合成氨造氣自動加焦成功應用三周年總結

向 宏

（湖北新洋豐肥業股份有限公司合成氨廠，湖北 荊門 448150）

湖北新洋豐肥業股份有限公司合成氨廠年產合成氨150kt，有φ2650mm造氣爐14臺，采用烘干煤棒制氣。2009年10月，造氣車間引進河北長佳自動加焦技術，對14臺造氣爐全部進行技改并一次性驗收合格投運。至2013年1月，自動加焦系統運行正常，為公司的節能降耗和環保工作作出了巨大貢獻。下面我將湖北新洋豐合成氨廠自動加焦系統成功應用3周年的經驗作簡單的總結，借以與造氣同仁們分享交流。

1 自動加焦工藝流程簡述

2 自動加焦工作原理

2.1 加焦系統構成

自動加焦系統主要由加煤機控制器、造氣爐空程顯示、控制器及探焦器、儲煤倉、插板閥、圓盤閥、容煤筒、布料器、二次分布器、探焦器、油缸、運煤皮帶、振動篩等構成，各構件型號規格參數如下：

加焦機型號 CJ／JF850—Z4RD—C4C

加煤機控制器型號 CJ／KZJ03—01

造氣爐空程顯示、控制器型號 CJ／TJQ06

皮帶規格 1?！?＃1000mm，4?！?＃800mm

皮帶及振動篩電機功率合計 141.5kW

分煤電動閘板 14個，單個電機功率0.75kW

儲煤倉容積 2.5t烘干煤棒

2.2 工作原理

運煤皮帶將型煤車間烘干煤棒運至各爐儲煤倉上部，經造氣中控室人工控制電動分煤閘板分煤至儲煤倉備用。造氣技術人員根據造氣爐負荷、發氣量及工藝需求等在加煤及控制器上設置造氣爐內炭層空程高度。固炭模式下運行時，加焦電磁閥在加煤機控制器輸出電信號的指揮下，在吹風或下吹階段（各廠根據實際情況選擇），先提圓盤閥，再提插板閥，煤棒在重力作用下進入容煤筒后，插板閥和圓盤閥相繼關閉，布料器提起，通過二次分布器的作用，煤棒進入造氣爐，加煤結束。每個循環加煤結束后，在空程控制、顯示器的信號指示下，探焦器自動對爐內炭層空程進行一次檢測，上次及本次檢測結果都以數字形式顯示在儀表上，當空程過低或過高時會自動聲光報警提示，加煤機控制器將根據探焦器測量的空程變化趨勢自動調整加焦插板閥開啟時間，控制單次加煤量，以維持空程的穩定；補料模式下運行時，操作人員可根據需要手動對造氣爐加煤和測量空程；若需停爐拉空炭層檢修造氣爐，主操可取消DCS中控電腦上的 “遠方”，自動加焦系統將停止加煤；探焦器測量炭層空程高度后，還會將測量結果輸入到中控電腦實時顯示，主操亦可根據需要自中控電腦啟動探焦器測量空程，查看空程變化記錄。

3 應用自動加焦技術的優點

3.1 利于床層阻力的均勻和穩定

未采用自動加焦時，造氣爐30～40min需人工加煤一次，加煤前炭層空程為1.4～1.6m，加煤后空程降到1.1～1.3m，有效炭層高度在加煤前的1.9～2.1m到加煤后的2.2～2.4m之間變化，變化幅度達0.3m。因為炭層隨著制氣的不斷進行而逐漸降低，導致床層阻力也不斷降低。加煤前有效炭層最低，床層阻力相應降到最低，加煤后的前幾個循環則相反，有效炭層最高，床層阻力亦達到最大。采用自動加焦后，造氣爐的空程穩定，有效炭層始終保持在2.3m左右，波動范圍不超過0.1m，還可用二次分布器調整爐面炭層分布，保證了造氣爐床層阻力的均勻和穩定。

3.2 利于氣化層和爐溫的穩定

因為人工停爐加煤而導致床層阻力的變化對氣化層的影響是不容小覷的。停爐加煤前，床層阻力最小，吹風效果達到最大化，可在較短時間內提高爐溫，使氣化層向上延伸變厚，溫度增高，因而此時蒸汽分解率最高，氣質氣量均佳；加煤后床層阻力劇增，吹風阻力亦相應增大，吹風效果最差，蒸汽分解率降至最低，氣質氣量均下降。加煤前和加煤后造氣爐上下行出口煤氣溫度降幅均達到150℃左右，且人工加煤每次入爐冷煤棒在1.55t左右，大量冷煤棒入爐需吸取較多熱量，同樣降低了造氣爐的熱效率；當入爐煤灰分超過24%時，造氣爐穿洞、扒爐現象嚴重，這些因素都給造氣爐的正常出力制造了重重障礙。采用自動加焦后，有效炭層基本維持不變，床層阻力相應均勻穩定，氣化層的位置、厚度、溫度基本恒定，上下行煤氣溫度呈兩條平行線。因每次加煤量僅85kg左右，加煤后，入爐煤棒吸收熱量較少，爐溫波動不會超過30℃；若入爐煤灰分在23%～32%范圍內波動，爐子能保持穩定——穩定的氣化層和高爐溫，為造氣爐的強化制氣奠定了堅實基礎。

3.3 利于系統及入爐蒸汽和空氣壓力、流量的穩定

造氣14臺爐共分四個單元，1＃、2＃爐為一單元，其余四爐為一單元。每隔30～40min造氣爐需停爐加煤一次，因此四個單元停爐加煤的造氣爐少時一臺，多時達到3臺（交接班時為滿足車間對炭層空程的考核此類現象尤其突出）；又因停爐都在吹風8s后進行，加煤一次需3～4min，一般情況下若開13臺爐，則制氣的造氣爐同時少了1～3臺，此階段系統蒸汽用量減少0.128～0.385t，蒸汽總管壓力可由0.25MPa急劇上升到0.28～0.50MPa，加煤結束后蒸汽用量迅速增加，總管壓力又急劇降至0.25MPa，蒸汽緩沖罐及入爐上下吹蒸汽壓力及流量隨之急劇變化；加煤爐吹風8s后停止，恰逢單元另一爐上吹加氮，此時吹風總管風壓較一爐加氮、一爐吹風情況下約高4kPa，加氮空氣流量亦相應增大——變化頻繁的蒸汽和空氣壓力及流量，對造氣爐的上下吹平衡和物料平衡影響巨大，進而影響到造氣爐的熱平衡，使爐況波動加劇，十分不利于制氣生產。

采用自動加焦技術后，造氣爐無需停爐加煤，加之2010年10月造氣自動下灰技改成功投運，造氣爐不停爐連續制氣已成現實，有效避免了人工停爐加煤對蒸汽和空氣系統的影響，確保了入爐蒸汽和空氣壓力和流量的穩定，噸氨蒸汽消耗降低15.83%，風機出力率提高了10.1%，使制氣生產中的“三大平衡”得以維持，爐況不再波動，保障了造氣爐的穩產高產。

3.4 提高了單爐發氣量和氣質

人工停爐加煤，13臺爐班產液氨170t，單爐班產僅13.08t。采用自動加焦工藝后，隨著工藝的不斷優化和設備的不斷更新，至2013年1月，11.25臺爐（11臺爐長開，1臺爐1個班補氣2h，在自動下灰的前提下）連續制氣，入爐煤灰分在22.38%時，班產液氨可達171.64t，單爐班產可達15.256t，比人工停爐加煤產氣量增加了16.64%?？紤]到入爐煤灰分變化頻繁因素，當灰分含量超過27%時，需開爐12臺，而低于27%時，則開爐只需11臺多，噸氨煤耗平均降低196.4kg，降幅達11.04%；半水煤氣氣質亦有顯著好轉，人工加煤和自動加焦前后氣體成分百分比對比見表1。

表1 人工加煤和自動加焦氣體成分對比 %

由上表可知，采用自動加焦工藝后，半水煤氣中有效氣體含量大幅上升，而需經過變換和銅洗工段處理的無用氣體含量則大幅下降。氣質的改善，在造氣爐產氣量增加的同時，變換工段的蒸汽消耗及銅洗工段的醋酸銅氨液消耗大幅降低，合成工段的放空氣量亦大幅減少，對全廠的節能降耗工作作出了巨大貢獻。

3.5 利于安全環保

采用自動加焦前，煤棒自烘干窯經皮帶運至二樓，再由二樓經溜斗放煤至一樓吊斗，電動葫蘆再將煤吊至三樓，副操在停爐閘煙囪閥后揭爐蓋加煤。煤棒在入吊斗和造氣爐期間，大量粉塵飄散至空氣中，頗有 “不識造氣真面目，只緣身在煙霧中”的無奈，對環境造成極大污染；副操加煤期間，常因煙囪閥動作過慢、主操誤操作、電動葫蘆斷電、閥門內漏等原因造成爐口爆鳴，導致加煤副操被燒燙傷，甚至還多次發生因電動葫蘆鋼絲繩斷吊斗自三樓墜至一樓的事故，極不利于全廠的安全環保。

采用自動加焦工藝后，煤棒中的絕大部分粉塵在烘干窯下料處、振動篩處、皮帶交接處被布袋除塵器吸走；加焦機運行3年，自插板閥至容煤筒，密封性能良好無泄漏，煤棒自儲煤倉到入爐過程亦屬全密封流程，極好地解決了粉塵污染環境的難題；全自動加煤，無需吊煤及揭爐蓋加煤操作，杜絕了燒燙砸傷事故發生，保障了工人的安全和健康。

3.6 降低了勞動強度，緩解了用工緊張局面

采用自動加焦工藝前，四個單元需三樓吊煤和一樓放煤副業隊女工8人，皮帶分煤女工2人，單元加煤副操7人；按一個班開爐13臺，每爐班加煤15吊計算，需吊煤和加煤共195吊。采用自動加焦后，無需吊煤和加煤，極大地減輕了操作人員的勞動強度；四個單元僅留副操2人，中控室分煤女工1名，減少工人14名，節省了82.3%的勞動力，緩解了用工緊張的局面。

4 經濟效益

4.1 節省蒸汽和煤棒

采用自動加焦工藝后，按年產液氨150kt計算，較人工停爐加煤，可節約煤29460t，若按每噸煤棒900元計算，共節約資金2651.4萬元；節約蒸汽41948t，若按每噸蒸汽100元計算，共節約資金419.48萬元。若按每班下灰5次，每次單爐下灰5min；每班加煤15吊，每次加煤3min計算，單就增加制氣時間計算，自動加焦每年可為公司節約資金共（2651.4＋419.48）×45÷70＝1974.14萬元。

4.2 節約工資支出

按合成氨廠2012年實際工人工資計算，副業隊女工月工資為1400元；男職工（副操）月工資為2300元，則采用自動加焦工藝后，按每年實際生產10個月計，每年公司可少支出工資：（1400×9＋2300×5）×10＝24.1萬元。

4.3 節約爐口填料費用

采用自動加焦前，由于爐蓋開關頻繁，爐蓋填料經常損壞，若不及時更換，大量蒸汽和煤氣泄漏，既污染環境，增加消耗，還嚴重威脅工人健康，每月因更換填料的費用在1200元左右；采用自動加焦后，加焦機及探焦器運行3年無泄漏，每月僅更換點火孔填料的費用350元左右，每年可為公司節約0.85萬元。

4.4 增加的設備維護、更換、檢修費用

1＃運煤皮帶每年更換一次，其余4條2～3年更換一次，加上全部加焦設備、振動篩的維護、檢修、保養等，每年平均費用不超過5萬元。

4.5 增加的電費

按每年開車10個月，開爐12臺，皮帶每月維護保養1h，分煤閘板每天耗電3kW·h計，每年需耗電1031881kW·h。按階梯電價均價0.4元／（kW·h）計算，全年增加電費41.28萬元。

4.6 經濟效益核算

采用自動加焦工藝后，每年可為公司節約資金為1952.81萬元，加上技改后因半水煤氣氣質的改善，后工段蒸汽、醋酸銅氨液等消耗大幅降低，以及對全廠安全、環保產生的效益，其綜合效益是不言而喻的。

5 采用自動加焦工藝需注意的問題

在使用自動加焦工藝的過程中，露出一些問題，需引起大家注意，現總結如下。

（1）防堵。當煤棒水分偏重，或爐溫過低，或采用下吹階段加煤時，插板閥、圓盤閥、容料筒下部處常有凝結稀煤疤塊附在器壁堵塞加煤通道，導致入爐煤棒量減少，炭層空程不穩；或者煤棒運輸途中夾入了塑料袋、木棍等雜物，在插板閥處堵塞，煤棒無法入爐。主操一旦發現爐溫和空程變化較大，應停爐檢查加焦各處閥門、容料筒等，查明原因，正確處理，以便迅速恢復生產。

（2）防插板閥插板脫落。2012年底，加焦機運行3年后，連續多爐出現因插板閥插板脫落導致煤棒無法入爐的事故，最后對全部插板閥進行了檢修，保障了加焦機的正常運行。

（3）防探焦器鏈條斷裂。主操經常發現中控電腦及造氣爐空程顯示器上炭層空程顯示為0.6，此類現象多因鏈條斷裂，探焦器無法探測空程高度所致。因此日常生產中我們應加強對探焦器的維護保養，杜絕類似現象的發生。鏈條斷裂后，應及時修復，避免造氣爐因無法加煤，空程變化而引起爐況波動。

6 結 語

自動加焦技術在湖北新洋豐合成氨已成功應用三周年，不僅在公司的安全、環保、節能減排降耗、提高工業自動化建設方面取得了輝煌成就，而且切實把中央關于 “將生態文明建設融入經濟建設”的重要指示落到了實處，為建設 “資源節約型、環境友好型”和諧社會，作出了非凡貢獻，或可為其他尚未采用自動加焦技術的合成氨企業所借鑒。