提高后造成的影響。另外，將氣化爐循環(huán)時(shí)間由168 s縮短到154 s，有利于氣化層溫度的穩(wěn)定，減少溫度的波動(dòng)。

4.2 氣化爐實(shí)施降低制氣阻力改造

通過(guò)對(duì)氣化爐系統(tǒng)各點(diǎn)壓力的測(cè)量，中氮流程中氣化爐制氣阻力主要在洗氣箱外。原因主要是洗氣箱煤氣進(jìn)口六瓣分布器插入箱體水中的尺寸太長(zhǎng)，其目的是增加安全系數(shù)，防止氣柜煤氣倒入（中氮發(fā)生爐流程無(wú)單爐煤氣總閥，靠洗氣箱水封進(jìn)行隔離）。根據(jù)計(jì)算，洗氣箱煤氣進(jìn)口管插入水封的高度只需99 mm，而實(shí)際達(dá)到380～450 mm。同時(shí)洗氣箱煤氣進(jìn)口處的六瓣分布器容易堵塞（主要是煤焦油結(jié)垢）等，造成制氣阻力更大。在上吹加氮制氣階段壓力達(dá)24～25．5 kPa，下吹制氣壓力達(dá)14～18 k Pa，與小氮流程相比高5～9 k Pa。因此，必須對(duì)氣化爐進(jìn)行降低制氣阻力改造，改造的主要內(nèi)容有以下：

（1）取消洗氣箱進(jìn)口六瓣分布器，改為直筒代替，減少堵塞；

（2）洗氣箱主體水封高度由380～450 mm降低到200 mm；

（3）在洗氣箱進(jìn)口管處增設(shè)Dg750油壓自動(dòng)控制煤氣總閥，由尋優(yōu)微機(jī)程序控制其開(kāi)關(guān)。

改造后發(fā)生爐制氣阻力可降低3～4 k Pa，為提高氣化爐炭層操作創(chuàng)造有利的條件。

4.3 改造油壓控制系統(tǒng)，縮短閥門(mén)變向時(shí)間

油壓系統(tǒng)在2005年改造的基礎(chǔ)上再次進(jìn)行優(yōu)化改造。主要措施是增加油路伴熱系統(tǒng)，確保油溫、粘度和流速，使氣化爐在各階段的變換過(guò)程中減少怠滯時(shí)間，增加氣化爐制氣時(shí)間?？朔蛲饨鐨鉁刈兓瘞?lái)的影響。

4.4 改造洗氣箱箱體斜插虹吸管，增大排水量

對(duì)氣化爐各爐洗氣箱箱體斜插吸水管進(jìn)行加大改造，增加氣化爐由吹風(fēng)階段轉(zhuǎn)入上吹制氣階段的排水量。盡一步降低制氣阻力，并使煤氣得到更有效的洗滌和降溫。

4.5 中氮?dú)饣癄t流程小氮化

主要內(nèi)容是在上行煤氣管道上增設(shè)一自動(dòng)油壓閥門(mén)，氣化爐上氣道由側(cè)出改為頂出，進(jìn)一步提高氣化爐高徑比，為再次提高炭層操作創(chuàng)造條件。同時(shí)下行煤氣由直接進(jìn)洗氣箱改為先進(jìn)除塵器、廢熱鍋爐吸收熱量后再進(jìn)洗氣箱洗滌。

實(shí)施中氮?dú)饣癄t流程小氮化改造后，氣化爐炭層高度可再提高800～1 200 mm操作，并可回收下行煤氣顯熱，每臺(tái)爐顯熱可產(chǎn)蒸汽0．2 t／h。噸氨蒸汽消耗可下降80～100 kg，可使洗氣箱出口水溫下降6．8℃，煤氣溫度下降5℃，并減少了氣化爐在各階段轉(zhuǎn)換過(guò)程中存在的“死空間”氣化爐煤氣及蒸汽量的損失。

4.6 氣化爐夾套內(nèi)筒增設(shè)隔熱層

氣化爐內(nèi)燃料層與夾套外筒接觸的一圈，溫度較低，只有180～210℃。由于形成的冷壁效應(yīng)（或冷炭圈）使發(fā)生爐灰渣中返焦量增加，蒸汽分解率下降，O2含量升高，燃料的有效利用率降低，產(chǎn)氣量下降。改造的主要內(nèi)容是在夾套內(nèi)筒與高溫炭接觸的環(huán)壁上增設(shè)耐高溫耐磨陶瓷材料、阻熱襯板或耐磨隔熱涂料，阻止熱量的傳遞，使夾套內(nèi)筒與高溫炭層接觸的溫度由180～210℃提高到800～900℃。

該技術(shù)目前國(guó)內(nèi)已有部分氣化爐使用，但還沒(méi)有充分推廣，因此，目前該項(xiàng)技術(shù)改造還在咨詢(xún)、考查階段。

5 取得的成效

提升氣化爐產(chǎn)氣能力項(xiàng)目目標(biāo)實(shí)現(xiàn)后，焦耗可降低到1350 kg／t以?xún)?nèi)，單爐氨生產(chǎn)強(qiáng)度達(dá)65 t／d，噸氨可降低焦耗50 kg，降低生產(chǎn)成本60元，每年節(jié)約生產(chǎn)成本720萬(wàn)元，同時(shí)每年可以減少CO2排放量13 219 km3，折合為25 966 t，減少CO排放量3 011 km3，折合為3 764 t。

（1）發(fā)生爐開(kāi)爐臺(tái)數(shù)由七臺(tái)供六機(jī)生產(chǎn)提升到六爐供六機(jī)及復(fù)肥系統(tǒng)用氣，實(shí)現(xiàn)單爐供單機(jī)的目標(biāo)。

（2）氣化爐單爐產(chǎn)氣能力由6570～7280 m3／h提升到8 000～8 500 m3／h。

（3）氣化爐單爐合成氨生產(chǎn)強(qiáng)度由54～55 t／d提升到62～65 t／d。

（4）合成氨原焦耗下降到1 350 kg／t。

Increasing Syngas Production of UGI-Gasifier by Optimizing the Process

NIAN Ji-hong
（Yunfeng Branch of Yunnan Yuntianhua International Chemical Co．，Ltd．，Xuanwei Yunnan 655413，China）

By analyzsis of the process，identify problems in theφ3 000 UGI gasification operation，then optimize process parameters．The unit was revamped according to its actual operation，syngas production has been increased．Revamping effectis good．

UGI-gasifier；process optimization；revamp；effect

TQ113．26

B

1003-6490（2014）01-0036-03

2013-08-19

念吉紅（1970－），男，云南陸良人，工程師，在云峰分公司生產(chǎn)管理部從事生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理。