多喷嘴对置式气化炉在线倒炉经验总结

李 玥，肖远志，李红生

(宜昌星兴蓝天科技有限公司， 湖北宜昌 443000)

宜昌星兴蓝天科技有限公司(简称星兴公司)40万t/a合成氨项目气化技术采用四喷嘴对置式新型气化炉技术，建设2台气化炉，设计压力为6.5 MPa，采用1开1备的运行模式。该气化装置于2021年5月建成投产，其中，气化炉A炉运行了2个周期，气化炉B炉正处于第2个运行周期中。前期气化炉A炉、B炉倒炉时恰逢厂区其他故障或系统性检修，因此均为停炉后倒换。2022年2月，气化炉A炉运行倒换B炉的过程成功实现了在线倒炉，减少了对下游工段的影响。笔者对该在线倒炉的经验进行总结。

1 装置概况

截至2022年2月，星兴公司气化炉A炉在本周期内已运行超过2个月，由于煤质波动较大，造成气化炉烧嘴室挂渣，烧嘴室段壁温上涨，最高实测温度达到280 ℃，存在较大安全风险[1]，此时，气化炉B炉的备炉工作已经结束。在气化炉A炉烧嘴室异常后紧急启动气化炉B炉烘炉，烘炉期间气化炉A炉监控运行，倒炉工作迫在眉睫。由于全系统无其他异常，所以在线倒炉是最佳的切换方式。

星兴公司配套的空分装置设计能力余量较小，气化炉在线倒炉需要降低运行炉负荷，腾出氧气余量以供备炉建立开工流量。因此，针对该项目的气化炉在线倒炉不能完全实现无波动；同时，为了尽可能降低对下游工段的影响，在操作水平方面要求较高。

2 在线倒炉方案制定

当气化炉B炉烘炉时间确定后，2022年2月11日14：50：00气化炉A炉降负荷至70%，系统压力降至4.6 MPa。气化炉B炉B1/B2烧嘴建立开工氧气、煤浆流量后投料，系统压力升至4.6 MPa，粗煤气出口温度升至190 ℃以上向系统并气；同时，逐步打开气化炉A炉背压放空阀，保证变换入口粗煤气体积流量小于5 000 m3/h。气化炉B炉B1/B2烧嘴并气成功后，继续稍降A1/A2烧嘴负荷后拍停，并快速关闭气化炉A炉背压放空阀，同样保证变换入口粗煤气体积流量小于5 000 m3/h。气化炉B炉B3/B4烧嘴建立开工氧气、煤浆流量，进行联投；同时，根据变换气量缓慢调整气化炉B炉背压放空阀，保证变换入口粗煤气体积流量小于5 000 m3/h。气化炉A炉稍降A3/A4烧嘴负荷后拍停，迅速关小气化炉B炉背压放空阀，确保系统压力、气量稳定，关闭气化炉A炉出工段阀。气化炉B炉逐渐提升至100%负荷优化运行，调整磨煤机与系统相匹配负荷。气化炉A炉进行停车工艺处理。

3 倒炉过程实施

实际在线倒炉的过程基本按照方案步骤执行：(1)气化炉A炉70%负荷并降压运行；(2)气化炉B炉第1对烧嘴投料；(3)气化炉B炉升压并气；(4)气化炉A炉第1对烧嘴拍停；(5)气化炉B炉第2对烧嘴联投；(6)气化炉A炉第2对烧嘴拍停。

实际在线倒炉过程中，系统压力为5.4 MPa，未降至4.6 MPa，因此对气化炉B炉第2对烧嘴带压联投的要求较高；另外，气化炉B炉第1对烧嘴投料后应后工段要求，提前进行了并气，并气时粗煤气出口温度未达190 ℃。整个倒炉耗时3 h，过程比较顺利。

4 存在的问题

4.1 倒炉时系统压力过高

基于空分装置能力考虑，该气化装置在线倒炉必须降至70%负荷实现。根据气化炉压力负荷曲线确定该负荷下系统正常压力应控制在4.6 MPa，而应后工段要求，实际在线倒炉压力为5.4 MPa，最高时达到5.5 MPa，系统短时间处于相对低负荷运行，对气化炉运行影响有限。该装置过往带压联投经历最高压力为5.0 MPa，此次B炉第2对烧嘴带压联投压力达到5.4 MPa；联投压力过高，对高压煤浆泵运行带来一定挑战，在建立流量升压时，煤浆压力波动，联投前最高波动到9.4 MPa，接近高压煤浆泵跳车值，跳车风险较大[2]。因此，应加强与后工段的协调，找到平衡点，在线倒炉或带压联投时尽可能降低系统压力。

4.2 备炉并气温度过低

气化炉B炉第1对烧嘴投料后并气，粗煤气出口温度仅达到150 ℃。并气过程较为顺利，但是由于氧量受限，负荷不高，温度达不到，导致气体不饱和，入变换的汽气比过低，使变换工况受到一定影响。因此，应在备炉第1对烧嘴投料后尽快提高负荷，继续适当降低运行炉负荷，充分发挥空分装置负荷。同时，加快推进空分装置后备氧系统的投用也可以缓解短期内氧量紧张的情况，使备炉粗煤气出口温度尽量提高，达到并气条件后再行并气，减少对后工段的影响。

5 效益分析

此次在线倒炉耗时3 h，前后调整负荷3 h，倒炉期间负荷均按70%计算，影响液氨产量为90 t。

传统的倒炉方式是将运行炉先停车，然后将备用炉投用。该方式将导致氨合成装置切气，倒炉时间从运行炉停车到倒炉后加满负荷，影响时间长达24 h，系统平均负荷最高按50%计算，至少影响液氨产量为600 t[3-4]。

对比在线倒炉和传统倒炉，在线倒炉可减少液氨产量损失510 t，同时大大降低粗煤气放空量，降低原料消耗。

6 结语

对于常规设置2开1备的气化装置，备炉投料升压后逐步并入系统，同时需要停车的气化炉逐步退出，可完全实现对系统影响最小的无波动倒炉。而对于1开1备的气化装置，要做到无波动倒炉，除了受配套空分装置能力限制外，高压力下的带压联投风险也较大。因此，制定了具有自主特色的在线倒炉方案，并成功实施。该在线倒炉方案为系统进一步优化奠定了基础。在线倒炉的成功不仅能确保整个合成氨生产装置的运行稳定，而且有着十分可观的经济效益。