多噴嘴對(duì)置式氣化爐在線倒?fàn)t經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

李 玥，肖遠(yuǎn)志，李紅生

(宜昌星興藍(lán)天科技有限公司， 湖北宜昌 443000)

宜昌星興藍(lán)天科技有限公司(簡(jiǎn)稱星興公司)40萬(wàn)t/a合成氨項(xiàng)目氣化技術(shù)采用四噴嘴對(duì)置式新型氣化爐技術(shù)，建設(shè)2臺(tái)氣化爐，設(shè)計(jì)壓力為6.5 MPa，采用1開(kāi)1備的運(yùn)行模式。該氣化裝置于2021年5月建成投產(chǎn)，其中，氣化爐A爐運(yùn)行了2個(gè)周期，氣化爐B爐正處于第2個(gè)運(yùn)行周期中。前期氣化爐A爐、B爐倒?fàn)t時(shí)恰逢廠區(qū)其他故障或系統(tǒng)性檢修，因此均為停爐后倒換。2022年2月，氣化爐A爐運(yùn)行倒換B爐的過(guò)程成功實(shí)現(xiàn)了在線倒?fàn)t，減少了對(duì)下游工段的影響。筆者對(duì)該在線倒?fàn)t的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。

1 裝置概況

截至2022年2月，星興公司氣化爐A爐在本周期內(nèi)已運(yùn)行超過(guò)2個(gè)月，由于煤質(zhì)波動(dòng)較大，造成氣化爐燒嘴室掛渣，燒嘴室段壁溫上漲，最高實(shí)測(cè)溫度達(dá)到280 ℃，存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)[1]，此時(shí)，氣化爐B爐的備爐工作已經(jīng)結(jié)束。在氣化爐A爐燒嘴室異常后緊急啟動(dòng)氣化爐B爐烘爐，烘爐期間氣化爐A爐監(jiān)控運(yùn)行，倒?fàn)t工作迫在眉睫。由于全系統(tǒng)無(wú)其他異常，所以在線倒?fàn)t是最佳的切換方式。

星興公司配套的空分裝置設(shè)計(jì)能力余量較小，氣化爐在線倒?fàn)t需要降低運(yùn)行爐負(fù)荷，騰出氧氣余量以供備爐建立開(kāi)工流量。因此，針對(duì)該項(xiàng)目的氣化爐在線倒?fàn)t不能完全實(shí)現(xiàn)無(wú)波動(dòng)；同時(shí)，為了盡可能降低對(duì)下游工段的影響，在操作水平方面要求較高。

2 在線倒?fàn)t方案制定

當(dāng)氣化爐B爐烘爐時(shí)間確定后，2022年2月11日14：50：00氣化爐A爐降負(fù)荷至70%，系統(tǒng)壓力降至4.6 MPa。氣化爐B爐B1/B2燒嘴建立開(kāi)工氧氣、煤漿流量后投料，系統(tǒng)壓力升至4.6 MPa，粗煤氣出口溫度升至190 ℃以上向系統(tǒng)并氣；同時(shí)，逐步打開(kāi)氣化爐A爐背壓放空閥，保證變換入口粗煤氣體積流量小于5 000 m3/h。氣化爐B爐B1/B2燒嘴并氣成功后，繼續(xù)稍降A(chǔ)1/A2燒嘴負(fù)荷后拍停，并快速關(guān)閉氣化爐A爐背壓放空閥，同樣保證變換入口粗煤氣體積流量小于5 000 m3/h。氣化爐B爐B3/B4燒嘴建立開(kāi)工氧氣、煤漿流量，進(jìn)行聯(lián)投；同時(shí)，根據(jù)變換氣量緩慢調(diào)整氣化爐B爐背壓放空閥，保證變換入口粗煤氣體積流量小于5 000 m3/h。氣化爐A爐稍降A(chǔ)3/A4燒嘴負(fù)荷后拍停，迅速關(guān)小氣化爐B爐背壓放空閥，確保系統(tǒng)壓力、氣量穩(wěn)定，關(guān)閉氣化爐A爐出工段閥。氣化爐B爐逐漸提升至100%負(fù)荷優(yōu)化運(yùn)行，調(diào)整磨煤機(jī)與系統(tǒng)相匹配負(fù)荷。氣化爐A爐進(jìn)行停車工藝處理。

3 倒?fàn)t過(guò)程實(shí)施

實(shí)際在線倒?fàn)t的過(guò)程基本按照方案步驟執(zhí)行：(1)氣化爐A爐70%負(fù)荷并降壓運(yùn)行；(2)氣化爐B爐第1對(duì)燒嘴投料；(3)氣化爐B爐升壓并氣；(4)氣化爐A爐第1對(duì)燒嘴拍停；(5)氣化爐B爐第2對(duì)燒嘴聯(lián)投；(6)氣化爐A爐第2對(duì)燒嘴拍停。

實(shí)際在線倒?fàn)t過(guò)程中，系統(tǒng)壓力為5.4 MPa，未降至4.6 MPa，因此對(duì)氣化爐B爐第2對(duì)燒嘴帶壓聯(lián)投的要求較高；另外，氣化爐B爐第1對(duì)燒嘴投料后應(yīng)后工段要求，提前進(jìn)行了并氣，并氣時(shí)粗煤氣出口溫度未達(dá)190 ℃。整個(gè)倒?fàn)t耗時(shí)3 h，過(guò)程比較順利。

4 存在的問(wèn)題

4.1 倒?fàn)t時(shí)系統(tǒng)壓力過(guò)高

基于空分裝置能力考慮，該氣化裝置在線倒?fàn)t必須降至70%負(fù)荷實(shí)現(xiàn)。根據(jù)氣化爐壓力負(fù)荷曲線確定該負(fù)荷下系統(tǒng)正常壓力應(yīng)控制在4.6 MPa，而應(yīng)后工段要求，實(shí)際在線倒?fàn)t壓力為5.4 MPa，最高時(shí)達(dá)到5.5 MPa，系統(tǒng)短時(shí)間處于相對(duì)低負(fù)荷運(yùn)行，對(duì)氣化爐運(yùn)行影響有限。該裝置過(guò)往帶壓聯(lián)投經(jīng)歷最高壓力為5.0 MPa，此次B爐第2對(duì)燒嘴帶壓聯(lián)投壓力達(dá)到5.4 MPa；聯(lián)投壓力過(guò)高，對(duì)高壓煤漿泵運(yùn)行帶來(lái)一定挑戰(zhàn)，在建立流量升壓時(shí)，煤漿壓力波動(dòng)，聯(lián)投前最高波動(dòng)到9.4 MPa，接近高壓煤漿泵跳車值，跳車風(fēng)險(xiǎn)較大[2]。因此，應(yīng)加強(qiáng)與后工段的協(xié)調(diào)，找到平衡點(diǎn)，在線倒?fàn)t或帶壓聯(lián)投時(shí)盡可能降低系統(tǒng)壓力。

4.2 備爐并氣溫度過(guò)低

氣化爐B爐第1對(duì)燒嘴投料后并氣，粗煤氣出口溫度僅達(dá)到150 ℃。并氣過(guò)程較為順利，但是由于氧量受限，負(fù)荷不高，溫度達(dá)不到，導(dǎo)致氣體不飽和，入變換的汽氣比過(guò)低，使變換工況受到一定影響。因此，應(yīng)在備爐第1對(duì)燒嘴投料后盡快提高負(fù)荷，繼續(xù)適當(dāng)降低運(yùn)行爐負(fù)荷，充分發(fā)揮空分裝置負(fù)荷。同時(shí)，加快推進(jìn)空分裝置后備氧系統(tǒng)的投用也可以緩解短期內(nèi)氧量緊張的情況，使備爐粗煤氣出口溫度盡量提高，達(dá)到并氣條件后再行并氣，減少對(duì)后工段的影響。

5 效益分析

此次在線倒?fàn)t耗時(shí)3 h，前后調(diào)整負(fù)荷3 h，倒?fàn)t期間負(fù)荷均按70%計(jì)算，影響液氨產(chǎn)量為90 t。

傳統(tǒng)的倒?fàn)t方式是將運(yùn)行爐先停車，然后將備用爐投用。該方式將導(dǎo)致氨合成裝置切氣，倒?fàn)t時(shí)間從運(yùn)行爐停車到倒?fàn)t后加滿負(fù)荷，影響時(shí)間長(zhǎng)達(dá)24 h，系統(tǒng)平均負(fù)荷最高按50%計(jì)算，至少影響液氨產(chǎn)量為600 t[3-4]。

對(duì)比在線倒?fàn)t和傳統(tǒng)倒?fàn)t，在線倒?fàn)t可減少液氨產(chǎn)量損失510 t，同時(shí)大大降低粗煤氣放空量，降低原料消耗。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于常規(guī)設(shè)置2開(kāi)1備的氣化裝置，備爐投料升壓后逐步并入系統(tǒng)，同時(shí)需要停車的氣化爐逐步退出，可完全實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)影響最小的無(wú)波動(dòng)倒?fàn)t。而對(duì)于1開(kāi)1備的氣化裝置，要做到無(wú)波動(dòng)倒?fàn)t，除了受配套空分裝置能力限制外，高壓力下的帶壓聯(lián)投風(fēng)險(xiǎn)也較大。因此，制定了具有自主特色的在線倒?fàn)t方案，并成功實(shí)施。該在線倒?fàn)t方案為系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。在線倒?fàn)t的成功不僅能確保整個(gè)合成氨生產(chǎn)裝置的運(yùn)行穩(wěn)定，而且有著十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益。