造氣工段氧含量高的原因及應(yīng)對措施

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體積分數(shù)每增加0.1%時，催化劑層溫度升高6～8 ℃。若不將此熱量移出，會使變換催化劑失活，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(標態(tài))或耗有效氣體2 000 m3(標態(tài))計，半水煤氣中O2體積分數(shù)每降低0.1%時，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數(shù)>0.7%時，脫硫系統(tǒng)靜電除焦器控制柜自動起跳；如聯(lián)鎖系統(tǒng)未啟動而跳車，則會引起靜電除焦器發(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造氣爐投運初期，爐溫過低或蒸汽用量大，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、煤氣混合進入煤氣系統(tǒng)；②造氣系統(tǒng)負荷過大會造成炭層被吹翻，造氣爐爐況不穩(wěn)會造成爐內(nèi)炭層出現(xiàn)嚴重結(jié)疤、結(jié)塊，吹凈、上吹加氮階段的空氣部分走近路、未進行反應(yīng)燃燒就進入煤氣系統(tǒng)；③煤氣系統(tǒng)水封出現(xiàn)虹吸現(xiàn)象，形成負壓使空氣進入煤氣系統(tǒng)；④造氣爐內(nèi)氣化層或炭層過薄，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)時間過短，反應(yīng)不完全就進入煤氣系統(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入煤氣系統(tǒng)；②下吹蒸汽閥關(guān)閉不嚴或內(nèi)漏，上吹加氮或吹風(fēng)階段空氣經(jīng)下吹蒸汽閥、下吹管道直接進入上行煤氣管道；③下行煤氣閥關(guān)閉不嚴或內(nèi)漏，上吹加氮或吹風(fēng)階段的空氣經(jīng)下行管道、下行煤氣閥直接進入煤氣系統(tǒng)；④安全蝶閥、吹風(fēng)閥故障或關(guān)閉不嚴，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)、吹凈時存儲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6 m，容積為3.01 m3，吹風(fēng)時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，每個循環(huán)影響氣柜出口半水煤氣中氧體積分數(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設(shè)計容積為3 m3，每爐共2只灰倉，共計6 m3，灰倉中未置換凈的氧量為1.26 m3，則每個循環(huán)影響氣柜出口半水煤氣中氧體積分數(shù)0.025%。

3　應(yīng)對措施

(1)為了防止半水煤氣中氧含量過高，造氣爐停爐超1 h，可將吹凈時間取消，并將其時間加至吹風(fēng)時間上而延長吹風(fēng)時間。如停爐時間較長時，可加用上吹放空(即吹風(fēng)過后上吹階段前8 s所產(chǎn)生的煤氣進行放空)或者進行單爐自動升溫，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；情況嚴重時，可采取上吹放空措施。

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

(4)各班組定期對造氣爐小盲腸進行排灰，杜絕因小盲腸排灰不暢而造成下行閥落不到位；加強設(shè)備巡檢，發(fā)現(xiàn)各閥起落不到位要及時查明原因，待處理正常后方可開爐。根據(jù)停爐氧含量變化情況，有針對性地對個別造氣爐上加氮、吹風(fēng)閥、下吹蒸汽閥、下行煤氣閥進行查漏，發(fā)現(xiàn)內(nèi)漏閥門應(yīng)及時更換；加強造氣爐閥檢(上吹加氮、吹風(fēng)閥、下行煤氣閥、煤總閥、總蒸)聯(lián)鎖保護，嚴禁取消運行，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各爐下行管道及吹風(fēng)管道進行吹掃置換改造：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，以便對吹風(fēng)閥至中灰倉管道內(nèi)的空氣進行置換反應(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路分別進入兩側(cè)灰倉，以便將灰倉內(nèi)的空氣進行置換反應(yīng)。

2016-03-17)