再論半水煤氣中氧含量超標(biāo)原因及處理

向 宏(湖北新洋豐合成氨廠 湖北荊門448150)

在合成氨生產(chǎn)中，半水煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)必須控制在0.5%以下；氧體積分?jǐn)?shù)達(dá)到0.8%時(shí)，應(yīng)減量生產(chǎn)；當(dāng)其達(dá)到1.0%時(shí)，必須停車處理。因?yàn)榘胨簹庵醒鹾砍瑯?biāo)后，嚴(yán)重時(shí)(達(dá)到H2和CO氣體的爆炸極限)易與其中的H2和CO等氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起爆炸，輕者也易導(dǎo)致變換、合成催化劑燒壞失去活性，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失等，后果都極其嚴(yán)重。

1 爐溫過低導(dǎo)致氧含量超標(biāo)

2007年10月6日，湖北新洋豐合成氨廠造氣系統(tǒng)一單元4#造氣爐于0：30點(diǎn)火后加煤，經(jīng)加氮提溫后轉(zhuǎn)入制惰提溫；3：35，該爐在空程(2.2 m)較正常值(2.0 m)低0.2 m、爐上溫度僅250 ℃(正常溫度310～320 ℃)的情況下倉促投運(yùn)；運(yùn)行25 min后，變換系統(tǒng)氧表顯示半水煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)不斷快速上升(由0.2%升至0.5%)，一單元洗滌塔處半水煤氣氧體積分?jǐn)?shù)為0.8%；4：05，變換系統(tǒng)氧表顯示半水煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)0.6%時(shí)，一單元煤氣總管南側(cè)防爆板發(fā)生爆炸，一單元被迫緊急停車，造成全廠減量生產(chǎn)。

1.1 原因分析

停運(yùn)4#造氣爐(采用人工手動加煤)后，打開爐蓋點(diǎn)火，發(fā)現(xiàn)爐口有蒸汽冒出，點(diǎn)火困難。點(diǎn)燃后檢查發(fā)現(xiàn)，爐內(nèi)炭層極低，爐面的炭僅有不到30%區(qū)域有微弱燃燒的火苗。由于提溫時(shí)間過短、爐溫過低，未形成高溫、較厚的氣化層，吹風(fēng)階段爐內(nèi)的氧氣無法完全燃燒；即使在取消吹凈和加氮后，吹風(fēng)時(shí)部分未完全燃燒的氧氣隨上行煤氣進(jìn)入氣柜，導(dǎo)致半水煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)升高；4#造氣爐所產(chǎn)氧含量極高的上行煤氣進(jìn)入一單元煤氣總管與一單元其他造氣爐生產(chǎn)的煤氣混合，達(dá)到了半水煤氣爆炸極限引發(fā)爆炸，造成一單元煤氣總管南側(cè)防爆板被炸裂。

1.2 處理措施

停運(yùn)4#造氣爐，封一單元洗滌塔水封，切斷與其他單元煤氣連通，采用一單元另外2臺造氣爐(1#，2#和3#造氣爐任選2臺，此次選1#和3#造氣爐)制取的惰性氣體置換一單元煤氣總管氣體；置換合格后，停運(yùn)1#和3#造氣爐，開啟1#和3#造氣爐煤氣總閥、安全閥，關(guān)閉上行煤氣閥。為保障下行煤氣管檢修安全，避免停爐后補(bǔ)焊下行煤氣管時(shí)有空氣進(jìn)入發(fā)生爆炸，特在下行煤氣閥后安裝了Φ57 mm蒸汽管進(jìn)行置換并保持正壓，蒸汽經(jīng)下行煤氣管、上行煤氣閥進(jìn)入單爐旋風(fēng)除塵器后經(jīng)煙囪放空。一單元煤氣總管防爆板炸裂后，可使用單元洗滌塔水封與其他單元煤氣系統(tǒng)隔絕，然后開啟造氣爐安全閥和煤氣總閥，關(guān)閉上行煤氣閥，用下行煤氣管置換蒸汽對單元煤氣總管進(jìn)行置換，蒸汽從洗滌塔水封上部盲板拆開處放空；再用下行煤氣管置換蒸汽對煤氣總管保持正壓約5 min后，拆開洗滌塔水封上部盲板讓置換蒸汽放空。煤氣總管兩端防爆板(禁止動火)更換作業(yè)結(jié)束后，關(guān)閉1#和3#造氣爐安全閥和煤氣總閥，關(guān)閉下行煤氣管蒸汽置換閥，開啟上行煤氣閥，恢復(fù)1#和3#造氣爐至安全停車狀態(tài)，然后封閉洗滌塔水封上部盲板，排除洗滌塔水封內(nèi)積水，恢復(fù)一單元水封正常溢流，再恢復(fù)一單元(1#，2#和3#)造氣爐正常生產(chǎn)；對4#造氣爐重新加煤提溫，待炭層高度和爐溫等均合格后投運(yùn)，一單元的半水煤氣中氧含量未再上升。

2 誤操作導(dǎo)致氧含量超標(biāo)

因造氣系統(tǒng)主要操作人員責(zé)任心不強(qiáng)、經(jīng)驗(yàn)不足等原因，往往發(fā)生誤操作，導(dǎo)致半水煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)超標(biāo)。

2.1 吹風(fēng)氣回收過多導(dǎo)致氧含量超標(biāo)

2008年6月1日17:20，操作人員在控制氫氮比時(shí)，發(fā)現(xiàn)微機(jī)顯示半水煤氣的氫氮比超標(biāo)。為快速將氫氮比降低至工藝指標(biāo)范圍內(nèi)，將5#造氣爐的吹風(fēng)氣全部回收至氣柜；17:50，氣柜達(dá)到高限8 000 m3，且變換系統(tǒng)氧表顯示半水煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)略有上升；檢查爐況發(fā)現(xiàn)，5#造氣爐的吹風(fēng)氣仍被全部回收，又造成半水煤氣的氫氮比偏低(說明：為迅速降低半水煤氣氫氮比，操作人員采用單爐吹風(fēng)氣全部回收至氣柜的方法，微機(jī)上只需點(diǎn)擊“壓回收”即可，若不及時(shí)取消，則每個(gè)循環(huán)自動將吹風(fēng)氣全部回收至氣柜)。

(1)原因分析:操作人員未及時(shí)根據(jù)半水煤氣的氫氮比變化規(guī)律來調(diào)節(jié)5#造氣爐的吹風(fēng)氣氣量，回收至氣柜的吹風(fēng)氣偏多，導(dǎo)致半水煤氣中氧含量升高、H2含量大幅下降，半水煤氣的氫氮比偏低。

(2)處理措施:立即停止回收5#造氣爐吹風(fēng)氣，停運(yùn)1臺造氣爐降低氣柜高度，取消1～2臺造氣爐上吹加氮；待氣柜高度降至5 000 m3時(shí)開1臺原為降低氣柜高度而停運(yùn)的造氣爐；在半水煤氣的氫氮比上升時(shí)，逐步恢復(fù)1～2臺造氣爐上吹加氮，至氫氮比達(dá)到工藝指標(biāo)。

2.2 爐面出現(xiàn)風(fēng)洞導(dǎo)致氧含量跑高

2013年12月13日4:28，三單元半水煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)達(dá)到0.6%，操作人員發(fā)現(xiàn)10#造氣爐上行煤氣溫度陡升至480 ℃并居高不下；微機(jī)顯示爐內(nèi)炭層空程由1.25 m驟降至1.48 m,該單元其余造氣爐爐溫正常。停運(yùn)10#造氣爐并點(diǎn)火檢查，發(fā)現(xiàn)爐面中間穿洞至爐箅風(fēng)帽處。

(1)原因分析：入爐煤棒灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)由21%猛升至25%，操作人員未及時(shí)加快爐條機(jī)轉(zhuǎn)速，灰渣層增厚，爐箅周圍阻力增大，吹風(fēng)氣無法穿透炭層，直接從阻力較小的風(fēng)帽上部突出，導(dǎo)致爐面中間出現(xiàn)風(fēng)洞，經(jīng)過風(fēng)洞的吹風(fēng)空氣未完全燃燒即進(jìn)入煤氣系統(tǒng)，致使半水煤氣中氧含量升高。

(2)處理措施：用鐵鏟鏟除風(fēng)洞周圍的紅疤，然后撥平爐面炭層并填實(shí)風(fēng)洞；炭層過低，補(bǔ)加炭，使炭層高度合格后開爐；減吹風(fēng)時(shí)間1 s，停爐條機(jī)8～10 min，然后在原有轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)上上調(diào)50 r/min。一般經(jīng)30 min后可恢復(fù)正常，待爐溫及炭層空程正常后，方可恢復(fù)原工藝制氣。

2.3 爐條機(jī)控制不當(dāng)致氧含量升高

2014年2月28日7:30，一單元1#造氣爐北灰倉下大量生棒。接班時(shí)，操作人員發(fā)現(xiàn)：1#造氣爐的炭層空程為1.65 m(正常1.25 m)，爐溫異常；自6:30至8：00，上行煤氣溫度由正常的310 ℃降至250 ℃后不再回升。對1#造氣爐點(diǎn)火插爐檢查發(fā)現(xiàn)：爐面炭層極低，北面炭層比南面更低，整個(gè)爐面呈南高北低斜坡狀；點(diǎn)火時(shí)，炭層火勢(燃燒程度、燃燒狀況)較弱；插爐輕松，爐內(nèi)無疤。為了能使造氣爐恢復(fù)至正常爐況、防止半水煤氣中氧含量偏高，操作人員立即補(bǔ)炭至炭層和空程合格，然后采用制惰提溫；提溫期間，8:17又出現(xiàn)半水煤氣中氧含量快速上升的現(xiàn)象；8:19對1#造氣爐補(bǔ)炭并重新提溫合格后投入運(yùn)行，變換氧表顯示自8:32起氧含量由0.53%逐漸下降至0.20%。

(1)原因分析：班產(chǎn)液氨171.5 t時(shí)，只需開11.5臺造氣爐，1#造氣爐為補(bǔ)氣爐；因斷斷續(xù)續(xù)停運(yùn)1#造氣爐時(shí)間過長，1#造氣爐生產(chǎn)負(fù)荷較輕。2月28日5:45投運(yùn)1#造氣爐時(shí)，1#造氣爐已停運(yùn)4 h,操作人員未能及時(shí)合理調(diào)節(jié)爐條機(jī)的轉(zhuǎn)速，開爐即將轉(zhuǎn)速調(diào)至正常生產(chǎn)時(shí)的450 r/min；6:30， 1#造氣爐爐內(nèi)北面炭層塌方，于是持續(xù)補(bǔ)炭，北灰倉停止下灰；7:30，北灰倉下灰時(shí)，北面炭層再次塌方，氣化層嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致1#造氣爐炭層、爐溫均長時(shí)間偏低，加之空氣吹凈階段未取消，氧氣燃燒不完全，造成進(jìn)入氣柜的半水煤氣中氧含量偏高；操作人員及時(shí)停爐并重新加炭、提溫，在1#造氣爐炭層及爐溫合格再次投運(yùn)后，半水煤氣中氧含量下降至正常范圍。

(2)預(yù)防措施：造氣爐投運(yùn)后，宜先取消吹凈和加氮，增加吹風(fēng)時(shí)間；爐條機(jī)轉(zhuǎn)速必須根據(jù)炭層、空程變化來控制，依據(jù)先慢后快的原則，確?？粘谭€(wěn)定，在建立較厚的、溫度較高的氣化層后，調(diào)整好熱平衡、物料平衡、上吹和下吹平衡(上、下吹蒸汽用量及時(shí)間平衡)，以維持爐內(nèi)氣化層位置和溫度的穩(wěn)定，方可建立良好的爐況，保證半水煤氣中氧含量不超標(biāo)。

3 閥門關(guān)閉不到位致氧含量超標(biāo)

2009年3月11日17:05，操作人員準(zhǔn)備對一單元4#造氣爐下灰時(shí)，聽見爐底有輕微爆鳴聲，且一單元洗滌塔半水煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)達(dá)到0.50%(正常值為0.20%)。停爐檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，4#造氣爐下行煤氣閥沒有關(guān)閉，在空氣吹凈時(shí)爐底發(fā)生爆鳴。

一單元洗滌塔半水煤氣中氧體積分?jǐn)?shù)達(dá)到0．50%(正常值為0．20%)。停爐檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，4#造氣爐下行煤氣閥沒有關(guān)閉，在空氣吹凈時(shí)爐底發(fā)生爆鳴。

3． 1 原因分析

更換了 4#造氣爐下行煤氣閥油缸后，新的十字頭上部的油缸活塞桿連桿比原來短10mm，致使下行煤氣閥關(guān)閉時(shí)閘板關(guān)不嚴(yán);在空氣吹凈階段，空氣從該閥門進(jìn)入下行煤氣管，與管中煤氣相遇后發(fā)生爆鳴; 在上吹加氮階段，部分空氣從下行煤氣閥進(jìn)入煤氣系統(tǒng)，導(dǎo)致一單元半水煤氣中氧含量上升。

3．2 處理及預(yù)防措施

立即停爐更換十字頭上部的油缸活塞桿連桿，檢查并確認(rèn)下行煤氣閥閘板關(guān)閉到位后再開爐。為防止再次發(fā)生此類事故，今后檢修閥門時(shí)應(yīng)加大驗(yàn)收力度，確保檢修后的閥門能正常工作;操作人員及巡檢人員應(yīng)提高安全意識，發(fā)現(xiàn)半水煤氣中氧含量有上升趨勢時(shí)，應(yīng)及時(shí)加強(qiáng)設(shè)備巡檢，爭取隱患被早發(fā)現(xiàn)、早處理。