再論半水煤氣中氧含量超標原因及處理

向 宏(湖北新洋豐合成氨廠 湖北荊門448150)

在合成氨生產中，半水煤氣中氧體積分數必須控制在0.5%以下；氧體積分數達到0.8%時，應減量生產；當其達到1.0%時，必須停車處理。因為半水煤氣中氧含量超標后，嚴重時(達到H2和CO氣體的爆炸極限)易與其中的H2和CO等氣體發生化學反應而引起爆炸，輕者也易導致變換、合成催化劑燒壞失去活性，造成巨大經濟損失等，后果都極其嚴重。

1 爐溫過低導致氧含量超標

2007年10月6日，湖北新洋豐合成氨廠造氣系統一單元4#造氣爐于0：30點火后加煤，經加氮提溫后轉入制惰提溫；3：35，該爐在空程(2.2 m)較正常值(2.0 m)低0.2 m、爐上溫度僅250 ℃(正常溫度310～320 ℃)的情況下倉促投運；運行25 min后，變換系統氧表顯示半水煤氣中氧體積分數不斷快速上升(由0.2%升至0.5%)，一單元洗滌塔處半水煤氣氧體積分數為0.8%；4：05，變換系統氧表顯示半水煤氣中氧體積分數0.6%時，一單元煤氣總管南側防爆板發生爆炸，一單元被迫緊急停車，造成全廠減量生產。

1.1 原因分析

停運4#造氣爐(采用人工手動加煤)后，打開爐蓋點火，發現爐口有蒸汽冒出，點火困難。點燃后檢查發現，爐內炭層極低，爐面的炭僅有不到30%區域有微弱燃燒的火苗。由于提溫時間過短、爐溫過低，未形成高溫、較厚的氣化層，吹風階段爐內的氧氣無法完全燃燒；即使在取消吹凈和加氮后，吹風時部分未完全燃燒的氧氣隨上行煤氣進入氣柜，導致半水煤氣中氧體積分數升高；4#造氣爐所產氧含量極高的上行煤氣進入一單元煤氣總管與一單元其他造氣爐生產的煤氣混合，達到了半水煤氣爆炸極限引發爆炸，造成一單元煤氣總管南側防爆板被炸裂。

1.2 處理措施

停運4#造氣爐，封一單元洗滌塔水封，切斷與其他單元煤氣連通，采用一單元另外2臺造氣爐(1#，2#和3#造氣爐任選2臺，此次選1#和3#造氣爐)制取的惰性氣體置換一單元煤氣總管氣體；置換合格后，停運1#和3#造氣爐，開啟1#和3#造氣爐煤氣總閥、安全閥，關閉上行煤氣閥。為保障下行煤氣管檢修安全，避免停爐后補焊下行煤氣管時有空氣進入發生爆炸，特在下行煤氣閥后安裝了Φ57 mm蒸汽管進行置換并保持正壓，蒸汽經下行煤氣管、上行煤氣閥進入單爐旋風除塵器后經煙囪放空。一單元煤氣總管防爆板炸裂后，可使用單元洗滌塔水封與其他單元煤氣系統隔絕，然后開啟造氣爐安全閥和煤氣總閥，關閉上行煤氣閥，用下行煤氣管置換蒸汽對單元煤氣總管進行置換，蒸汽從洗滌塔水封上部盲板拆開處放空；再用下行煤氣管置換蒸汽對煤氣總管保持正壓約5 min后，拆開洗滌塔水封上部盲板讓置換蒸汽放空。煤氣總管兩端防爆板(禁止動火)更換作業結束后，關閉1#和3#造氣爐安全閥和煤氣總閥，關閉下行煤氣管蒸汽置換閥，開啟上行煤氣閥，恢復1#和3#造氣爐至安全停車狀態，然后封閉洗滌塔水封上部盲板，排除洗滌塔水封內積水，恢復一單元水封正常溢流，再恢復一單元(1#，2#和3#)造氣爐正常生產；對4#造氣爐重新加煤提溫，待炭層高度和爐溫等均合格后投運，一單元的半水煤氣中氧含量未再上升。

2 誤操作導致氧含量超標

因造氣系統主要操作人員責任心不強、經驗不足等原因，往往發生誤操作，導致半水煤氣中氧體積分數超標。

2.1 吹風氣回收過多導致氧含量超標

2008年6月1日17:20，操作人員在控制氫氮比時，發現微機顯示半水煤氣的氫氮比超標。為快速將氫氮比降低至工藝指標范圍內，將5#造氣爐的吹風氣全部回收至氣柜；17:50，氣柜達到高限8 000 m3，且變換系統氧表顯示半水煤氣中氧體積分數略有上升；檢查爐況發現，5#造氣爐的吹風氣仍被全部回收，又造成半水煤氣的氫氮比偏低(說明：為迅速降低半水煤氣氫氮比，操作人員采用單爐吹風氣全部回收至氣柜的方法，微機上只需點擊“壓回收”即可，若不及時取消，則每個循環自動將吹風氣全部回收至氣柜)。

(1)原因分析:操作人員未及時根據半水煤氣的氫氮比變化規律來調節5#造氣爐的吹風氣氣量，回收至氣柜的吹風氣偏多，導致半水煤氣中氧含量升高、H2含量大幅下降，半水煤氣的氫氮比偏低。

(2)處理措施:立即停止回收5#造氣爐吹風氣，停運1臺造氣爐降低氣柜高度，取消1～2臺造氣爐上吹加氮；待氣柜高度降至5 000 m3時開1臺原為降低氣柜高度而停運的造氣爐；在半水煤氣的氫氮比上升時，逐步恢復1～2臺造氣爐上吹加氮，至氫氮比達到工藝指標。

2.2 爐面出現風洞導致氧含量跑高

2013年12月13日4:28，三單元半水煤氣中氧體積分數達到0.6%，操作人員發現10#造氣爐上行煤氣溫度陡升至480 ℃并居高不下；微機顯示爐內炭層空程由1.25 m驟降至1.48 m,該單元其余造氣爐爐溫正常。停運10#造氣爐并點火檢查，發現爐面中間穿洞至爐箅風帽處。

(1)原因分析：入爐煤棒灰分質量分數由21%猛升至25%，操作人員未及時加快爐條機轉速，灰渣層增厚，爐箅周圍阻力增大，吹風氣無法穿透炭層，直接從阻力較小的風帽上部突出，導致爐面中間出現風洞，經過風洞的吹風空氣未完全燃燒即進入煤氣系統，致使半水煤氣中氧含量升高。

(2)處理措施：用鐵鏟鏟除風洞周圍的紅疤，然后撥平爐面炭層并填實風洞；炭層過低，補加炭，使炭層高度合格后開爐；減吹風時間1 s，停爐條機8～10 min，然后在原有轉速的基礎上上調50 r/min。一般經30 min后可恢復正常，待爐溫及炭層空程正常后，方可恢復原工藝制氣。

2.3 爐條機控制不當致氧含量升高

2014年2月28日7:30，一單元1#造氣爐北灰倉下大量生棒。接班時，操作人員發現：1#造氣爐的炭層空程為1.65 m(正常1.25 m)，爐溫異常；自6:30至8：00，上行煤氣溫度由正常的310 ℃降至250 ℃后不再回升。對1#造氣爐點火插爐檢查發現：爐面炭層極低，北面炭層比南面更低，整個爐面呈南高北低斜坡狀；點火時，炭層火勢(燃燒程度、燃燒狀況)較弱；插爐輕松，爐內無疤。為了能使造氣爐恢復至正常爐況、防止半水煤氣中氧含量偏高，操作人員立即補炭至炭層和空程合格，然后采用制惰提溫；提溫期間，8:17又出現半水煤氣中氧含量快速上升的現象；8:19對1#造氣爐補炭并重新提溫合格后投入運行，變換氧表顯示自8:32起氧含量由0.53%逐漸下降至0.20%。

(1)原因分析：班產液氨171.5 t時，只需開11.5臺造氣爐，1#造氣爐為補氣爐；因斷斷續續停運1#造氣爐時間過長，1#造氣爐生產負荷較輕。2月28日5:45投運1#造氣爐時，1#造氣爐已停運4 h,操作人員未能及時合理調節爐條機的轉速，開爐即將轉速調至正常生產時的450 r/min；6:30， 1#造氣爐爐內北面炭層塌方，于是持續補炭，北灰倉停止下灰；7:30，北灰倉下灰時，北面炭層再次塌方，氣化層嚴重破壞，導致1#造氣爐炭層、爐溫均長時間偏低，加之空氣吹凈階段未取消，氧氣燃燒不完全，造成進入氣柜的半水煤氣中氧含量偏高；操作人員及時停爐并重新加炭、提溫，在1#造氣爐炭層及爐溫合格再次投運后，半水煤氣中氧含量下降至正常范圍。

(2)預防措施：造氣爐投運后，宜先取消吹凈和加氮，增加吹風時間；爐條機轉速必須根據炭層、空程變化來控制，依據先慢后快的原則，確保空程穩定，在建立較厚的、溫度較高的氣化層后，調整好熱平衡、物料平衡、上吹和下吹平衡(上、下吹蒸汽用量及時間平衡)，以維持爐內氣化層位置和溫度的穩定，方可建立良好的爐況，保證半水煤氣中氧含量不超標。

3 閥門關閉不到位致氧含量超標

2009年3月11日17:05，操作人員準備對一單元4#造氣爐下灰時，聽見爐底有輕微爆鳴聲，且一單元洗滌塔半水煤氣中氧體積分數達到0.50%(正常值為0.20%)。停爐檢查時發現，4#造氣爐下行煤氣閥沒有關閉，在空氣吹凈時爐底發生爆鳴。

一單元洗滌塔半水煤氣中氧體積分數達到0．50%(正常值為0．20%)。停爐檢查時發現，4#造氣爐下行煤氣閥沒有關閉，在空氣吹凈時爐底發生爆鳴。

3． 1 原因分析

更換了 4#造氣爐下行煤氣閥油缸后，新的十字頭上部的油缸活塞桿連桿比原來短10mm，致使下行煤氣閥關閉時閘板關不嚴;在空氣吹凈階段，空氣從該閥門進入下行煤氣管，與管中煤氣相遇后發生爆鳴; 在上吹加氮階段，部分空氣從下行煤氣閥進入煤氣系統，導致一單元半水煤氣中氧含量上升。

3．2 處理及預防措施

立即停爐更換十字頭上部的油缸活塞桿連桿，檢查并確認下行煤氣閥閘板關閉到位后再開爐。為防止再次發生此類事故，今后檢修閥門時應加大驗收力度，確保檢修后的閥門能正常工作;操作人員及巡檢人員應提高安全意識，發現半水煤氣中氧含量有上升趨勢時，應及時加強設備巡檢，爭取隱患被早發現、早處理。