再论半水煤气中氧含量超标原因及处理

向 宏(湖北新洋丰合成氨厂 湖北荆门448150)

在合成氨生产中，半水煤气中氧体积分数必须控制在0.5%以下；氧体积分数达到0.8%时，应减量生产；当其达到1.0%时，必须停车处理。因为半水煤气中氧含量超标后，严重时(达到H2和CO气体的爆炸极限)易与其中的H2和CO等气体发生化学反应而引起爆炸，轻者也易导致变换、合成催化剂烧坏失去活性，造成巨大经济损失等，后果都极其严重。

1 炉温过低导致氧含量超标

2007年10月6日，湖北新洋丰合成氨厂造气系统一单元4#造气炉于0：30点火后加煤，经加氮提温后转入制惰提温；3：35，该炉在空程(2.2 m)较正常值(2.0 m)低0.2 m、炉上温度仅250 ℃(正常温度310～320 ℃)的情况下仓促投运；运行25 min后，变换系统氧表显示半水煤气中氧体积分数不断快速上升(由0.2%升至0.5%)，一单元洗涤塔处半水煤气氧体积分数为0.8%；4：05，变换系统氧表显示半水煤气中氧体积分数0.6%时，一单元煤气总管南侧防爆板发生爆炸，一单元被迫紧急停车，造成全厂减量生产。

1.1 原因分析

停运4#造气炉(采用人工手动加煤)后，打开炉盖点火，发现炉口有蒸汽冒出，点火困难。点燃后检查发现，炉内炭层极低，炉面的炭仅有不到30%区域有微弱燃烧的火苗。由于提温时间过短、炉温过低，未形成高温、较厚的气化层，吹风阶段炉内的氧气无法完全燃烧；即使在取消吹净和加氮后，吹风时部分未完全燃烧的氧气随上行煤气进入气柜，导致半水煤气中氧体积分数升高；4#造气炉所产氧含量极高的上行煤气进入一单元煤气总管与一单元其他造气炉生产的煤气混合，达到了半水煤气爆炸极限引发爆炸，造成一单元煤气总管南侧防爆板被炸裂。

1.2 处理措施

停运4#造气炉，封一单元洗涤塔水封，切断与其他单元煤气连通，采用一单元另外2台造气炉(1#，2#和3#造气炉任选2台，此次选1#和3#造气炉)制取的惰性气体置换一单元煤气总管气体；置换合格后，停运1#和3#造气炉，开启1#和3#造气炉煤气总阀、安全阀，关闭上行煤气阀。为保障下行煤气管检修安全，避免停炉后补焊下行煤气管时有空气进入发生爆炸，特在下行煤气阀后安装了Φ57 mm蒸汽管进行置换并保持正压，蒸汽经下行煤气管、上行煤气阀进入单炉旋风除尘器后经烟囱放空。一单元煤气总管防爆板炸裂后，可使用单元洗涤塔水封与其他单元煤气系统隔绝，然后开启造气炉安全阀和煤气总阀，关闭上行煤气阀，用下行煤气管置换蒸汽对单元煤气总管进行置换，蒸汽从洗涤塔水封上部盲板拆开处放空；再用下行煤气管置换蒸汽对煤气总管保持正压约5 min后，拆开洗涤塔水封上部盲板让置换蒸汽放空。煤气总管两端防爆板(禁止动火)更换作业结束后，关闭1#和3#造气炉安全阀和煤气总阀，关闭下行煤气管蒸汽置换阀，开启上行煤气阀，恢复1#和3#造气炉至安全停车状态，然后封闭洗涤塔水封上部盲板，排除洗涤塔水封内积水，恢复一单元水封正常溢流，再恢复一单元(1#，2#和3#)造气炉正常生产；对4#造气炉重新加煤提温，待炭层高度和炉温等均合格后投运，一单元的半水煤气中氧含量未再上升。

2 误操作导致氧含量超标

因造气系统主要操作人员责任心不强、经验不足等原因，往往发生误操作，导致半水煤气中氧体积分数超标。

2.1 吹风气回收过多导致氧含量超标

2008年6月1日17:20，操作人员在控制氢氮比时，发现微机显示半水煤气的氢氮比超标。为快速将氢氮比降低至工艺指标范围内，将5#造气炉的吹风气全部回收至气柜；17:50，气柜达到高限8 000 m3，且变换系统氧表显示半水煤气中氧体积分数略有上升；检查炉况发现，5#造气炉的吹风气仍被全部回收，又造成半水煤气的氢氮比偏低(说明：为迅速降低半水煤气氢氮比，操作人员采用单炉吹风气全部回收至气柜的方法，微机上只需点击“压回收”即可，若不及时取消，则每个循环自动将吹风气全部回收至气柜)。

(1)原因分析:操作人员未及时根据半水煤气的氢氮比变化规律来调节5#造气炉的吹风气气量，回收至气柜的吹风气偏多，导致半水煤气中氧含量升高、H2含量大幅下降，半水煤气的氢氮比偏低。

(2)处理措施:立即停止回收5#造气炉吹风气，停运1台造气炉降低气柜高度，取消1～2台造气炉上吹加氮；待气柜高度降至5 000 m3时开1台原为降低气柜高度而停运的造气炉；在半水煤气的氢氮比上升时，逐步恢复1～2台造气炉上吹加氮，至氢氮比达到工艺指标。

2.2 炉面出现风洞导致氧含量跑高

2013年12月13日4:28，三单元半水煤气中氧体积分数达到0.6%，操作人员发现10#造气炉上行煤气温度陡升至480 ℃并居高不下；微机显示炉内炭层空程由1.25 m骤降至1.48 m,该单元其余造气炉炉温正常。停运10#造气炉并点火检查，发现炉面中间穿洞至炉箅风帽处。

(1)原因分析：入炉煤棒灰分质量分数由21%猛升至25%，操作人员未及时加快炉条机转速，灰渣层增厚，炉箅周围阻力增大，吹风气无法穿透炭层，直接从阻力较小的风帽上部突出，导致炉面中间出现风洞，经过风洞的吹风空气未完全燃烧即进入煤气系统，致使半水煤气中氧含量升高。

(2)处理措施：用铁铲铲除风洞周围的红疤，然后拨平炉面炭层并填实风洞；炭层过低，补加炭，使炭层高度合格后开炉；减吹风时间1 s，停炉条机8～10 min，然后在原有转速的基础上上调50 r/min。一般经30 min后可恢复正常，待炉温及炭层空程正常后，方可恢复原工艺制气。

2.3 炉条机控制不当致氧含量升高

2014年2月28日7:30，一单元1#造气炉北灰仓下大量生棒。接班时，操作人员发现：1#造气炉的炭层空程为1.65 m(正常1.25 m)，炉温异常；自6:30至8：00，上行煤气温度由正常的310 ℃降至250 ℃后不再回升。对1#造气炉点火插炉检查发现：炉面炭层极低，北面炭层比南面更低，整个炉面呈南高北低斜坡状；点火时，炭层火势(燃烧程度、燃烧状况)较弱；插炉轻松，炉内无疤。为了能使造气炉恢复至正常炉况、防止半水煤气中氧含量偏高，操作人员立即补炭至炭层和空程合格，然后采用制惰提温；提温期间，8:17又出现半水煤气中氧含量快速上升的现象；8:19对1#造气炉补炭并重新提温合格后投入运行，变换氧表显示自8:32起氧含量由0.53%逐渐下降至0.20%。

(1)原因分析：班产液氨171.5 t时，只需开11.5台造气炉，1#造气炉为补气炉；因断断续续停运1#造气炉时间过长，1#造气炉生产负荷较轻。2月28日5:45投运1#造气炉时，1#造气炉已停运4 h,操作人员未能及时合理调节炉条机的转速，开炉即将转速调至正常生产时的450 r/min；6:30， 1#造气炉炉内北面炭层塌方，于是持续补炭，北灰仓停止下灰；7:30，北灰仓下灰时，北面炭层再次塌方，气化层严重破坏，导致1#造气炉炭层、炉温均长时间偏低，加之空气吹净阶段未取消，氧气燃烧不完全，造成进入气柜的半水煤气中氧含量偏高；操作人员及时停炉并重新加炭、提温，在1#造气炉炭层及炉温合格再次投运后，半水煤气中氧含量下降至正常范围。

(2)预防措施：造气炉投运后，宜先取消吹净和加氮，增加吹风时间；炉条机转速必须根据炭层、空程变化来控制，依据先慢后快的原则，确保空程稳定，在建立较厚的、温度较高的气化层后，调整好热平衡、物料平衡、上吹和下吹平衡(上、下吹蒸汽用量及时间平衡)，以维持炉内气化层位置和温度的稳定，方可建立良好的炉况，保证半水煤气中氧含量不超标。

3 阀门关闭不到位致氧含量超标

2009年3月11日17:05，操作人员准备对一单元4#造气炉下灰时，听见炉底有轻微爆鸣声，且一单元洗涤塔半水煤气中氧体积分数达到0.50%(正常值为0.20%)。停炉检查时发现，4#造气炉下行煤气阀没有关闭，在空气吹净时炉底发生爆鸣。

一单元洗涤塔半水煤气中氧体积分数达到0．50%(正常值为0．20%)。停炉检查时发现，4#造气炉下行煤气阀没有关闭，在空气吹净时炉底发生爆鸣。

3． 1 原因分析

更换了 4#造气炉下行煤气阀油缸后，新的十字头上部的油缸活塞杆连杆比原来短10mm，致使下行煤气阀关闭时闸板关不严;在空气吹净阶段，空气从该阀门进入下行煤气管，与管中煤气相遇后发生爆鸣; 在上吹加氮阶段，部分空气从下行煤气阀进入煤气系统，导致一单元半水煤气中氧含量上升。

3．2 处理及预防措施

立即停炉更换十字头上部的油缸活塞杆连杆，检查并确认下行煤气阀闸板关闭到位后再开炉。为防止再次发生此类事故，今后检修阀门时应加大验收力度，确保检修后的阀门能正常工作;操作人员及巡检人员应提高安全意识，发现半水煤气中氧含量有上升趋势时，应及时加强设备巡检，争取隐患被早发现、早处理。