造氣生產(chǎn)過程中氧含量的控制措施

張景濤

(陽煤集團(tuán)淄博齊魯?shù)谝换视邢薰?，山東淄博 255436)

半水煤氣中氧含量的控制是合成氨生產(chǎn)的最重要指標(biāo)和安全生產(chǎn)指標(biāo)，嚴(yán)格控制半水煤氣中的氧含量是煤氣生產(chǎn)過程中的一個重要環(huán)節(jié)。陽煤集團(tuán)淄博齊魯?shù)谝换视邢薰?以下簡稱齊魯一化)將半水煤氣中φ(O2)控制在≤0.5%，而對于丁辛醇裝置水煤氣中φ(O2)控制在≤0.2%?？紤]到氧含量對后序工段及安全生產(chǎn)的各方面影響，盡量降低氧含量是造氣生產(chǎn)過程中不變的目標(biāo)[1-2]。

齊魯一化現(xiàn)利用原料煤生產(chǎn)合格的半水煤氣作為合成氨的原料氣，同時利用原料煤生產(chǎn)丁辛醇所用的水煤氣。本文就生產(chǎn)原料氣中氧含量產(chǎn)生的原因、控制措施，以及對消耗方面的影響進(jìn)行分析和論述。

1 氧含量產(chǎn)生的原因分析

1.1 正常生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氧氣

(1) 在造氣爐上吹加氮階段產(chǎn)生氧含量

造氣爐在上吹階段都配有上吹加氮程序，制氣階段給蒸汽中加入空氣的目的主要是為了得到氮?dú)猓苽溥m宜的半水煤氣，同時也是為了給蒸汽與碳的反應(yīng)提供熱量。至于上吹煤氣含有的氧并不是空氣中的氧與碳燃燒不完全，因?yàn)樵鞖鉅t的氣化層溫度在1 200 ℃，當(dāng)氧與碳接觸時可迅速反應(yīng)，而爐內(nèi)四周水夾套與碳層接觸的周圍不到200 ℃，加氮空氣時有部分緊貼水夾套內(nèi)壁低溫環(huán)區(qū)的氧與碳未發(fā)生燃燒反應(yīng)進(jìn)入煤氣中[3-4]。

(2) 在造氣爐吹凈階段和吹風(fēng)階段吹風(fēng)回收產(chǎn)生氧含量

吹凈階段和吹風(fēng)回收階段產(chǎn)生的氧與上吹加氮產(chǎn)生的氧含量相同，主要是在造氣爐內(nèi)四周水夾套內(nèi)壁形成的，使未充分燃燒的氧殘留進(jìn)入煤氣中。

(3) 油壓自動閥門內(nèi)漏產(chǎn)生氧含量，主要包括吹風(fēng)閥的內(nèi)漏和下行閥的內(nèi)漏。

由于油壓蝶閥一般不能關(guān)閉嚴(yán)實(shí)，吹風(fēng)閥內(nèi)漏時，將會直接造成空氣吹入下行管，被下吹煤氣帶入氣柜。下行閥密封不嚴(yán)實(shí)，當(dāng)在造氣爐吹凈、吹風(fēng)階段時，造成微量空氣進(jìn)入下行管。當(dāng)下行三通管附近存在“死角”，吹風(fēng)時，“死角”被空氣填充；吹風(fēng)、上吹結(jié)束后，轉(zhuǎn)入下吹階段，這部分填充氣被下行氣帶入煤總閥后進(jìn)入氣柜。

(4) 其他設(shè)備密封不嚴(yán)。

上行閥、下行閥填料漏氣嚴(yán)重，造成空氣吸入。聯(lián)合廢熱鍋爐倒淋、洗氣塔倒淋在停爐時容易造成空氣吸入，開爐后直接將空氣帶入氣柜。

1.2 非正常狀況下產(chǎn)生的氧氣

(1) 造氣爐爐況不穩(wěn)定

主要表現(xiàn)在造氣爐氣化層不完整，出現(xiàn)偏移、吹翻、產(chǎn)生風(fēng)洞、爐內(nèi)結(jié)疤結(jié)塊等，使進(jìn)入造氣爐內(nèi)空氣中的氧沒有完全與碳發(fā)生反應(yīng)，而進(jìn)入煤氣系統(tǒng)。出現(xiàn)此類現(xiàn)象時，煤氣中氧含量會在造氣爐送氣時出現(xiàn)周期性循環(huán)大幅升高。當(dāng)出現(xiàn)此現(xiàn)象時應(yīng)及時判斷出來是哪臺造氣爐，根據(jù)實(shí)際情況及時消除疤塊或風(fēng)洞，必要時對該造氣爐進(jìn)行扒爐檢修處理。因此，保證造氣爐的爐況穩(wěn)定，在保證氧含量的指標(biāo)過程中起著非常重要的作用。

(2) 造氣爐設(shè)備出現(xiàn)故障

主要表現(xiàn)在閥門卡死不起不落的現(xiàn)象，即吹風(fēng)閥不落、上加氮閥不落、下行閥不落、煙囪閥不起、回收閥不起等。發(fā)生此類現(xiàn)象時空氣易走短路，未進(jìn)入造氣爐與碳發(fā)生反應(yīng)，而是直接進(jìn)入煤總管后再進(jìn)入氣柜，發(fā)生此類現(xiàn)象后造氣爐控制曲線將會發(fā)生較大變化，同時對發(fā)氣量、風(fēng)壓、油壓趨勢影響較大，此時操作人員必須根據(jù)趨勢變化迅速判斷確定查找故障造氣爐，并根據(jù)實(shí)際情況及時停爐檢查修理。

2 造氣生產(chǎn)過程中控制氧含量的措施

(1) 保持氣化層的穩(wěn)定，力求氣化均勻，不出現(xiàn)翻爐、結(jié)疤、風(fēng)洞等不穩(wěn)定因素。

(2) 確保下行閥和吹風(fēng)閥安全聯(lián)鎖、好用，不得出現(xiàn)同時不落現(xiàn)象。吹風(fēng)閥與下行閥密封良好，關(guān)閉時嚴(yán)密不漏氣，閥門達(dá)到使用周期時應(yīng)及時更換。

(3) 消除空氣“死角”，縮短下行閥與吹風(fēng)閥之間的距離，并采用蒸汽吹掃措施。改造后，吹風(fēng)閥都配置1根蒸汽管線，用于吹凈吹風(fēng)閥與下行管之間“死角”。

(4) 選擇合理的循環(huán)時間和吹凈時間。

(5) 對造氣生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的跑冒滴漏及時處理，包括漏點(diǎn)、閥門填料、下灰圓門等。

(6) 對于水夾套水冷壁所造成的氧含量，部分廠家及研究部門正在考慮增加阻熱襯板或耐熱磨陶瓷復(fù)合材料等措施以阻止熱量傳遞，使氣化層高溫碳不直接與水冷壁接觸，以達(dá)到降低氧含量的目的。

3 丁辛醇裝置水煤氣氧含量的控制措施

對于丁辛醇裝置水煤氣中φ(O2)≤0.2%的嚴(yán)格要求，在做到以上控制措施的基礎(chǔ)上，通過對造氣爐改造和程序設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)和達(dá)到指標(biāo)的控制，具體措施如下。

(1) 通過將上行管線分為吹風(fēng)上行和制氣上行兩路，有效實(shí)現(xiàn)吹風(fēng)與制氣氣體的分離，避免氣體混合而造成氧含量升高。

(2) 通過程序設(shè)計(jì)增加吹凈回收和上吹回收，將有可能造成氧含量升高的氣體成分回收到化肥系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)了降低氧含量的目的，同時達(dá)到控制有效氣體成分的目的。

(3) 增加閥檢，出現(xiàn)閥門不起或不落時自動報警或停爐。

(4) 增加風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖，當(dāng)出現(xiàn)風(fēng)機(jī)風(fēng)壓低于設(shè)定最低值時，造氣爐吹風(fēng)開始瞬間緊急停爐。

(5) 增加上行管阻力，通過阻力趨勢變化迅速發(fā)現(xiàn)造氣爐閥門不正常，查到原因并進(jìn)行及時處理。

(6) 在氣柜入口、出口分別加裝氧含量分析表，可快速確定哪個工段氧含量波動并查找原因，同時給后工序提前做出處理預(yù)留時間。

4 結(jié)語

經(jīng)過采取上述控制氧含量的措施及技術(shù)改造，在正常生產(chǎn)中，齊魯一化造氣生產(chǎn)過程中氧含量一直處于較低狀態(tài)，對提高造氣爐的發(fā)氣量、提高氣體質(zhì)量、降低消耗、保護(hù)后工序及整個系統(tǒng)的安全生產(chǎn)都具有重大意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 杜海燕.合成氨廠造氣工序節(jié)能降耗[J].煤炭與化工，2010，33(3)：74- 75.

[2] 李平.造氣工段節(jié)能降耗措施淺析[J].化肥工業(yè)，2011，38(6)：53- 55.

[3] 孫小飛.造氣半水煤氣中氧含量高的原因分析[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2012，38(2)：52- 53.

[4] 王國祥，鄒紅，馮文海，等.造氣工段技改措施[J].化肥工業(yè)，2001，28(2)：37- 39.