蒸汽遞減在造氣的成功運用

(湖北新洋豐合成氨廠，湖北 荊門 448150)

眾所周知，間歇式固定床制氣的關鍵是控制好造氣爐的“三大平衡”，即熱量平衡、物料平衡和上下吹平衡。在實際生產中，我們可以通過調整上下吹蒸汽用量和循環時間百分比來穩定氣化層的位置和厚度；通過調整自動加焦和自動下灰的量和頻率來達到物料的平衡，但間歇式制氣工藝先天的不足，決定了很難做到熱量的平衡。因為在制氣過程中，吹風只是其中很短的一個階段，吹風加吹凈時間只占總循環時間的22%～24%，而制氣時間則較長，占總循環時間的76%～78%。從上吹制氣開始，吹風和吹凈階段所儲存的熱量，逐漸被氣化反應消耗，至下吹階段后期，已無法為制氣提供充沛熱量。然而，自上吹階段開始，經下吹再到二次上吹，無論氣化層熱量是否充足，蒸汽始終以幾乎不變的壓力和流量進入氣化層，導致氣化層溫度和蒸汽分解率逐步降低，制氣后期大量蒸汽隨煤氣進入洗滌塔變成廢水，并帶走爐內大量熱量，造成蒸汽、煤棒、電能的浪費。尤其在強化制氣、強風短吹普遍推廣和運用的今天，如何做到制氣的熱量平衡，已成為造氣同仁們共同思考的問題。

當大家正為熱量平衡而苦思冥想、愁腸百結時，一項新的工藝悄然誕生——蒸汽遞減，其原理就是針對間歇式制氣熱量隨制氣過程的進行逐漸消耗而減少，相應逐漸減少入爐蒸汽壓力和流量，以滿足氣化反應的熱量平衡。

湖北新洋豐合成氨廠造氣車間，有φ2 650 mm造氣爐14臺，所用蒸汽由1臺45 t/h灰渣發電沸騰鍋爐和1臺35 t/h吹風氣潛熱回收鍋爐提供。2013年10月，利用大修之際，在一二單元1#～8#造氣爐實施了蒸汽遞減技改。經過近2個月的調試，已順利投運，并取得了可喜成果，班產172 t液氨由原來的長開13爐減少至11.5～12臺爐(隨季節氣溫變化加減爐)。下面就蒸汽遞減相關經驗稍作總結，供同仁們參考。

1 蒸汽遞減設備安裝調試

采用河北長佳液壓遞減技術。遞減閥為單插板液壓閥，安裝于單爐蒸汽總閥手輪前。在造氣中控室增加一控制柜，一顯示屏；造氣二樓自動下灰電磁閥站增加一電磁換向閥即可，前后費時兩天。2013年11月17日、24日兩次設備調試后，25日投運。

2 蒸汽遞減工藝調整

2.1 工藝參數調整

蒸汽遞減主要通過對上下吹上下限、前保持時間、提前動作時間等參數的調整來實現。為避免對造氣爐況造成大幅波動，蒸汽遞減工藝調整遵循循序漸進的原則進行。自2013年11月25日2014年1月19日，共經歷三次調整，參數調整情況見表1。

2.2 蒸汽遞減閥動作情況

以表1中2014.1.12～19參數設置為例，在中控電腦和電磁換向閥控制下，二上吹結束前1 s蒸汽遞減閥開啟度由100%降至上吹上限70%，經過前保持時間20 s后開始遞減，8次遞減后開啟度降至35%；上吹結束前1 s遞減閥開啟度升至下吹上限60%，下吹15 s后開始遞減，經8次遞減后開啟度降至30%；下吹結束前1 s遞減閥升至100%，二上吹結束前1 s降至上吹上限70%，如此周而復始自動運行。

表1 參數調整情況

3 蒸汽遞減效果

3.1 入爐蒸汽壓力對比

造氣四個單元蒸汽全部連通，因而各單元爐入爐蒸汽壓力沒有大的的差別。現以2014年1月12日未使用蒸汽遞減的12#爐和使用蒸汽遞減的2#爐入爐蒸汽壓力作對比(因單爐未安裝流量計，瞬時蒸汽流量無法統計)，見表2。

表2 使用蒸汽遞減蒸汽壓力對比MPa

由表2可知，蒸汽遞減可使入爐蒸汽壓力隨制氣的進行逐漸減少，幅度達0.06 MPa，而未用遞減工藝的爐子蒸汽壓力無大的變化。

3.2 蒸汽消耗對比

為檢驗蒸汽遞減效果，2014年1月9～11日停用了蒸汽遞減，12日恢復。現將1月10～11日未用遞減工藝和16～17日使用蒸汽遞減工藝時的氨產和蒸汽消耗作一對比，如表3。

3.3 半水煤氣氣質對比

2014年1月13日20：00及2014年1月17日0：30分別對使用蒸汽遞減工藝的一單元和未使用蒸汽遞減工藝的三單元洗滌塔半水煤氣各取樣一次，氣體成分分析對比見表4。

3.4 造氣爐參數對比

2014年1月10日、11日(取消蒸汽遞減)、16日、17日(恢復蒸汽遞減)每日12：00對一單元爐各參數采樣，如表5。

表3 使用蒸汽遞減的消耗對比 t

表4 半水煤氣成分對比

3.5 煤耗對比

2014年1月17日11：25，分別對一單元、三單元(均使用500風機)爐灰渣取樣分析，一單元蒸汽遞減爐灰渣疤塊均勻，細灰少，灰渣含碳量較三單元平均低1.5%；1月16、17日長開7臺蒸汽遞減爐時與1月10、11日未開蒸汽遞減爐對比，噸氨煤耗平均降低27 kg。

表5 爐子參數對比

3.6 爐況及發氣量對比

2014年1月10～11日取消蒸汽遞減工藝后，一二單元爐多次出現爐面靠夾套邊穿洞現象，爐條機稍快則氣化層下移，灰倉溫度迅速上漲，稍慢則灰渣層增厚氣化層上移，爐況波動大；1月12日恢復蒸汽遞減后爐況逐漸穩定，且在入爐煤煤質不變的情況下，較未用蒸汽遞減每班少開爐2臺時。

4 總 結

通過對比我們發現，運用蒸汽遞減工藝后，半水煤氣氣質得以改善，CO2含量降低約0.2%，有效氣體含量CO+H2上升約2%；吹風時間減少1 s，延長了制氣時間；造氣爐上下溫均上漲且波動幅度減少約10 ℃，證明蒸汽遞減可使氣化層增厚，溫度上升且蓄熱能力增強；在減少吹風時間的基礎上，爐條機轉速有所增加，證明造氣爐負荷明顯增重；即使在因限產未滿負荷生產，僅保證長開蒸汽遞減爐7臺的情況下，每天平均可節約蒸汽113.5 t，蒸汽遞減爐每臺每天可節約蒸汽16.2 t，節約煤棒1 990 kg；若長開8臺蒸汽遞減爐，每年生產10個月，可節約蒸汽并減少廢水排放38 880 t，節約煤棒4 776 t，按蒸汽100元/t、煤棒900元/t計算，年節約資金合計818.64萬元。

蒸汽遞減技改投資省、安裝簡單快捷，見效快。它科學地破解了間歇式制氣熱量平衡難以保障和維持的難題，有利于造氣爐況的穩定，提高了單爐發氣量，改善了半水煤氣氣質，提高了蒸汽分解率，降低了噸氨成本，不失為當今大力加強生態社會建設的新形勢下，推動合成氨企業節能減排的新方法，值得推廣和運用。