多噴嘴對置式氣化爐在線倒爐經驗總結

李 玥，肖遠志，李紅生

(宜昌星興藍天科技有限公司， 湖北宜昌 443000)

宜昌星興藍天科技有限公司(簡稱星興公司)40萬t/a合成氨項目氣化技術采用四噴嘴對置式新型氣化爐技術，建設2臺氣化爐，設計壓力為6.5 MPa，采用1開1備的運行模式。該氣化裝置于2021年5月建成投產，其中，氣化爐A爐運行了2個周期，氣化爐B爐正處于第2個運行周期中。前期氣化爐A爐、B爐倒爐時恰逢廠區其他故障或系統性檢修，因此均為停爐后倒換。2022年2月，氣化爐A爐運行倒換B爐的過程成功實現了在線倒爐，減少了對下游工段的影響。筆者對該在線倒爐的經驗進行總結。

1 裝置概況

截至2022年2月，星興公司氣化爐A爐在本周期內已運行超過2個月，由于煤質波動較大，造成氣化爐燒嘴室掛渣，燒嘴室段壁溫上漲，最高實測溫度達到280 ℃，存在較大安全風險[1]，此時，氣化爐B爐的備爐工作已經結束。在氣化爐A爐燒嘴室異常后緊急啟動氣化爐B爐烘爐，烘爐期間氣化爐A爐監控運行，倒爐工作迫在眉睫。由于全系統無其他異常，所以在線倒爐是最佳的切換方式。

星興公司配套的空分裝置設計能力余量較小，氣化爐在線倒爐需要降低運行爐負荷，騰出氧氣余量以供備爐建立開工流量。因此，針對該項目的氣化爐在線倒爐不能完全實現無波動；同時，為了盡可能降低對下游工段的影響，在操作水平方面要求較高。

2 在線倒爐方案制定

當氣化爐B爐烘爐時間確定后，2022年2月11日14：50：00氣化爐A爐降負荷至70%，系統壓力降至4.6 MPa。氣化爐B爐B1/B2燒嘴建立開工氧氣、煤漿流量后投料，系統壓力升至4.6 MPa，粗煤氣出口溫度升至190 ℃以上向系統并氣；同時，逐步打開氣化爐A爐背壓放空閥，保證變換入口粗煤氣體積流量小于5 000 m3/h。氣化爐B爐B1/B2燒嘴并氣成功后，繼續稍降A1/A2燒嘴負荷后拍停，并快速關閉氣化爐A爐背壓放空閥，同樣保證變換入口粗煤氣體積流量小于5 000 m3/h。氣化爐B爐B3/B4燒嘴建立開工氧氣、煤漿流量，進行聯投；同時，根據變換氣量緩慢調整氣化爐B爐背壓放空閥，保證變換入口粗煤氣體積流量小于5 000 m3/h。氣化爐A爐稍降A3/A4燒嘴負荷后拍停，迅速關小氣化爐B爐背壓放空閥，確保系統壓力、氣量穩定，關閉氣化爐A爐出工段閥。氣化爐B爐逐漸提升至100%負荷優化運行，調整磨煤機與系統相匹配負荷。氣化爐A爐進行停車工藝處理。

3 倒爐過程實施

實際在線倒爐的過程基本按照方案步驟執行：(1)氣化爐A爐70%負荷并降壓運行；(2)氣化爐B爐第1對燒嘴投料；(3)氣化爐B爐升壓并氣；(4)氣化爐A爐第1對燒嘴拍停；(5)氣化爐B爐第2對燒嘴聯投；(6)氣化爐A爐第2對燒嘴拍停。

實際在線倒爐過程中，系統壓力為5.4 MPa，未降至4.6 MPa，因此對氣化爐B爐第2對燒嘴帶壓聯投的要求較高；另外，氣化爐B爐第1對燒嘴投料后應后工段要求，提前進行了并氣，并氣時粗煤氣出口溫度未達190 ℃。整個倒爐耗時3 h，過程比較順利。

4 存在的問題

4.1 倒爐時系統壓力過高

基于空分裝置能力考慮，該氣化裝置在線倒爐必須降至70%負荷實現。根據氣化爐壓力負荷曲線確定該負荷下系統正常壓力應控制在4.6 MPa，而應后工段要求，實際在線倒爐壓力為5.4 MPa，最高時達到5.5 MPa，系統短時間處于相對低負荷運行，對氣化爐運行影響有限。該裝置過往帶壓聯投經歷最高壓力為5.0 MPa，此次B爐第2對燒嘴帶壓聯投壓力達到5.4 MPa；聯投壓力過高，對高壓煤漿泵運行帶來一定挑戰，在建立流量升壓時，煤漿壓力波動，聯投前最高波動到9.4 MPa，接近高壓煤漿泵跳車值，跳車風險較大[2]。因此，應加強與后工段的協調，找到平衡點，在線倒爐或帶壓聯投時盡可能降低系統壓力。

4.2 備爐并氣溫度過低

氣化爐B爐第1對燒嘴投料后并氣，粗煤氣出口溫度僅達到150 ℃。并氣過程較為順利，但是由于氧量受限，負荷不高，溫度達不到，導致氣體不飽和，入變換的汽氣比過低，使變換工況受到一定影響。因此，應在備爐第1對燒嘴投料后盡快提高負荷，繼續適當降低運行爐負荷，充分發揮空分裝置負荷。同時，加快推進空分裝置后備氧系統的投用也可以緩解短期內氧量緊張的情況，使備爐粗煤氣出口溫度盡量提高，達到并氣條件后再行并氣，減少對后工段的影響。

5 效益分析

此次在線倒爐耗時3 h，前后調整負荷3 h，倒爐期間負荷均按70%計算，影響液氨產量為90 t。

傳統的倒爐方式是將運行爐先停車，然后將備用爐投用。該方式將導致氨合成裝置切氣，倒爐時間從運行爐停車到倒爐后加滿負荷，影響時間長達24 h，系統平均負荷最高按50%計算，至少影響液氨產量為600 t[3-4]。

對比在線倒爐和傳統倒爐，在線倒爐可減少液氨產量損失510 t，同時大大降低粗煤氣放空量，降低原料消耗。

6 結語

對于常規設置2開1備的氣化裝置，備爐投料升壓后逐步并入系統，同時需要停車的氣化爐逐步退出，可完全實現對系統影響最小的無波動倒爐。而對于1開1備的氣化裝置，要做到無波動倒爐，除了受配套空分裝置能力限制外，高壓力下的帶壓聯投風險也較大。因此，制定了具有自主特色的在線倒爐方案，并成功實施。該在線倒爐方案為系統進一步優化奠定了基礎。在線倒爐的成功不僅能確保整個合成氨生產裝置的運行穩定，而且有著十分可觀的經濟效益。