優化工藝 提高UGI煤氣爐產氣量

念吉紅

（云南云天化國際化工有限公司云峰分公司，云南宣威 655413）

優化工藝 提高UGI煤氣爐產氣量

念吉紅

（云南云天化國際化工有限公司云峰分公司，云南宣威 655413）

通過工藝流程分析，找出UGI型φ3000 mm煤氣爐生產中存在的問題，對工藝指標進行優化。結合生產實際情況進行調整和技改，提升氣化爐產氣能力。取得了較好的效果。

UGI型煤氣爐；工藝優化；技改；成效

云南云天化國際化工有限公司云峰分公司100kt／a合成氨裝置1972年投產，原產量40kt／a，1978年擴能改造后產量達到60 kt／a。采用焦炭間歇式氣化。1989年配套磷肥工程投建“六改十”工程，新增60 kt／a脫碳系統一套；2002年配合雙硝裝置投產新建80 kt／a脫碳裝置，2003年11月碳化裝置停產。至今是100 kt／a合成氨；20 kt／a粗甲。

分公司采用傳統的間歇式煤氣發生爐制取半水煤氣，作為生產NH3的原料氣。UGI型，φ3 000 mm煤氣爐，中氮流程。

1 工藝簡介

固定床間歇氣化法生產水煤氣過程是以焦炭為原料，周期循環操作。每一循環時間里具體分為五個階段：（1）吹風階段約37 s，（2）上吹階段約39 s，（3）下吹階段約56 s，（4）二上吹階段約12 s，（5）吹凈階段約6 s。

該控制系統是一個較復雜的時變、間歇、非線性、大滯后控制系統。故將該系統設計為串級控制。

造氣爐的工作方式分為開車、停車、正常造氣、升溫和制惰等五種方式。每臺造氣爐需要控制15個電磁閥。為了防止多臺爐同時進入吹風階段而引起爭風搶汽觀象，各臺爐之間必須進行吹風排隊順序控制。

2 情況分析

分公司NH3系統采用傳統的間歇式煤氣發生爐制取半水煤氣，作為生產NH3的原料氣。UGI型、φ3 000 mm煤氣爐，流程一直采用傳統的中氮流程。流程中設置有燃燒室、廢熱鍋爐、洗氣箱（內設置六瓣分布器）等。存在單爐流程長，死空間大，在轉化各階段制氣過程中蒸汽、煤氣損失量大等問題。由于洗氣箱的存在，又造成制氣阻力增大等缺點。傳統的中氮流程熱利用率低，下行煤氣顯熱沒有得到回收直接進入洗氣箱，導致洗滌水溫升高，煤氣溫度升高，影響壓縮機吸氣量。而且上行溫度高，廢鍋、夾套吸熱量大，熱損失大，燃料綜合利用率不到65%。由于以上問題及其氣化劑的波動等問題，導致UGIφ3 000 mm煤氣發生爐產氣量低，生產能力低。在2005年以前，開十一臺爐才能供七機生產。2005年以后，氣化爐實施了一系列技術改造和實行精料政策，產氣能力有所提高，實現了8臺爐供七機生產及復肥系統用氣，單爐產氣量由4 800 m3／h提高到6 570 m3／h，單爐產氨能力54～55 t／d。而中原地區使用UGIφ2 650 mm間歇式發生爐制氣的廠家，單爐產氣量達8 000 m3／h，單爐產氨能力達62～65 t／d。我廠與全國同行業先進水平相差甚遠，發生爐系統還有許多節能和提升產氣能力的潛力可挖掘。

3 工藝優化

3.1 修改指標

即增設一個指標，風帽頂上測溫點溫度控制在600～800℃。

3.2 上下行溫度調整

目前上行溫度400℃，下行溫度200℃，按以下方式逐步調整。

（1）逐漸控制為上行350℃，下行300℃；

（2）逐漸控制為上行300℃，下行300℃；

（3）逐漸控制為上行300℃，下行250℃；

（4）逐漸控制為上行250℃，下行250℃。

3.3 三個一操作法

（1）一個指標 氣化層下沿測溫點指示700 ±100℃；

（2）一個措施 在沒返碳的情況下，通過連續、均勻大拉爐條機，嚴格控制渣層在150～100 mm；

（3）一個手段 按需要隨時微調勤調上、下吹百分比，以穩定溫度在700±100℃，一秒一秒的加減上、下吹百分比，調適宜指標，使溫度穩定在700℃；此溫度（700～800℃）和爐條機聯鎖，基本上達到操作自動化。

3.4 確定爐子基礎溫度指標

按指標操作穩定，當達到爐況最好的時候，稍微提高下行煤氣溫度，觀察爐況。如果比傳統操作又有了好轉，這時候再看看氣化層下沿的測溫指示是多少度？就設定該爐溫為唯一的可靠基礎指標。每臺爐定每臺爐的基礎指標，不一定完全相同。

氣化層下沿溫度范圍在700～1 000℃為佳，謂之氣化層定位指標。

采用穩拉爐條機，控制穩定該溫度。當此溫度有下降趨勢，稍微加爐條機轉速；當此溫度略有上升時就及時減爐條機轉速。適當小幅度加減上下吹蒸汽百分比，穩定該溫度，不讓有大的波動。該溫度控制偏高一些為優，應由700℃—800℃—900℃—1 000℃，穩定在900±50℃，觀察爐況良好，成渣率高，無返碳，無細灰，無大塊，大多數為蜂窩狀，小碎渣塊，均勻，確定為基礎指標。提高該溫度，一是靠拉大爐條機，二是微減上吹。如發現有大塊，一定要先拉大爐條機，然后再酌情減1 s上吹，穩定之后，爐條機再恢復原來的速度，再做微調，穩住950± 50℃（或先穩900±50℃；800±50℃）。

4 提升氣化爐產氣能力的主要內容

4.1 氣化爐操作上的調整

在現有氣化爐工藝流程及高徑比前提下，適當提高發生爐炭層，目前在原有炭層高度上提高500～700 mm，增加蒸汽與爐內炭反應的接觸時間。并降低爐面溫度，使熱量盡量集中于氣化層，提高氣化層溫度。由于炭層提高后，氣化爐吹風氣阻力和制氣阻力會升高，采取將一次風閥開度由50扣增加到100扣（或全開），入爐蒸汽壓力提高到15～20 k Pa等可克服炭層提高后造成的影響。另外，將氣化爐循環時間由168 s縮短到154 s，有利于氣化層溫度的穩定，減少溫度的波動。

4.2 氣化爐實施降低制氣阻力改造

通過對氣化爐系統各點壓力的測量，中氮流程中氣化爐制氣阻力主要在洗氣箱外。原因主要是洗氣箱煤氣進口六瓣分布器插入箱體水中的尺寸太長，其目的是增加安全系數，防止氣柜煤氣倒入（中氮發生爐流程無單爐煤氣總閥，靠洗氣箱水封進行隔離）。根據計算，洗氣箱煤氣進口管插入水封的高度只需99 mm，而實際達到380～450 mm。同時洗氣箱煤氣進口處的六瓣分布器容易堵塞（主要是煤焦油結垢）等，造成制氣阻力更大。在上吹加氮制氣階段壓力達24～25．5 kPa，下吹制氣壓力達14～18 k Pa，與小氮流程相比高5～9 k Pa。因此，必須對氣化爐進行降低制氣阻力改造，改造的主要內容有以下：

（1）取消洗氣箱進口六瓣分布器，改為直筒代替，減少堵塞；

（2）洗氣箱主體水封高度由380～450 mm降低到200 mm；

（3）在洗氣箱進口管處增設Dg750油壓自動控制煤氣總閥，由尋優微機程序控制其開關。

改造后發生爐制氣阻力可降低3～4 k Pa，為提高氣化爐炭層操作創造有利的條件。

4.3 改造油壓控制系統，縮短閥門變向時間

油壓系統在2005年改造的基礎上再次進行優化改造。主要措施是增加油路伴熱系統，確保油溫、粘度和流速，使氣化爐在各階段的變換過程中減少怠滯時間，增加氣化爐制氣時間。克服因外界氣溫變化帶來的影響。

4.4 改造洗氣箱箱體斜插虹吸管，增大排水量

對氣化爐各爐洗氣箱箱體斜插吸水管進行加大改造，增加氣化爐由吹風階段轉入上吹制氣階段的排水量。盡一步降低制氣阻力，并使煤氣得到更有效的洗滌和降溫。

4.5 中氮氣化爐流程小氮化

主要內容是在上行煤氣管道上增設一自動油壓閥門，氣化爐上氣道由側出改為頂出，進一步提高氣化爐高徑比，為再次提高炭層操作創造條件。同時下行煤氣由直接進洗氣箱改為先進除塵器、廢熱鍋爐吸收熱量后再進洗氣箱洗滌。

實施中氮氣化爐流程小氮化改造后，氣化爐炭層高度可再提高800～1 200 mm操作，并可回收下行煤氣顯熱，每臺爐顯熱可產蒸汽0．2 t／h。噸氨蒸汽消耗可下降80～100 kg，可使洗氣箱出口水溫下降6．8℃，煤氣溫度下降5℃，并減少了氣化爐在各階段轉換過程中存在的“死空間”氣化爐煤氣及蒸汽量的損失。

4.6 氣化爐夾套內筒增設隔熱層

氣化爐內燃料層與夾套外筒接觸的一圈，溫度較低，只有180～210℃。由于形成的冷壁效應（或冷炭圈）使發生爐灰渣中返焦量增加，蒸汽分解率下降，O2含量升高，燃料的有效利用率降低，產氣量下降。改造的主要內容是在夾套內筒與高溫炭接觸的環壁上增設耐高溫耐磨陶瓷材料、阻熱襯板或耐磨隔熱涂料，阻止熱量的傳遞，使夾套內筒與高溫炭層接觸的溫度由180～210℃提高到800～900℃。

該技術目前國內已有部分氣化爐使用，但還沒有充分推廣，因此，目前該項技術改造還在咨詢、考查階段。

5 取得的成效

提升氣化爐產氣能力項目目標實現后，焦耗可降低到1350 kg／t以內，單爐氨生產強度達65 t／d，噸氨可降低焦耗50 kg，降低生產成本60元，每年節約生產成本720萬元，同時每年可以減少CO2排放量13 219 km3，折合為25 966 t，減少CO排放量3 011 km3，折合為3 764 t。

（1）發生爐開爐臺數由七臺供六機生產提升到六爐供六機及復肥系統用氣，實現單爐供單機的目標。

（2）氣化爐單爐產氣能力由6570～7280 m3／h提升到8 000～8 500 m3／h。

（3）氣化爐單爐合成氨生產強度由54～55 t／d提升到62～65 t／d。

（4）合成氨原焦耗下降到1 350 kg／t。

Increasing Syngas Production of UGI-Gasifier by Optimizing the Process

NIAN Ji-hong
（Yunfeng Branch of Yunnan Yuntianhua International Chemical Co．，Ltd．，Xuanwei Yunnan 655413，China）

By analyzsis of the process，identify problems in theφ3 000 UGI gasification operation，then optimize process parameters．The unit was revamped according to its actual operation，syngas production has been increased．Revamping effectis good．

UGI-gasifier；process optimization；revamp；effect

TQ113．26

B

1003-6490（2014）01-0036-03

2013-08-19

念吉紅（1970－），男，云南陸良人，工程師，在云峰分公司生產管理部從事生產現場管理。