吹風氣總管壓力對造氣崗位的影響

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(河南心連心化肥有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453002)

吹風氣總管壓力對造氣崗位的影響

王江濤，曹真真，劉飛，吳培，梁菲

(河南心連心化肥有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453002)

通過對河南心連心化肥有限公司四套造氣裝置和對應吹風氣裝置的介紹，以及造氣爐況相對于吹風氣總管不同壓力下的操作，發(fā)現(xiàn)吹風氣總管阻力對爐況和煤耗的影響較大，并通過實驗數(shù)據(jù)得到了最佳的操作壓力，為造氣生產(chǎn)的節(jié)能降耗找到了新的突破點。

吹風氣總管；床層阻力；爐翻；上行帶出物；節(jié)能降耗

0 前言

吹風氣裝置是造氣崗位節(jié)能環(huán)保的一套補充裝置，吸收了的造氣工段的大量放空氣，同時又副產(chǎn)大量的高壓蒸汽，使整體合成氨生產(chǎn)系統(tǒng)更加高效穩(wěn)定地運行。但卻很少有人關(guān)注吹風氣爐內(nèi)壓力對造氣爐況帶來的影響，由于在工藝流程上造氣上行管道與吹風氣總管串聯(lián)，管程較長，管徑較大，約為1 620 mm，且出口有出氣口水封，水封與吹風氣燃燒爐相連，無形中增大了送風過程的系統(tǒng)阻力。而空氣系統(tǒng)壓力的改變，直接影響爐內(nèi)火層的高度以及上行帶出物的含量，同時也對蒸汽系統(tǒng)和煤氣系統(tǒng)的安全運行帶來一定的影響。造氣爐況的操作實際上就是壓力的動態(tài)平衡，即保證空氣系統(tǒng)與煤氣系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)之間的壓力達到動態(tài)平衡，各個系統(tǒng)之間的壓力得到了動態(tài)的平衡，則爐況和煤耗都較容易控制。

1 存在問題

心連心公司的“18·30”和“24·40”造氣系統(tǒng)共配有四套吹風氣裝置，負荷為35 t/h的次高壓吹風氣余熱鍋爐，造氣系統(tǒng)分別為:二廠A1樓10臺爐、A2樓10臺爐，三廠B1樓12臺爐、B2樓12臺爐。每棟造氣樓對應一臺吹風氣燃燒爐。

心連心公司造氣采用間歇式固定常壓氣化法，對于常壓造氣工藝，操作手法上一直是粗放型，調(diào)節(jié)蒸汽和入爐空氣沒有量化的數(shù)據(jù)，而影響爐況的操作又是多變量，因而操作工的經(jīng)驗對爐況的影響很大。造氣師傅們經(jīng)過多年的細心總結(jié)，在造氣的吹風百分比以及入爐煤與蒸汽的配比上已經(jīng)有一定的經(jīng)驗。但是兩分廠在A、B兩樓造氣爐況波動上存在的差異一直是一個未解之謎。

造氣生產(chǎn)的五個步序分別為：送風、上吹、下吹、二次上吹、吹凈。送風的目的是為了提高火層溫度，為氣化反應提供足夠的熱量，但在吹風階段的氣體成分中，仍含有9%～15%的CO+H2，以及氣體中夾雜的煤粉等固體可燃物，若直接放空，則會對大氣造成很大的污染，吹風氣燃燒爐的出現(xiàn)，徹底解決了該問題。

二、三廠造氣生產(chǎn)系統(tǒng)在開車的前兩年內(nèi)，造氣爐況控制上均出現(xiàn)了整體上的差異，即二廠A1樓爐況波動較大，爐翻現(xiàn)象頻繁；三廠則是B2爐況波動較大。同時，由于A1和A2兩樓、B1和B2兩樓的設備規(guī)格、型號、數(shù)量基本相同，屬于兩套復制的模式。在操作工人員配備、入爐炭的品質(zhì)、蒸汽的壓力等級以及溫度也基本相同。

最初，我們把出現(xiàn)這種問題的原因，歸結(jié)到了儀表DCS控制系統(tǒng)上的差異，因為A1和B1樓采用浙大中控DCS，步序設置1 s為一個時間單位，上吹和吹風數(shù)由操作工設定，不會隨意改變，控制系統(tǒng)較穩(wěn)定；A2和B2樓則是采用了湖南儀峰DCS控制，步序設置為0.8 s為一個時間單位，并且采用的是自動尋優(yōu)模式，DCS系統(tǒng)會自行調(diào)節(jié)吹風和上吹參數(shù)，控制系統(tǒng)較為智能但硬件故障率較高。但把爐況惡化的原因歸結(jié)為兩種控制系統(tǒng)的不同，確實有點勉強，因為綜合二、三廠的實際情況，得到的結(jié)論確實自相矛盾的，二廠儀峰控制系統(tǒng)應用較好，三廠浙大系統(tǒng)應用較好。是什么原因造成的兩樓爐況差異呢。

2 問題分析

將問題深層的剖析，造氣爐況出現(xiàn)波動、惡化，主要是指爐翻現(xiàn)象頻繁，上行溫度不宜控制，經(jīng)過總結(jié)可知爐翻現(xiàn)象都發(fā)生在吹風階段，因此吹風階段的風壓以及系統(tǒng)壓力差異是造成爐翻頻率的根本原因。

以二廠生產(chǎn)為例，二廠的A1和A2兩樓風機風壓大同小異，其他系統(tǒng)設備也基本一樣，入爐蒸汽的壓力和溫度相差不大，查看操作界面發(fā)現(xiàn)二者的吹風氣總管壓力差距明顯，而吹風氣總管的壓力直接影響送風時爐內(nèi)的系統(tǒng)壓力，進行實驗對比可得，如表1所示。

表1 各樓吹風氣壓力與送風時壓力對照表 kPa

通過表1的對比可知，距離吹風氣裝置較遠的造氣樓爐況較易控制，且該樓的吹風氣總管壓力偏高，這是因為吹風階段的阻力與吹風氣總管壓力成正比，目前二廠一期吹風氣入燃燒爐前壓力一般在2～4 kPa，二期吹風氣入燃燒爐前壓力在-2～1.5 kPa；三分廠入燃爐前壓力西造氣-0.8～1.5 kPa，東造氣-0.007 kPa，一條直線。而吹風階段的阻力越高，則燃料層越不穩(wěn)定，越容易出現(xiàn)爐翻等爐況惡化現(xiàn)象。

以爐底壓力28 kPa，爐底直徑2.8 m，爐頂直徑2.5 m計算，吹風時燃料層底部受到的向上壓力約為1715 kN，幾乎接近爐內(nèi)全部燃料層的質(zhì)量，如果爐頂壓力下降2 kPa，則爐頂減少向下的壓力約為9 800 N。那么總管壓力低的造氣爐出現(xiàn)爐翻則是順理成章。

3 實際操作應用

經(jīng)過對比，我們發(fā)現(xiàn)適當?shù)亟档痛碉L氣總管的阻力，有利于造氣爐況的操作，因此在操作過程中我們做了一些調(diào)整。 ①入爐煤盡量選擇粒度較大煤種，燒粒度較大的煤將會大大提高抗吹翻能力。②操作過程中入爐蒸汽宜大不宜小，同時拉大上下吹手輪的比例。大蒸汽是為了控制氣化層溫度不至于升得過高，保證燃料層截面上較均勻的阻力。拉大手輪比例的目的是為了增加燃料層的黏結(jié)力，防止其過于松散，使爐被吹翻的門坎適當提高。③冬季時可以人為控制吹風氣系統(tǒng)阻力，即適當調(diào)節(jié)引風機的負荷，增大吹風氣總管壓力，減少爐翻現(xiàn)象的發(fā)生。④保證穩(wěn)定的吹風氣總管壓力，即設置好吹凈起點，操作工要注意人為錯風，避免三重風和四重風現(xiàn)象的出現(xiàn)。室內(nèi)外操作工注意操作細節(jié)，開爐時避免趕上完整吹風。⑤另外，在進行造氣整體系統(tǒng)技術(shù)改造時，一定要考慮留有適當?shù)南到y(tǒng)阻力，系統(tǒng)阻力并不是越小越好。

4 經(jīng)濟效益的分析

調(diào)整操作模式后，二、三廠各樓的爐況均出現(xiàn)好轉(zhuǎn)，尤其在冬季單樓爐翻現(xiàn)象由原來的90次/月減少至25次/月，爐翻1次大概浪費1.1 t白煤，白煤按市場價格1 600元/t來計算每年兩廠共計節(jié)約500多萬元，效益可觀。

2014-07-02

王江濤(1986-)，男，工程師，從事儀表監(jiān)控、維修工作，電話：15836082457。

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