造气工段氧含量高的原因及应对措施

李　忠

(安徽晋煤中能化工股份有限公司安徽临泉236400)



造气工段氧含量高的原因及应对措施

李忠

(安徽晋煤中能化工股份有限公司安徽临泉236400)

1　半水煤气中氧含量高的危害

(1)造成变换系统蒸汽消耗高。在变换催化剂条件下，O2与H2和CO发生燃烧反应，其反应方程式如下：

2H2+O2=2H2O+485 kJ

2CO+O2=2CO2+567 kJ

O2与变换炉中CO反应放出热量，当半水煤气中O2体积分数每增加0.1%时，催化剂层温度升高6～8 ℃。若不将此热量移出，会使变换催化剂失活，故吨氨要多消耗约100 kg蒸汽。

(2)影响后工序有效气体(CO+H2)的消耗。 以200 kt/a合成氨装置、吨氨耗半水煤气3 200 m3(标态)或耗有效气体2 000 m3(标态)计，半水煤气中O2体积分数每降低0.1%时，在外界因素不变的情况下每年可多产氨640 t。

(3)半水煤气中氧含量升高，会使脱硫系统及变换系统催化剂的活性受到影响，从而缩短其使用寿命。

(4)半水煤气中氧体积分数>0.7%时，脱硫系统静电除焦器控制柜自动起跳；如联锁系统未启动而跳车，则会引起静电除焦器发生爆炸。

2　半水煤气中氧含量高的原因

2.1工艺操作

工艺操作造成半水煤气中氧含量升高的原因：①造气炉投运初期，炉温过低或蒸汽用量大，使造气炉炉温低，吹净阶段将未完全燃烧的空气与上吹、下吹阶段的加氮空气、煤气混合进入煤气系统；②造气系统负荷过大会造成炭层被吹翻，造气炉炉况不稳会造成炉内炭层出现严重结疤、结块，吹净、上吹加氮阶段的空气部分走近路、未进行反应燃烧就进入煤气系统；③煤气系统水封出现虹吸现象，形成负压使空气进入煤气系统；④造气炉内气化层或炭层过薄，吹净阶段的空气和上加氮空气入造气炉后，与炭层接触反应时间过短，反应不完全就进入煤气系统。

2.2设备阀门故障

设备阀门故障造成半水煤气中氧含量升高的原因：①上加氮阀、吹风阀关闭不严或内漏，下吹阶段空气经下行煤气管道与下行煤气混合直接进入煤气系统；②下吹蒸汽阀关闭不严或内漏，上吹加氮或吹风阶段空气经下吹蒸汽阀、下吹管道直接进入上行煤气管道；③下行煤气阀关闭不严或内漏，上吹加氮或吹风阶段的空气经下行管道、下行煤气阀直接进入煤气系统；④安全蝶阀、吹风阀故障或关闭不严，下吹制气阶段的空气经下行管道与下行水煤气混合后进入煤气系统。

2.3管道未吹净

在现有的造气炉所生产的煤气中，尚有部分氧没有被完全置换燃烧反应，少量的氧基本是在吹风、吹净时存储在炉底和灰箱等死角，然后被煤气带入半水煤气中。

(1)吹风管、下行管及小盲肠未吹净，造成下行煤气中氧含量高。下行管道为Φ800 mm碳钢管，长6 m，容积为3.01 m3，吹风时下行管道未置换的氧量为0.63 m3；吹风管道为Φ800 mm碳钢管，长3 m，其容积为1.50 m3，吹风管道未置换的氧量为0.32 m3；小盲肠管道为Φ1 200 mm圆锥体，去除下部锥体部分，圆柱体高度为2 m，其容积为2.26 m3，小盲肠末置换氧量为0.47 m3。此3处未置换的总氧量为1.42 m3，每个循环影响气柜出口半水煤气中氧体积分数约0.028%。

(2)各炉灰渣箱未吹净，造成下行半水煤气中氧含量高。中能化工股份有限公司灰仓设计容积为3 m3，每炉共2只灰仓，共计6 m3，灰仓中未置换净的氧量为1.26 m3，则每个循环影响气柜出口半水煤气中氧体积分数0.025%。

3　应对措施

(1)为了防止半水煤气中氧含量过高，造气炉停炉超1 h，可将吹净时间取消，并将其时间加至吹风时间上而延长吹风时间。如停炉时间较长时，可加用上吹放空(即吹风过后上吹阶段前8 s所产生的煤气进行放空)或者进行单炉自动升温，待炉温正常后逐步将上吹放空取消，吹净加上，直至造气炉正常运行。

(2)如因工艺操作造成造气炉吹翻而形成风洞或塌方，可迅速补炭以增加炭层高度。根据情况需要取消吹净，缩短吹风时间，采取慢慢养炉方式使造气炉炉况逐步恢复正常；情况严重时，可采取上吹放空措施。

(3)当造气炉出现炉况不稳，严重结疤、结块造成半水煤气中氧含量较高时，可取消吹净时间、缩短吹风时间、加大单炉上吹蒸汽用量及提高炉条机转速，待炉况恢复正常后，可恢复正常指标；情况严重时，可采取上吹气体放空措施。

(4)各班组定期对造气炉小盲肠进行排灰，杜绝因小盲肠排灰不畅而造成下行阀落不到位；加强设备巡检，发现各阀起落不到位要及时查明原因，待处理正常后方可开炉。根据停炉氧含量变化情况，有针对性地对个别造气炉上加氮、吹风阀、下吹蒸汽阀、下行煤气阀进行查漏，发现内漏阀门应及时更换；加强造气炉阀检(上吹加氮、吹风阀、下行煤气阀、煤总阀、总蒸)联锁保护，严禁取消运行，可有效防止半水煤气中氧含量突然升高而造成系统停车。

(5)利用油压系统联锁(吹风阀与下行煤气联锁、上加氮阀与下吹蒸汽阀进行联锁)，确保半水煤气中氧含量稳定。

(6)利用上吹蒸气管道对各炉下行管道及吹风管道进行吹扫置换改造：①将原上吹蒸汽管道改至下行阀根部，使上吹蒸汽管道尽量靠近炉体端；②下行煤气阀门装配在下行小盲肠前方靠近炉体端；③从上吹蒸汽管引1条Φ108 mm管道，使上吹蒸汽阀到吹风阀靠近炉体端，以便对吹风阀至中灰仓管道内的空气进行置换反应。

(7)炉底、灰箱等吹净空气死角措施：从二楼上吹蒸汽阀引出1条Φ108 mm蒸汽管道到炉体旁，然后分2路分别进入两侧灰仓，以便将灰仓内的空气进行置换反应。

2016-03-17)