氨分解爐點火故障的原因分析及對策

趙春輝

（寶鋼集團八鋼公司安全監督部，新疆烏魯木齊 830022）

1 前言

2010年9月八鋼焦化老區新建氨分解系統投產，此系統煤氣和空氣以及氨汽均采用三閥組系統實現快速切斷，并且采用了遠程控制和多種連鎖關系，由于受蒸氨系統生產不正常的影響，氨分解系統穩定性差，經常發生點火故障。運行2年多來，通過對點火系統的分析和實驗，不斷總結和改進，提出了一些改進措施，效果已得到驗證，生產趨于穩定。

2 氨分解生產工藝簡介

氨分解主要工藝流程圖如圖1，工藝技術指標如下：

氨汽處理能力：3.3 t/h；

催化床溫度：1100～1150℃；

氨分解率：99%；

焦爐煤氣用量：約2400 m3/h；

燃空比：1：4.3；

尾氣溫度：150～200℃；

煙囪吸力：約-150 Pa。

蒸氨塔頂部的氨汽在調節閥的分配下，通過保溫管道進入氨分解爐，在催化劑的作用下分解成氮氣和氫氣，廢氣經蒸氨廢水冷卻后由煙囪排入大氣。氨分解爐燃燒及點火用煤氣、空氣都設有切斷閥及調節閥，若出現煤氣壓力、空氣壓力過低等情況，氨分解爐燃燒器將自動聯鎖關閉。進入氨分解爐的氨汽，在催化劑和高溫作用下，氨汽中的氮化物進行還原分解，生成N2和H2以及CO，見圖2。其主要反應如下：

上述反應均為吸熱反應，為維持爐內高溫，必須向爐內通入焦爐煤氣和空氣，使其燃燒放出熱量，并通過控制煤氣量來調節爐溫。煤氣經煤氣增壓機增壓后進入氨分解爐，煤氣燃燒需要的空氣經空氣風機、空氣預熱器預熱至130℃進入氨分解爐。由氨分解爐產生的高溫尾氣進入爐氣冷卻器先用蒸氨廢水噴灑冷卻，然后進入冷卻塔用大量的蒸氨廢水進一步降溫冷卻到200℃左右，通過煙囪排入大氣，見圖1。

氨分解點火過程一般為：現場操作工接到中控“允許點火”的通知后，啟動點火柜上點火按鈕，將點火槍放入氨分解爐點火孔內，看到觀火孔內檢查爐內小火火焰，計算機氨分解控制面板上小火顯示燈亮說明點火成功。打開小火火焰監視器氮氣保護球閥。若15 s小火未著，程序將自動開啟用氮氣吹掃閥向氨分解爐爐膛吹掃25～30 s。

圖1 氨分解工藝流程示意圖

圖2 氨分解爐構造簡圖

3 導致點火故障的原因

3.1 點火噴頭堵塞的影響。由于氨分解加熱用煤氣直接從洗苯塔后采用DN200的管線長距離接入，長度大約400 m左右，且沒有保溫，冬季極易造成焦爐煤氣中的飽和水蒸汽及飽和萘、焦油霧、粉塵等大量析出，而點小火噴嘴處是煤氣釋放、壓力迅速降低的集中點，因此以上雜質常常大量積聚煤氣噴頭處，造成小火噴嘴堵塞。如圖3。

3.2 點火槍的插入位置及操作手法的影響。插入位置過淺，會導致點火槍打出的火花在點火導管內部熄滅；插入位置過深，易導致火花直接進入分解爐中部空間熄滅。只有火花就近打在小火煤氣噴嘴噴出的煤氣團上，才能點火成功。

3.3 煤氣三閥組的影響。三閥組由于操作錯誤、氣源失靈，閥片結垢，傳動機構動作不靈活等導致閥門開閉錯誤，開、閉執行不到位。如圖4。

圖3 發生堵塞的煤氣噴頭

圖4 被侵蝕的閥門

3.4 空氣、煤氣的壓力、流量設定比例關系的設置不合適。空氣、煤氣的壓力、流量設定過大或過小，均會影響小火點火的效果。壓力或流量過大，煤氣直接噴入分解爐中部，遠離打火點；壓力或流量過小，15 s內達不到燃燒比例和濃度。

3.5 氨分解爐頂部的壓力控制。氨分解爐頂部壓力過大，影響煤氣和空氣進入，壓力過小，甚至形成負壓，則易導致煤氣或熱空氣被迅速帶走。兩種情況均會導致點火失敗。

3.6 新疆冬季溫度較低，點火槍的電纜及火焰觀測器的電纜，在每次開、停機作業時，由于移動頻繁，極易發生外皮脆裂損毀，電纜易折斷，影響使用。

3.7 火焰監視器由于檢修等原因，再安裝時，接線裝反；由于火焰監測器靠近分解爐頂部，在分解爐內部發生竄漏或內部壓力控制不好的情況下，爐頂局部高溫易燒毀監視器及其電纜。

3.8 點火操作失誤。提前投入氨汽連鎖關系和催化床溫度連鎖關系及空氣、煤氣比例連鎖關系，導致點火無法成功。

4 采取的措施

（1）每次點火前先將點火噴嘴拆下清理，去掉噴頭上沾染的污物。

（2）由于點火槍插入深度、打火位置和空間的限制及火花噴濺的方向均可能影響到點火效果，因此在進行多次的縱向、橫向及旋轉調試，變化角度以后，對多次成功點火的位置用記號筆加以標注，作為今后點火操作的基準點。

（3）在每次檢修時，對各快速切斷閥和調節閥均進行同步維護。每次開、停工前后對相關管道進行吹掃。每次點火前對所有三閥組進行動作靈敏度和開、閉程度進行單閥逐個確認，之后再進行聯動確認。通過以上三個環節確保點火時各閥門方便靈活，正確聯動和執行到位。

（4）壓力、流量的經驗值。每次開工前，中控將煤氣增壓機前的旁通閥開度開至20%～30%左右，現場按比例同時開動煤氣增壓機進出口閥，確保煤氣增壓機平穩開啟。調節煤氣壓力自調閥，控制煤氣壓力25～26 kPa。調節空氣壓力自調閥，控制空氣壓力22～23 kPa。調節時盡量保證空氣壓力略大于煤氣壓力約2～3 kPa。煤氣流量設定在約300 m3/h，空氣流量設定在約1200 m3/h。

（5）點火期間，爐頂宜保持在300～500 Pa的微正壓。為此利用原氨分解爐燃燒器頂部的火焰觀測孔，安裝一個量程3000 Pa的壓力表，確保點火期間壓力不超過1000 Pa，同時觀察尾部煙囪的壓力吸力在-100～150 Pa之間。

（6）更換火焰觀測器及點火槍的電纜材質為耐低溫電纜。

（7）每次開工前確認接線情況，平時加強維護，對火焰觀測器的尾線和外殼加保溫層，予以隔熱保護。

（8）點火前，中控小煤氣三閥組連鎖投入，確認解除煤氣流量連鎖,比例取消，催化床溫度連鎖取消，氨汽連鎖取消，放散閥全開（去煙囪），進爐氨氣現場閥全關，大、小煤氣三閥組、氨氣三閥組全部處于關位，中控電腦上點火連鎖投入。確認“點火條件滿足”燈亮，點擊“點火允許”按鈕，通知現場操作工點小火。

5 實施后效果

采取以上措施后，氨分解點小火的故障問題基本得到解決，1次或2次即可點火成功。同時，將以上作業要點寫入作業指導書，并對中控和現場操作工加以培訓，固化為正確的作業行為，由此克服了職工中普遍存在的畏懼點火操作的情緒，縮短了故障停機后的開工時間。

6 今后的改進建議

（1）對煤氣整套管線加裝保溫，并在爬坡處、轉向處等多處設置排液點，方便冬季排液。

（2）在煤氣增壓機前設置一個旋風分離器，進一步分離焦爐煤氣中雜質。

（3）在氨汽入氨分解爐前加裝一個氣液分離器，進一步減少由于管道攜帶蒸汽或者由于壓力下降從氨汽中帶入氨分解爐的冷凝水，減少蒸氨工況不穩對氨分解的沖擊和損壞，以確保氨分解催化床溫度穩定，減少因此而造成的氨分解異常停機頻次。