淺議開停車制惰操作

徐玉華

(華強化工集團股份有限公司,湖北當陽 444105)

合成氨企業都存在大修的問題。要大修就不可避免地要進行開停車惰氣置換。關于惰氣開停車置換各種參考文獻論述較少,下面筆者結合自己的生產管理經驗,對開停車惰氣置換作以下淺述,拋磚引玉,供廣大同仁參考。

1 開停車置換方式

目前,合成氨企業中有些公司開停車過程中沒有用惰氣置換,直接用蒸汽和空氣進行簡單置換,那是不科學的,易發生安全事故。比較普遍和科學地應用于合成企業的惰氣置換,大概有以下三種形式:

(1)有空分裝置的企業,采用高濃度氮氣進行置換;

(2)由造氣爐制出高濃度N2+CO2氣(即空氣煤氣)進行置換;

(3)由燃燒爐燃燒煤氣所得的燃燒氣置換。

對于(1)、(3)兩種置換方式,由于受條件限制,采用的企業較少。絕大數企業采用由造氣爐制出高濃度的N2+CO2氣進行置換。

2 造氣爐制惰氣

2.1 造氣爐制惰氣的兩種形式

用造氣爐制N2+CO2氣體,有兩種形式。

(1)三步制惰。即二上放空,吹風回收,上吹放空。

(2)五步制惰。即二上放空,吹風放空,吹風回收,上吹放空,下吹放空。

三步制惰上行溫度控制較高,每次的投煤量要求很嚴格,對于制惰操作者的操作水平要求很高,惰氣成分和氣量均不好把握,對設備的破壞性也較大,所以大爐群生產的企業,已逐漸不采用這種形式,轉而采用五步制惰。五步制惰對于氣量氣質把握相對容易,對設備的損害也相對較小。其中,吹風放空階段即是我們平時正常生產時的空氣吹凈階段,為何有這一步驟?是因為在吹風初始階段爐溫較低,氣體成分中氧含量較高,而且此時回收的氣體中氫含量也較高,為確保惰氣成分合格,必須要將這部分吹風氣放空。

2.2 由造氣爐制出合格惰氣的理論基礎

無論采用哪種形式的造氣制惰操作,最終要求的結果均是合格充足的惰氣,如何得到我們所需要的結果,可以從以下開始分析。

造氣爐制惰操作,是要得到高濃度 N2+ CO2(即空氣煤氣),在吹風回收階段,主要發生以下反應:

下面我們就從這兩個反應式反應條件的區別進行分析。在煤氣爐正常操作溫度(大于800℃)條件下,炭燃燒的反應速度非常迅速,而氧擴散的速度是控制這個反應的主要因素,因此加大吹風速度,即增加吹風強度對反應有利。在爐溫較低時,低于800℃的條件下,由于反應速度受溫度影響較大,此時反應過程有可能受化學反應速度控制,故在爐溫度較低時,采用高吹風強度,氧可能參與燃燒不完全導致氧高。對于反應式(2),CO2還原反應,它是一個可逆反應,其反應平衡常數的對數值,在正負之間變動,即其平衡組成隨著溫度變化有較大的差別,溫度升高,氣體混合物中 CO含量增加,在 1 000℃時, CO2幾乎全部轉化成CO。但是CO2還原反應,較之C的燃燒反應,在速度上要慢得多,因此抓住該特點,我們要盡量減少CO2與C的接觸時間來控制,同樣需要采用高空速和相對低的爐溫來操作。從以上反應原理,結合我公司的制惰操作,要想得到高濃度惰氣(N2+CO2含量>90%),必須要控制好吹風氣中CO和O2的含量。如何控制?無論開車還是停車,當CO高時相對減負荷,O2含量高時在爐況正常時要加負荷(這里要強調造氣爐工況正常是基礎,因為造氣爐爐況不正常,空氣易走短路,也易導致氧高)。如何加減負荷,就成了制出合格充足惰氣的關鍵。

2.3 如何正確加減造氣爐制惰時的負荷

造氣爐制惰時如何正確加減負荷,只要明白制惰操作時和正常生產時的區別,就容易理解了。針對五步制惰,具體流程如下。

·制惰時

吹風氣:造氣爐——旋風除塵——余熱鍋爐——洗氣塔——氣柜

蒸汽:造氣爐——旋風除塵——放空

·正常生產時

吹風氣:造氣爐——旋風除塵——三氣燃燒爐(通常通過引風機控制微負壓狀態);或者放空

蒸汽:造氣爐——旋風除塵——余熱鍋爐——洗氣塔——氣柜

五步制惰步驟及閥門開關對應如表1。

表1 五步制惰閥門開關表

從上面蒸汽和吹風氣所走流程的差別,可判斷制惰時吹風阻力較正常生產時增加許多,而制煤氣的阻力較正常生產時又會減少許多。這種正反的差別造成造氣爐負荷有很大的差別,特別是停車制惰時,我們在停車前維護得很好的爐況,開著就把氧含量給提起來了,不知所措,根本原因就是制惰時,未將蒸汽用量和風量及時調整,造氣爐負荷下降過多。

我們總結的經驗如下。

(1)若氣體成分中一氧化碳含量高,則說明爐溫過高,需減負荷,減負荷的手段有以下:①減吹風時間;②加上吹時間;③減加氮時間;④降低炭層;⑤加回收時間。

(2)若氣體成分中氧含量高,則說明爐溫低,需加負荷,加負荷的手段有以下:①加吹風時間;②減回收時間;③提高炭層。

(3)若氣體成分中氫含量高,則說明閥門出現故障,如放空階段煤氣總閥開啟等。

2.4 制惰、置換時的注意事項

(1)制惰切換時,必須協調配合好,同時進行切換,以免有的爐子處于制氣階段,有的爐子處于制惰階段。突然開爐,易發生爆炸事故。

(2)開車發爐階段,要求將木材分類,發爐時用2～2.5 m長、粗細均勻的木材,以便爐內燃燒均勻。造氣爐升溫到制出合格的氣體,會比較迅速。

(3)開停車置換時,檢查好各 U型水封,防止取樣時憋壓沖破水封,煤氣倒入地溝,引起地溝爆炸。

(4)制惰時要將蒸汽置換吹風氣總管閥門打開(制惰時吹風氣總管中全是煤氣),防止帶入火星爆炸。

3 結 語

上面的論述,是造氣生產控制中一項基本的操作,也是我們安全生產的基本保障。但在實際生產中,由于過度重視“消耗”,而遺忘了“造氣制惰”這一項基本操作,導致開停車時無所適從。希望本文能讓大家對這項基本操作重視。