造氣生產過程中氧含量的控制措施

張景濤

(陽煤集團淄博齊魯第一化肥有限公司，山東淄博 255436)

半水煤氣中氧含量的控制是合成氨生產的最重要指標和安全生產指標，嚴格控制半水煤氣中的氧含量是煤氣生產過程中的一個重要環節。陽煤集團淄博齊魯第一化肥有限公司(以下簡稱齊魯一化)將半水煤氣中φ(O2)控制在≤0.5%，而對于丁辛醇裝置水煤氣中φ(O2)控制在≤0.2%。考慮到氧含量對后序工段及安全生產的各方面影響，盡量降低氧含量是造氣生產過程中不變的目標[1-2]。

齊魯一化現利用原料煤生產合格的半水煤氣作為合成氨的原料氣，同時利用原料煤生產丁辛醇所用的水煤氣。本文就生產原料氣中氧含量產生的原因、控制措施，以及對消耗方面的影響進行分析和論述。

1 氧含量產生的原因分析

1.1 正常生產過程中產生的氧氣

(1) 在造氣爐上吹加氮階段產生氧含量

造氣爐在上吹階段都配有上吹加氮程序，制氣階段給蒸汽中加入空氣的目的主要是為了得到氮氣，制備適宜的半水煤氣，同時也是為了給蒸汽與碳的反應提供熱量。至于上吹煤氣含有的氧并不是空氣中的氧與碳燃燒不完全，因為造氣爐的氣化層溫度在1 200 ℃，當氧與碳接觸時可迅速反應，而爐內四周水夾套與碳層接觸的周圍不到200 ℃，加氮空氣時有部分緊貼水夾套內壁低溫環區的氧與碳未發生燃燒反應進入煤氣中[3-4]。

(2) 在造氣爐吹凈階段和吹風階段吹風回收產生氧含量

吹凈階段和吹風回收階段產生的氧與上吹加氮產生的氧含量相同，主要是在造氣爐內四周水夾套內壁形成的，使未充分燃燒的氧殘留進入煤氣中。

(3) 油壓自動閥門內漏產生氧含量，主要包括吹風閥的內漏和下行閥的內漏。

由于油壓蝶閥一般不能關閉嚴實，吹風閥內漏時，將會直接造成空氣吹入下行管，被下吹煤氣帶入氣柜。下行閥密封不嚴實，當在造氣爐吹凈、吹風階段時，造成微量空氣進入下行管。當下行三通管附近存在“死角”，吹風時，“死角”被空氣填充；吹風、上吹結束后，轉入下吹階段，這部分填充氣被下行氣帶入煤總閥后進入氣柜。

(4) 其他設備密封不嚴。

上行閥、下行閥填料漏氣嚴重，造成空氣吸入。聯合廢熱鍋爐倒淋、洗氣塔倒淋在停爐時容易造成空氣吸入，開爐后直接將空氣帶入氣柜。

1.2 非正常狀況下產生的氧氣

(1) 造氣爐爐況不穩定

主要表現在造氣爐氣化層不完整，出現偏移、吹翻、產生風洞、爐內結疤結塊等，使進入造氣爐內空氣中的氧沒有完全與碳發生反應，而進入煤氣系統。出現此類現象時，煤氣中氧含量會在造氣爐送氣時出現周期性循環大幅升高。當出現此現象時應及時判斷出來是哪臺造氣爐，根據實際情況及時消除疤塊或風洞，必要時對該造氣爐進行扒爐檢修處理。因此，保證造氣爐的爐況穩定，在保證氧含量的指標過程中起著非常重要的作用。

(2) 造氣爐設備出現故障

主要表現在閥門卡死不起不落的現象，即吹風閥不落、上加氮閥不落、下行閥不落、煙囪閥不起、回收閥不起等。發生此類現象時空氣易走短路，未進入造氣爐與碳發生反應，而是直接進入煤總管后再進入氣柜，發生此類現象后造氣爐控制曲線將會發生較大變化，同時對發氣量、風壓、油壓趨勢影響較大，此時操作人員必須根據趨勢變化迅速判斷確定查找故障造氣爐，并根據實際情況及時停爐檢查修理。

2 造氣生產過程中控制氧含量的措施

(1) 保持氣化層的穩定，力求氣化均勻，不出現翻爐、結疤、風洞等不穩定因素。

(2) 確保下行閥和吹風閥安全聯鎖、好用，不得出現同時不落現象。吹風閥與下行閥密封良好，關閉時嚴密不漏氣，閥門達到使用周期時應及時更換。

(3) 消除空氣“死角”，縮短下行閥與吹風閥之間的距離，并采用蒸汽吹掃措施。改造后，吹風閥都配置1根蒸汽管線，用于吹凈吹風閥與下行管之間“死角”。

(4) 選擇合理的循環時間和吹凈時間。

(5) 對造氣生產過程中出現的跑冒滴漏及時處理，包括漏點、閥門填料、下灰圓門等。

(6) 對于水夾套水冷壁所造成的氧含量，部分廠家及研究部門正在考慮增加阻熱襯板或耐熱磨陶瓷復合材料等措施以阻止熱量傳遞，使氣化層高溫碳不直接與水冷壁接觸，以達到降低氧含量的目的。

3 丁辛醇裝置水煤氣氧含量的控制措施

對于丁辛醇裝置水煤氣中φ(O2)≤0.2%的嚴格要求，在做到以上控制措施的基礎上，通過對造氣爐改造和程序設計來實現和達到指標的控制，具體措施如下。

(1) 通過將上行管線分為吹風上行和制氣上行兩路，有效實現吹風與制氣氣體的分離，避免氣體混合而造成氧含量升高。

(2) 通過程序設計增加吹凈回收和上吹回收，將有可能造成氧含量升高的氣體成分回收到化肥系統，不僅實現了降低氧含量的目的，同時達到控制有效氣體成分的目的。

(3) 增加閥檢，出現閥門不起或不落時自動報警或停爐。

(4) 增加風機聯鎖，當出現風機風壓低于設定最低值時，造氣爐吹風開始瞬間緊急停爐。

(5) 增加上行管阻力，通過阻力趨勢變化迅速發現造氣爐閥門不正常，查到原因并進行及時處理。

(6) 在氣柜入口、出口分別加裝氧含量分析表，可快速確定哪個工段氧含量波動并查找原因，同時給后工序提前做出處理預留時間。

4 結語

經過采取上述控制氧含量的措施及技術改造，在正常生產中，齊魯一化造氣生產過程中氧含量一直處于較低狀態，對提高造氣爐的發氣量、提高氣體質量、降低消耗、保護后工序及整個系統的安全生產都具有重大意義。

參考文獻

[1] 杜海燕.合成氨廠造氣工序節能降耗[J].煤炭與化工，2010，33(3)：74- 75.

[2] 李平.造氣工段節能降耗措施淺析[J].化肥工業，2011，38(6)：53- 55.

[3] 孫小飛.造氣半水煤氣中氧含量高的原因分析[J].化工設計通訊，2012，38(2)：52- 53.

[4] 王國祥，鄒紅，馮文海，等.造氣工段技改措施[J].化肥工業，2001，28(2)：37- 39.