王 琦 張二興 李紅明

(河南心連心化肥有限公司河南新鄉(xiāng)453731)

固定層間歇造氣爐增氧制氣總結(jié)

王 琦 張二興 李紅明

(河南心連心化肥有限公司河南新鄉(xiāng)453731)

河南心連心化肥有限公司三分廠的“24·40”裝置自2009年投運(yùn)至今已穩(wěn)定運(yùn)行近7年。因河南心連心化肥有限公司復(fù)合肥裝置擴(kuò)產(chǎn)改造需三分廠提供部分液氨，但東、西區(qū)氣化系統(tǒng)共24臺(tái)固定層間歇造氣爐(Φ2 800 mm)運(yùn)行仍存在氣量偏緊問題，不能滿足合成系統(tǒng)滿負(fù)荷(6臺(tái)低壓機(jī)、6臺(tái)高壓機(jī)運(yùn)行，年產(chǎn)合成氨240 kt)運(yùn)行的要求。根據(jù)固定層間歇制氣工藝，造氣爐需進(jìn)行定期輪流檢修，只能23臺(tái)造氣爐運(yùn)行，此時(shí)需減量生產(chǎn)，會(huì)影響系統(tǒng)長周期穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為此，三分廠西區(qū)氣化系統(tǒng)擬采用固定層間歇造氣爐增氧制氣工藝(即在吹風(fēng)階段提高入爐空氣中氧含量，加快氧化反應(yīng)速率，減少吹風(fēng)階段副反應(yīng)，快速提供制氣階段所需熱量，提高產(chǎn)氣量，降低煤耗和汽耗)，滿足向復(fù)合肥裝置提供液氨的同時(shí)，保證氣化系統(tǒng)滿負(fù)荷、長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

1 增氧制氣工藝流程

三分廠增氧制氣改造項(xiàng)目將空分系統(tǒng)生產(chǎn)的純度為99.999%(體積分?jǐn)?shù))、約6 000 m3/h(標(biāo)態(tài))的氧氣通過DN 150 mm管道引到氣化系統(tǒng)界區(qū)后，變徑為直徑DN 700 mm(壓力0.6 MPa)的管道(緩沖用)，然后在DN 700 mm管道上開1個(gè)DN 200 mm的管口，再變徑為3個(gè)DN 150 mm的管道分別與工段1#，2#及3#鼓風(fēng)機(jī)出口風(fēng)管連接(1臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)供4臺(tái)造氣爐吹風(fēng)階段用空氣)，實(shí)現(xiàn)氧氣與鼓風(fēng)機(jī)出口的空氣混合后含氧體積分?jǐn)?shù)約25%的富氧空氣供造氣爐吹風(fēng)階段使用。

2 增氧制氣運(yùn)行情況

2014年6月23日，三分廠西區(qū)氣化系統(tǒng)12臺(tái)造氣爐開始采用增氧制氣工藝，針對(duì)增氧后空氣中氧體積分?jǐn)?shù)23%～27%進(jìn)行工藝摸索、調(diào)試，并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析，總結(jié)出不同氧含量下的操作模式。目前，入爐富氧空氣中氧體積分?jǐn)?shù)穩(wěn)定在25%，用氧量約3 200 m3/h(標(biāo)態(tài))，系統(tǒng)氣體中(CO+H2)體積分?jǐn)?shù)提高2%，實(shí)現(xiàn)了固定層間歇制氣采用增氧制氣工藝的長周期、穩(wěn)定運(yùn)行。采用增氧制氣前、后工藝參數(shù)對(duì)比見表1。

表1 采用增氧制氣前、后工藝參數(shù)對(duì)比

3 效益分析

西區(qū)氣化系統(tǒng)12臺(tái)造氣爐采用增氧制氣工藝后，工藝穩(wěn)定運(yùn)行，單爐產(chǎn)氣量提高15%以上，23臺(tái)造氣爐運(yùn)行即能滿足合成系統(tǒng)滿負(fù)荷生產(chǎn)，總氨班產(chǎn)(8 h)產(chǎn)量達(dá)450 t以上，確保有足夠液氨供尿素系統(tǒng)裝置生產(chǎn)，按電價(jià)0.46元/(kW·h)、年運(yùn)行時(shí)間8 000 h計(jì)，年節(jié)約電費(fèi)93.15萬元，且年節(jié)約造氣爐大修費(fèi)用約10.00萬元；按噸氨標(biāo)煤耗降低15 kg、年產(chǎn)總氨 450 kt、煤價(jià)格約800.00元/t、噸氨耗氧約50 m3(標(biāo)態(tài))、氧氣成本0.20元/m3(標(biāo)態(tài))計(jì)，則三分廠每年可節(jié)約煤成本540.00萬元，年耗氧費(fèi)用為450.00萬元，年經(jīng)濟(jì)效益為193.15萬元。

同時(shí)，粗煤氣成分優(yōu)化，降低了熱損失，優(yōu)化造氣操作模式，增加造氣系統(tǒng)的控制手段，提高設(shè)備利用率，保證設(shè)備計(jì)劃性檢修；其次，由于吹風(fēng)時(shí)間縮短及停運(yùn)2臺(tái)造氣爐，減少造氣爐吹風(fēng)階段產(chǎn)生的吹風(fēng)氣量；按造氣爐每個(gè)制氣循環(huán)周期時(shí)間為2 min，吹風(fēng)階段時(shí)間減少4 s，風(fēng)機(jī)打氣量600 m3/min(標(biāo)態(tài)),吹風(fēng)氣中CO2體積分?jǐn)?shù)約16%，年運(yùn)行8 000 h計(jì)，單爐每天減少產(chǎn)生吹風(fēng)氣量28 800 m3(標(biāo)態(tài))，故22臺(tái)造氣爐年減少CO2排放總量3 379.2萬m3(標(biāo)態(tài))；停運(yùn)2臺(tái)造氣爐年減少CO2排放總量1 920.0萬m3(標(biāo)態(tài))。年合計(jì)減少CO2排放總量5 299.2萬m3(標(biāo)態(tài))，對(duì)減少周圍環(huán)境影響起到積極的促進(jìn)作用。

2016- 12- 28)