合成氨造氣自動(dòng)加焦成功應(yīng)用三周年總結(jié)

向 宏

（湖北新洋豐肥業(yè)股份有限公司合成氨廠，湖北 荊門 448150）

湖北新洋豐肥業(yè)股份有限公司合成氨廠年產(chǎn)合成氨150kt，有φ2650mm造氣爐14臺(tái)，采用烘干煤棒制氣。2009年10月，造氣車間引進(jìn)河北長(zhǎng)佳自動(dòng)加焦技術(shù)，對(duì)14臺(tái)造氣爐全部進(jìn)行技改并一次性驗(yàn)收合格投運(yùn)。至2013年1月，自動(dòng)加焦系統(tǒng)運(yùn)行正常，為公司的節(jié)能降耗和環(huán)保工作作出了巨大貢獻(xiàn)。下面我將湖北新洋豐合成氨廠自動(dòng)加焦系統(tǒng)成功應(yīng)用3周年的經(jīng)驗(yàn)作簡(jiǎn)單的總結(jié)，借以與造氣同仁們分享交流。

1 自動(dòng)加焦工藝流程簡(jiǎn)述

2 自動(dòng)加焦工作原理

2.1 加焦系統(tǒng)構(gòu)成

自動(dòng)加焦系統(tǒng)主要由加煤機(jī)控制器、造氣爐空程顯示、控制器及探焦器、儲(chǔ)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(yùn)煤皮帶、振動(dòng)篩等構(gòu)成，各構(gòu)件型號(hào)規(guī)格參數(shù)如下：

加焦機(jī)型號(hào) CJ／JF850—Z4RD—C4C

加煤機(jī)控制器型號(hào) CJ／KZJ03—01

造氣爐空程顯示、控制器型號(hào) CJ／TJQ06

皮帶規(guī)格 1?！?＃1000mm，4?！?＃800mm

皮帶及振動(dòng)篩電機(jī)功率合計(jì) 141.5kW

分煤電動(dòng)閘板 14個(gè)，單個(gè)電機(jī)功率0.75kW

儲(chǔ)煤倉容積 2.5t烘干煤棒

2.2 工作原理

運(yùn)煤皮帶將型煤車間烘干煤棒運(yùn)至各爐儲(chǔ)煤倉上部，經(jīng)造氣中控室人工控制電動(dòng)分煤閘板分煤至儲(chǔ)煤倉備用。造氣技術(shù)人員根據(jù)造氣爐負(fù)荷、發(fā)氣量及工藝需求等在加煤及控制器上設(shè)置造氣爐內(nèi)炭層空程高度。固炭模式下運(yùn)行時(shí)，加焦電磁閥在加煤機(jī)控制器輸出電信號(hào)的指揮下，在吹風(fēng)或下吹階段（各廠根據(jù)實(shí)際情況選擇），先提圓盤閥，再提插板閥，煤棒在重力作用下進(jìn)入容煤筒后，插板閥和圓盤閥相繼關(guān)閉，布料器提起，通過二次分布器的作用，煤棒進(jìn)入造氣爐，加煤結(jié)束。每個(gè)循環(huán)加煤結(jié)束后，在空程控制、顯示器的信號(hào)指示下，探焦器自動(dòng)對(duì)爐內(nèi)炭層空程進(jìn)行一次檢測(cè)，上次及本次檢測(cè)結(jié)果都以數(shù)字形式顯示在儀表上，當(dāng)空程過低或過高時(shí)會(huì)自動(dòng)聲光報(bào)警提示，加煤機(jī)控制器將根據(jù)探焦器測(cè)量的空程變化趨勢(shì)自動(dòng)調(diào)整加焦插板閥開啟時(shí)間，控制單次加煤量，以維持空程的穩(wěn)定；補(bǔ)料模式下運(yùn)行時(shí)，操作人員可根據(jù)需要手動(dòng)對(duì)造氣爐加煤和測(cè)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(yuǎn)方”，自動(dòng)加焦系統(tǒng)將停止加煤；探焦器測(cè)量炭層空程高度后，還會(huì)將測(cè)量結(jié)果輸入到中控電腦實(shí)時(shí)顯示，主操亦可根據(jù)需要自中控電腦啟動(dòng)探焦器測(cè)量空程，查看空程變化記錄。

3 應(yīng)用自動(dòng)加焦技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

3.1 利于床層阻力的均勻和穩(wěn)定

未采用自動(dòng)加焦時(shí)，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(dá)0.3m。因?yàn)樘繉与S著制氣的不斷進(jìn)行而逐漸降低，導(dǎo)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(yīng)降到最低，加煤后的前幾個(gè)循環(huán)則相反，有效炭層最高，床層阻力亦達(dá)到最大。采用自動(dòng)加焦后，造氣爐的空程穩(wěn)定，有效炭層始終保持在2.3m左右，波動(dòng)范圍不超過0.1m，還可用二次分布器調(diào)整爐面炭層分布，保證了造氣爐床層阻力的均勻和穩(wěn)定。

3.2 利于氣化層和爐溫的穩(wěn)定

因?yàn)槿斯ねt加煤而導(dǎo)致床層阻力的變化對(duì)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(fēng)效果達(dá)到最大化，可在較短時(shí)間內(nèi)提高爐溫，使氣化層向上延伸變厚，溫度增高，因而此時(shí)蒸汽分解率最高，氣質(zhì)氣量均佳；加煤后床層阻力劇增，吹風(fēng)阻力亦相應(yīng)增大，吹風(fēng)效果最差，蒸汽分解率降至最低，氣質(zhì)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(dá)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(dāng)入爐煤灰分超過24%時(shí)，造氣爐穿洞、扒爐現(xiàn)象嚴(yán)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(dòng)加焦后，有效炭層基本維持不變，床層阻力相應(yīng)均勻穩(wěn)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?jī)H85kg左右，加煤后，入爐煤棒吸收熱量較少，爐溫波動(dòng)不會(huì)超過30℃；若入爐煤灰分在23%～32%范圍內(nèi)波動(dòng)，爐子能保持穩(wěn)定——穩(wěn)定的氣化層和高爐溫，為造氣爐的強(qiáng)化制氣奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.3 利于系統(tǒng)及入爐蒸汽和空氣壓力、流量的穩(wěn)定

造氣14臺(tái)爐共分四個(gè)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(gè)單元停爐加煤的造氣爐少時(shí)一臺(tái)，多時(shí)達(dá)到3臺(tái)（交接班時(shí)為滿足車間對(duì)炭層空程的考核此類現(xiàn)象尤其突出）；又因停爐都在吹風(fēng)8s后進(jìn)行，加煤一次需3～4min，一般情況下若開13臺(tái)爐，則制氣的造氣爐同時(shí)少了1～3臺(tái)，此階段系統(tǒng)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(jié)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(fēng)8s后停止，恰逢單元另一爐上吹加氮，此時(shí)吹風(fēng)總管風(fēng)壓較一爐加氮、一爐吹風(fēng)情況下約高4kPa，加氮空氣流量亦相應(yīng)增大——變化頻繁的蒸汽和空氣壓力及流量，對(duì)造氣爐的上下吹平衡和物料平衡影響巨大，進(jìn)而影響到造氣爐的熱平衡，使?fàn)t況波動(dòng)加劇，十分不利于制氣生產(chǎn)。

采用自動(dòng)加焦技術(shù)后，造氣爐無需停爐加煤，加之2010年10月造氣自動(dòng)下灰技改成功投運(yùn)，造氣爐不停爐連續(xù)制氣已成現(xiàn)實(shí)，有效避免了人工停爐加煤對(duì)蒸汽和空氣系統(tǒng)的影響，確保了入爐蒸汽和空氣壓力和流量的穩(wěn)定，噸氨蒸汽消耗降低15.83%，風(fēng)機(jī)出力率提高了10.1%，使制氣生產(chǎn)中的“三大平衡”得以維持，爐況不再波動(dòng)，保障了造氣爐的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。

3.4 提高了單爐發(fā)氣量和氣質(zhì)

人工停爐加煤，13臺(tái)爐班產(chǎn)液氨170t，單爐班產(chǎn)僅13.08t。采用自動(dòng)加焦工藝后，隨著工藝的不斷優(yōu)化和設(shè)備的不斷更新，至2013年1月，11.25臺(tái)爐（11臺(tái)爐長(zhǎng)開，1臺(tái)爐1個(gè)班補(bǔ)氣2h，在自動(dòng)下灰的前提下）連續(xù)制氣，入爐煤灰分在22.38%時(shí)，班產(chǎn)液氨可達(dá)171.64t，單爐班產(chǎn)可達(dá)15.256t，比人工停爐加煤產(chǎn)氣量增加了16.64%。考慮到入爐煤灰分變化頻繁因素，當(dāng)灰分含量超過27%時(shí)，需開爐12臺(tái)，而低于27%時(shí)，則開爐只需11臺(tái)多，噸氨煤耗平均降低196.4kg，降幅達(dá)11.04%；半水煤氣氣質(zhì)亦有顯著好轉(zhuǎn)，人工加煤和自動(dòng)加焦前后氣體成分百分比對(duì)比見表1。

表1 人工加煤和自動(dòng)加焦氣體成分對(duì)比 %

由上表可知，采用自動(dòng)加焦工藝后，半水煤氣中有效氣體含量大幅上升，而需經(jīng)過變換和銅洗工段處理的無用氣體含量則大幅下降。氣質(zhì)的改善，在造氣爐產(chǎn)氣量增加的同時(shí)，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(duì)全廠的節(jié)能降耗工作作出了巨大貢獻(xiàn)。

3.5 利于安全環(huán)保

采用自動(dòng)加焦前，煤棒自烘干窯經(jīng)皮帶運(yùn)至二樓，再由二樓經(jīng)溜斗放煤至一樓吊斗，電動(dòng)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(shí)造氣真面目，只緣身在煙霧中”的無奈，對(duì)環(huán)境造成極大污染；副操加煤期間，常因煙囪閥動(dòng)作過慢、主操誤操作、電動(dòng)葫蘆斷電、閥門內(nèi)漏等原因造成爐口爆鳴，導(dǎo)致加煤副操被燒燙傷，甚至還多次發(fā)生因電動(dòng)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(huán)保。

采用自動(dòng)加焦工藝后，煤棒中的絕大部分粉塵在烘干窯下料處、振動(dòng)篩處、皮帶交接處被布袋除塵器吸走；加焦機(jī)運(yùn)行3年，自插板閥至容煤筒，密封性能良好無泄漏，煤棒自儲(chǔ)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(huán)境的難題；全自動(dòng)加煤，無需吊煤及揭爐蓋加煤操作，杜絕了燒燙砸傷事故發(fā)生，保障了工人的安全和健康。

3.6 降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，緩解了用工緊張局面

采用自動(dòng)加焦工藝前，四個(gè)單元需三樓吊煤和一樓放煤副業(yè)隊(duì)女工8人，皮帶分煤女工2人，單元加煤副操7人；按一個(gè)班開爐13臺(tái)，每爐班加煤15吊計(jì)算，需吊煤和加煤共195吊。采用自動(dòng)加焦后，無需吊煤和加煤，極大地減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；四個(gè)單元僅留副操2人，中控室分煤女工1名，減少工人14名，節(jié)省了82.3%的勞動(dòng)力，緩解了用工緊張的局面。

4 經(jīng)濟(jì)效益

4.1 節(jié)省蒸汽和煤棒

采用自動(dòng)加焦工藝后，按年產(chǎn)液氨150kt計(jì)算，較人工停爐加煤，可節(jié)約煤29460t，若按每噸煤棒900元計(jì)算，共節(jié)約資金2651.4萬元；節(jié)約蒸汽41948t，若按每噸蒸汽100元計(jì)算，共節(jié)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(jì)算，單就增加制氣時(shí)間計(jì)算，自動(dòng)加焦每年可為公司節(jié)約資金共（2651.4＋419.48）×45÷70＝1974.14萬元。

4.2 節(jié)約工資支出

按合成氨廠2012年實(shí)際工人工資計(jì)算，副業(yè)隊(duì)女工月工資為1400元；男職工（副操）月工資為2300元，則采用自動(dòng)加焦工藝后，按每年實(shí)際生產(chǎn)10個(gè)月計(jì)，每年公司可少支出工資：（1400×9＋2300×5）×10＝24.1萬元。

4.3 節(jié)約爐口填料費(fèi)用

采用自動(dòng)加焦前，由于爐蓋開關(guān)頻繁，爐蓋填料經(jīng)常損壞，若不及時(shí)更換，大量蒸汽和煤氣泄漏，既污染環(huán)境，增加消耗，還嚴(yán)重威脅工人健康，每月因更換填料的費(fèi)用在1200元左右；采用自動(dòng)加焦后，加焦機(jī)及探焦器運(yùn)行3年無泄漏，每月僅更換點(diǎn)火孔填料的費(fèi)用350元左右，每年可為公司節(jié)約0.85萬元。

4.4 增加的設(shè)備維護(hù)、更換、檢修費(fèi)用

1＃運(yùn)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(shè)備、振動(dòng)篩的維護(hù)、檢修、保養(yǎng)等，每年平均費(fèi)用不超過5萬元。

4.5 增加的電費(fèi)

按每年開車10個(gè)月，開爐12臺(tái)，皮帶每月維護(hù)保養(yǎng)1h，分煤閘板每天耗電3kW·h計(jì)，每年需耗電1031881kW·h。按階梯電價(jià)均價(jià)0.4元／（kW·h）計(jì)算，全年增加電費(fèi)41.28萬元。

4.6 經(jīng)濟(jì)效益核算

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

5 采用自動(dòng)加焦工藝需注意的問題

在使用自動(dòng)加焦工藝的過程中，露出一些問題，需引起大家注意，現(xiàn)總結(jié)如下。

（1）防堵。當(dāng)煤棒水分偏重，或爐溫過低，或采用下吹階段加煤時(shí)，插板閥、圓盤閥、容料筒下部處常有凝結(jié)稀煤疤塊附在器壁堵塞加煤通道，導(dǎo)致入爐煤棒量減少，炭層空程不穩(wěn)；或者煤棒運(yùn)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(fā)現(xiàn)爐溫和空程變化較大，應(yīng)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(fù)生產(chǎn)。

（2）防插板閥插板脫落。2012年底，加焦機(jī)運(yùn)行3年后，連續(xù)多爐出現(xiàn)因插板閥插板脫落導(dǎo)致煤棒無法入爐的事故，最后對(duì)全部插板閥進(jìn)行了檢修，保障了加焦機(jī)的正常運(yùn)行。

（3）防探焦器鏈條斷裂。主操經(jīng)常發(fā)現(xiàn)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(xiàn)象多因鏈條斷裂，探焦器無法探測(cè)空程高度所致。因此日常生產(chǎn)中我們應(yīng)加強(qiáng)對(duì)探焦器的維護(hù)保養(yǎng)，杜絕類似現(xiàn)象的發(fā)生。鏈條斷裂后，應(yīng)及時(shí)修復(fù)，避免造氣爐因無法加煤，空程變化而引起爐況波動(dòng)。

6 結(jié) 語

自動(dòng)加焦技術(shù)在湖北新洋豐合成氨已成功應(yīng)用三周年，不僅在公司的安全、環(huán)保、節(jié)能減排降耗、提高工業(yè)自動(dòng)化建設(shè)方面取得了輝煌成就，而且切實(shí)把中央關(guān)于 “將生態(tài)文明建設(shè)融入經(jīng)濟(jì)建設(shè)”的重要指示落到了實(shí)處，為建設(shè) “資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”和諧社會(huì)，作出了非凡貢獻(xiàn)，或可為其他尚未采用自動(dòng)加焦技術(shù)的合成氨企業(yè)所借鑒。