浅议开停车制惰操作

2011-03-05徐玉华

化工设计通讯 2011年4期

关键词：炉温风气煤气

徐玉华

(华强化工集团股份有限公司,湖北当阳 444105)

合成氨企业都存在大修的问题。要大修就不可避免地要进行开停车惰气置换。关于惰气开停车置换各种参考文献论述较少,下面笔者结合自己的生产管理经验,对开停车惰气置换作以下浅述,抛砖引玉,供广大同仁参考。

1 开停车置换方式

目前,合成氨企业中有些公司开停车过程中没有用惰气置换,直接用蒸汽和空气进行简单置换,那是不科学的,易发生安全事故。比较普遍和科学地应用于合成企业的惰气置换,大概有以下三种形式:

(1)有空分装置的企业,采用高浓度氮气进行置换;

(2)由造气炉制出高浓度N2+CO2气(即空气煤气)进行置换;

(3)由燃烧炉燃烧煤气所得的燃烧气置换。

对于(1)、(3)两种置换方式,由于受条件限制,采用的企业较少。绝大数企业采用由造气炉制出高浓度的N2+CO2气进行置换。

2 造气炉制惰气

2.1 造气炉制惰气的两种形式

用造气炉制N2+CO2气体,有两种形式。

(1)三步制惰。即二上放空,吹风回收,上吹放空。

(2)五步制惰。即二上放空,吹风放空,吹风回收,上吹放空,下吹放空。

三步制惰上行温度控制较高,每次的投煤量要求很严格,对于制惰操作者的操作水平要求很高,惰气成分和气量均不好把握,对设备的破坏性也较大,所以大炉群生产的企业,已逐渐不采用这种形式,转而采用五步制惰。五步制惰对于气量气质把握相对容易,对设备的损害也相对较小。其中,吹风放空阶段即是我们平时正常生产时的空气吹净阶段,为何有这一步骤?是因为在吹风初始阶段炉温较低,气体成分中氧含量较高,而且此时回收的气体中氢含量也较高,为确保惰气成分合格,必须要将这部分吹风气放空。

2.2 由造气炉制出合格惰气的理论基础

无论采用哪种形式的造气制惰操作,最终要求的结果均是合格充足的惰气,如何得到我们所需要的结果,可以从以下开始分析。

造气炉制惰操作,是要得到高浓度 N2+ CO2(即空气煤气),在吹风回收阶段,主要发生以下反应:

下面我们就从这两个反应式反应条件的区别进行分析。在煤气炉正常操作温度(大于800℃)条件下,炭燃烧的反应速度非常迅速,而氧扩散的速度是控制这个反应的主要因素,因此加大吹风速度,即增加吹风强度对反应有利。在炉温较低时,低于800℃的条件下,由于反应速度受温度影响较大,此时反应过程有可能受化学反应速度控制,故在炉温度较低时,采用高吹风强度,氧可能参与燃烧不完全导致氧高。对于反应式(2),CO2还原反应,它是一个可逆反应,其反应平衡常数的对数值,在正负之间变动,即其平衡组成随着温度变化有较大的差别,温度升高,气体混合物中 CO含量增加,在 1 000℃时, CO2几乎全部转化成CO。但是CO2还原反应,较之C的燃烧反应,在速度上要慢得多,因此抓住该特点,我们要尽量减少CO2与C的接触时间来控制,同样需要采用高空速和相对低的炉温来操作。从以上反应原理,结合我公司的制惰操作,要想得到高浓度惰气(N2+CO2含量>90%),必须要控制好吹风气中CO和O2的含量。如何控制?无论开车还是停车,当CO高时相对减负荷,O2含量高时在炉况正常时要加负荷(这里要强调造气炉工况正常是基础,因为造气炉炉况不正常,空气易走短路,也易导致氧高)。如何加减负荷,就成了制出合格充足惰气的关键。

2.3 如何正确加减造气炉制惰时的负荷

造气炉制惰时如何正确加减负荷,只要明白制惰操作时和正常生产时的区别,就容易理解了。针对五步制惰,具体流程如下。

·制惰时

吹风气:造气炉——旋风除尘——余热锅炉——洗气塔——气柜

蒸汽:造气炉——旋风除尘——放空

·正常生产时

吹风气:造气炉——旋风除尘——三气燃烧炉(通常通过引风机控制微负压状态);或者放空

蒸汽:造气炉——旋风除尘——余热锅炉——洗气塔——气柜

五步制惰步骤及阀门开关对应如表1。

表1 五步制惰阀门开关表

从上面蒸汽和吹风气所走流程的差别,可判断制惰时吹风阻力较正常生产时增加许多,而制煤气的阻力较正常生产时又会减少许多。这种正反的差别造成造气炉负荷有很大的差别,特别是停车制惰时,我们在停车前维护得很好的炉况,开着就把氧含量给提起来了,不知所措,根本原因就是制惰时,未将蒸汽用量和风量及时调整,造气炉负荷下降过多。

我们总结的经验如下。

(1)若气体成分中一氧化碳含量高,则说明炉温过高,需减负荷,减负荷的手段有以下:①减吹风时间;②加上吹时间;③减加氮时间;④降低炭层;⑤加回收时间。

(2)若气体成分中氧含量高,则说明炉温低,需加负荷,加负荷的手段有以下:①加吹风时间;②减回收时间;③提高炭层。

(3)若气体成分中氢含量高,则说明阀门出现故障,如放空阶段煤气总阀开启等。