李　忠

(安徽晉煤中能化工股份有限公司安徽臨泉236400)

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造氣工段氧含量高的原因及應(yīng)對(duì)措施

李忠

(安徽晉煤中能化工股份有限公司安徽臨泉236400)

1　半水煤氣中氧含量高的危害

(1)造成變換系統(tǒng)蒸汽消耗高。在變換催化劑條件下，O2與H2和CO發(fā)生燃燒反應(yīng)，其反應(yīng)方程式如下：

2H2+O2=2H2O+485 kJ

2CO+O2=2CO2+567 kJ

O2與變換爐中CO反應(yīng)放出熱量，當(dāng)半水煤氣中O2體積分?jǐn)?shù)每增加0.1%時(shí)，催化劑層溫度升高6～8 ℃。若不將此熱量移出，會(huì)使變換催化劑失活，故噸氨要多消耗約100 kg蒸汽。

(2)影響后工序有效氣體(CO+H2)的消耗。 以200 kt/a合成氨裝置、噸氨耗半水煤氣3 200 m3(標(biāo)態(tài))或耗有效氣體2 000 m3(標(biāo)態(tài))計(jì)，半水煤氣中O2體積分?jǐn)?shù)每降低0.1%時(shí)，在外界因素不變的情況下每年可多產(chǎn)氨640 t。

(3)半水煤氣中氧含量升高，會(huì)使脫硫系統(tǒng)及變換系統(tǒng)催化劑的活性受到影響，從而縮短其使用壽命。

(4)半水煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)>0.7%時(shí)，脫硫系統(tǒng)靜電除焦器控制柜自動(dòng)起跳；如聯(lián)鎖系統(tǒng)未啟動(dòng)而跳車，則會(huì)引起靜電除焦器發(fā)生爆炸。

2　半水煤氣中氧含量高的原因

2.1工藝操作

工藝操作造成半水煤氣中氧含量升高的原因：①造氣爐投運(yùn)初期，爐溫過(guò)低或蒸汽用量大，使造氣爐爐溫低，吹凈階段將未完全燃燒的空氣與上吹、下吹階段的加氮空氣、煤氣混合進(jìn)入煤氣系統(tǒng)；②造氣系統(tǒng)負(fù)荷過(guò)大會(huì)造成炭層被吹翻，造氣爐爐況不穩(wěn)會(huì)造成爐內(nèi)炭層出現(xiàn)嚴(yán)重結(jié)疤、結(jié)塊，吹凈、上吹加氮階段的空氣部分走近路、未進(jìn)行反應(yīng)燃燒就進(jìn)入煤氣系統(tǒng)；③煤氣系統(tǒng)水封出現(xiàn)虹吸現(xiàn)象，形成負(fù)壓使空氣進(jìn)入煤氣系統(tǒng)；④造氣爐內(nèi)氣化層或炭層過(guò)薄，吹凈階段的空氣和上加氮空氣入造氣爐后，與炭層接觸反應(yīng)時(shí)間過(guò)短，反應(yīng)不完全就進(jìn)入煤氣系統(tǒng)。

2.2設(shè)備閥門故障

設(shè)備閥門故障造成半水煤氣中氧含量升高的原因：①上加氮閥、吹風(fēng)閥關(guān)閉不嚴(yán)或內(nèi)漏，下吹階段空氣經(jīng)下行煤氣管道與下行煤氣混合直接進(jìn)入煤氣系統(tǒng)；②下吹蒸汽閥關(guān)閉不嚴(yán)或內(nèi)漏，上吹加氮或吹風(fēng)階段空氣經(jīng)下吹蒸汽閥、下吹管道直接進(jìn)入上行煤氣管道；③下行煤氣閥關(guān)閉不嚴(yán)或內(nèi)漏，上吹加氮或吹風(fēng)階段的空氣經(jīng)下行管道、下行煤氣閥直接進(jìn)入煤氣系統(tǒng)；④安全蝶閥、吹風(fēng)閥故障或關(guān)閉不嚴(yán)，下吹制氣階段的空氣經(jīng)下行管道與下行水煤氣混合后進(jìn)入煤氣系統(tǒng)。

2.3管道未吹凈

在現(xiàn)有的造氣爐所生產(chǎn)的煤氣中，尚有部分氧沒(méi)有被完全置換燃燒反應(yīng)，少量的氧基本是在吹風(fēng)、吹凈時(shí)存儲(chǔ)在爐底和灰箱等死角，然后被煤氣帶入半水煤氣中。

(1)吹風(fēng)管、下行管及小盲腸未吹凈，造成下行煤氣中氧含量高。下行管道為Φ800 mm碳鋼管，長(zhǎng)6 m，容積為3.01 m3，吹風(fēng)時(shí)下行管道未置換的氧量為0.63 m3；吹風(fēng)管道為Φ800 mm碳鋼管，長(zhǎng)3 m，其容積為1.50 m3，吹風(fēng)管道未置換的氧量為0.32 m3；小盲腸管道為Φ1 200 mm圓錐體，去除下部錐體部分，圓柱體高度為2 m，其容積為2.26 m3，小盲腸末置換氧量為0.47 m3。此3處未置換的總氧量為1.42 m3，每個(gè)循環(huán)影響氣柜出口半水煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)約0.028%。

(2)各爐灰渣箱未吹凈，造成下行半水煤氣中氧含量高。中能化工股份有限公司灰倉(cāng)設(shè)計(jì)容積為3 m3，每爐共2只灰倉(cāng)，共計(jì)6 m3，灰倉(cāng)中未置換凈的氧量為1.26 m3，則每個(gè)循環(huán)影響氣柜出口半水煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)0.025%。

3　應(yīng)對(duì)措施

(1)為了防止半水煤氣中氧含量過(guò)高，造氣爐停爐超1 h，可將吹凈時(shí)間取消，并將其時(shí)間加至吹風(fēng)時(shí)間上而延長(zhǎng)吹風(fēng)時(shí)間。如停爐時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，可加用上吹放空(即吹風(fēng)過(guò)后上吹階段前8 s所產(chǎn)生的煤氣進(jìn)行放空)或者進(jìn)行單爐自動(dòng)升溫，待爐溫正常后逐步將上吹放空取消，吹凈加上，直至造氣爐正常運(yùn)行。

(2)如因工藝操作造成造氣爐吹翻而形成風(fēng)洞或塌方，可迅速補(bǔ)炭以增加炭層高度。根據(jù)情況需要取消吹凈，縮短吹風(fēng)時(shí)間，采取慢慢養(yǎng)爐方式使造氣爐爐況逐步恢復(fù)正常；情況嚴(yán)重時(shí)，可采取上吹放空措施。

(3)當(dāng)造氣爐出現(xiàn)爐況不穩(wěn)，嚴(yán)重結(jié)疤、結(jié)塊造成半水煤氣中氧含量較高時(shí)，可取消吹凈時(shí)間、縮短吹風(fēng)時(shí)間、加大單爐上吹蒸汽用量及提高爐條機(jī)轉(zhuǎn)速，待爐況恢復(fù)正常后，可恢復(fù)正常指標(biāo)；情況嚴(yán)重時(shí)，可采取上吹氣體放空措施。

(4)各班組定期對(duì)造氣爐小盲腸進(jìn)行排灰，杜絕因小盲腸排灰不暢而造成下行閥落不到位；加強(qiáng)設(shè)備巡檢，發(fā)現(xiàn)各閥起落不到位要及時(shí)查明原因，待處理正常后方可開(kāi)爐。根據(jù)停爐氧含量變化情況，有針對(duì)性地對(duì)個(gè)別造氣爐上加氮、吹風(fēng)閥、下吹蒸汽閥、下行煤氣閥進(jìn)行查漏，發(fā)現(xiàn)內(nèi)漏閥門應(yīng)及時(shí)更換；加強(qiáng)造氣爐閥檢(上吹加氮、吹風(fēng)閥、下行煤氣閥、煤總閥、總蒸)聯(lián)鎖保護(hù)，嚴(yán)禁取消運(yùn)行，可有效防止半水煤氣中氧含量突然升高而造成系統(tǒng)停車。

(5)利用油壓系統(tǒng)聯(lián)鎖(吹風(fēng)閥與下行煤氣聯(lián)鎖、上加氮閥與下吹蒸汽閥進(jìn)行聯(lián)鎖)，確保半水煤氣中氧含量穩(wěn)定。

(6)利用上吹蒸氣管道對(duì)各爐下行管道及吹風(fēng)管道進(jìn)行吹掃置換改造：①將原上吹蒸汽管道改至下行閥根部，使上吹蒸汽管道盡量靠近爐體端；②下行煤氣閥門裝配在下行小盲腸前方靠近爐體端；③從上吹蒸汽管引1條Φ108 mm管道，使上吹蒸汽閥到吹風(fēng)閥靠近爐體端，以便對(duì)吹風(fēng)閥至中灰倉(cāng)管道內(nèi)的空氣進(jìn)行置換反應(yīng)。

(7)爐底、灰箱等吹凈空氣死角措施：從二樓上吹蒸汽閥引出1條Φ108 mm蒸汽管道到爐體旁，然后分2路分別進(jìn)入兩側(cè)灰倉(cāng)，以便將灰倉(cāng)內(nèi)的空氣進(jìn)行置換反應(yīng)。

2016-03-17)