吹风气总管压力对造气岗位的影响

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(河南心连心化肥有限公司，河南 新乡 453002)

吹风气总管压力对造气岗位的影响

王江涛，曹真真，刘飞，吴培，梁菲

(河南心连心化肥有限公司，河南 新乡 453002)

通过对河南心连心化肥有限公司四套造气装置和对应吹风气装置的介绍，以及造气炉况相对于吹风气总管不同压力下的操作，发现吹风气总管阻力对炉况和煤耗的影响较大，并通过实验数据得到了最佳的操作压力，为造气生产的节能降耗找到了新的突破点。

吹风气总管；床层阻力；炉翻；上行带出物；节能降耗

0 前言

吹风气装置是造气岗位节能环保的一套补充装置，吸收了的造气工段的大量放空气，同时又副产大量的高压蒸汽，使整体合成氨生产系统更加高效稳定地运行。但却很少有人关注吹风气炉内压力对造气炉况带来的影响，由于在工艺流程上造气上行管道与吹风气总管串联，管程较长，管径较大，约为1 620 mm，且出口有出气口水封，水封与吹风气燃烧炉相连，无形中增大了送风过程的系统阻力。而空气系统压力的改变，直接影响炉内火层的高度以及上行带出物的含量，同时也对蒸汽系统和煤气系统的安全运行带来一定的影响。造气炉况的操作实际上就是压力的动态平衡，即保证空气系统与煤气系统、蒸汽系统之间的压力达到动态平衡，各个系统之间的压力得到了动态的平衡，则炉况和煤耗都较容易控制。

1 存在问题

心连心公司的“18·30”和“24·40”造气系统共配有四套吹风气装置，负荷为35 t/h的次高压吹风气余热锅炉，造气系统分别为:二厂A1楼10台炉、A2楼10台炉，三厂B1楼12台炉、B2楼12台炉。每栋造气楼对应一台吹风气燃烧炉。

心连心公司造气采用间歇式固定常压气化法，对于常压造气工艺，操作手法上一直是粗放型，调节蒸汽和入炉空气没有量化的数据，而影响炉况的操作又是多变量，因而操作工的经验对炉况的影响很大。造气师傅们经过多年的细心总结，在造气的吹风百分比以及入炉煤与蒸汽的配比上已经有一定的经验。但是两分厂在A、B两楼造气炉况波动上存在的差异一直是一个未解之谜。

造气生产的五个步序分别为：送风、上吹、下吹、二次上吹、吹净。送风的目的是为了提高火层温度，为气化反应提供足够的热量，但在吹风阶段的气体成分中，仍含有9%～15%的CO+H2，以及气体中夹杂的煤粉等固体可燃物，若直接放空，则会对大气造成很大的污染，吹风气燃烧炉的出现，彻底解决了该问题。

二、三厂造气生产系统在开车的前两年内，造气炉况控制上均出现了整体上的差异，即二厂A1楼炉况波动较大，炉翻现象频繁；三厂则是B2炉况波动较大。同时，由于A1和A2两楼、B1和B2两楼的设备规格、型号、数量基本相同，属于两套复制的模式。在操作工人员配备、入炉炭的品质、蒸汽的压力等级以及温度也基本相同。

最初，我们把出现这种问题的原因，归结到了仪表DCS控制系统上的差异，因为A1和B1楼采用浙大中控DCS，步序设置1 s为一个时间单位，上吹和吹风数由操作工设定，不会随意改变，控制系统较稳定；A2和B2楼则是采用了湖南仪峰DCS控制，步序设置为0.8 s为一个时间单位，并且采用的是自动寻优模式，DCS系统会自行调节吹风和上吹参数，控制系统较为智能但硬件故障率较高。但把炉况恶化的原因归结为两种控制系统的不同，确实有点勉强，因为综合二、三厂的实际情况，得到的结论确实自相矛盾的，二厂仪峰控制系统应用较好，三厂浙大系统应用较好。是什么原因造成的两楼炉况差异呢。

2 问题分析

将问题深层的剖析，造气炉况出现波动、恶化，主要是指炉翻现象频繁，上行温度不宜控制，经过总结可知炉翻现象都发生在吹风阶段，因此吹风阶段的风压以及系统压力差异是造成炉翻频率的根本原因。

以二厂生产为例，二厂的A1和A2两楼风机风压大同小异，其他系统设备也基本一样，入炉蒸汽的压力和温度相差不大，查看操作界面发现二者的吹风气总管压力差距明显，而吹风气总管的压力直接影响送风时炉内的系统压力，进行实验对比可得，如表1所示。

表1 各楼吹风气压力与送风时压力对照表 kPa

通过表1的对比可知，距离吹风气装置较远的造气楼炉况较易控制，且该楼的吹风气总管压力偏高，这是因为吹风阶段的阻力与吹风气总管压力成正比，目前二厂一期吹风气入燃烧炉前压力一般在2～4 kPa，二期吹风气入燃烧炉前压力在-2～1.5 kPa；三分厂入燃炉前压力西造气-0.8～1.5 kPa，东造气-0.007 kPa，一条直线。而吹风阶段的阻力越高，则燃料层越不稳定，越容易出现炉翻等炉况恶化现象。

以炉底压力28 kPa，炉底直径2.8 m，炉顶直径2.5 m计算，吹风时燃料层底部受到的向上压力约为1715 kN，几乎接近炉内全部燃料层的质量，如果炉顶压力下降2 kPa，则炉顶减少向下的压力约为9 800 N。那么总管压力低的造气炉出现炉翻则是顺理成章。

3 实际操作应用

经过对比，我们发现适当地降低吹风气总管的阻力，有利于造气炉况的操作，因此在操作过程中我们做了一些调整。 ①入炉煤尽量选择粒度较大煤种，烧粒度较大的煤将会大大提高抗吹翻能力。②操作过程中入炉蒸汽宜大不宜小，同时拉大上下吹手轮的比例。大蒸汽是为了控制气化层温度不至于升得过高，保证燃料层截面上较均匀的阻力。拉大手轮比例的目的是为了增加燃料层的黏结力，防止其过于松散，使炉被吹翻的门坎适当提高。③冬季时可以人为控制吹风气系统阻力，即适当调节引风机的负荷，增大吹风气总管压力，减少炉翻现象的发生。④保证稳定的吹风气总管压力，即设置好吹净起点，操作工要注意人为错风，避免三重风和四重风现象的出现。室内外操作工注意操作细节，开炉时避免赶上完整吹风。⑤另外，在进行造气整体系统技术改造时，一定要考虑留有适当的系统阻力，系统阻力并不是越小越好。

4 经济效益的分析

调整操作模式后，二、三厂各楼的炉况均出现好转，尤其在冬季单楼炉翻现象由原来的90次/月减少至25次/月，炉翻1次大概浪费1.1 t白煤，白煤按市场价格1 600元/t来计算每年两厂共计节约500多万元，效益可观。

2014-07-02

王江涛(1986-)，男，工程师，从事仪表监控、维修工作，电话：15836082457。

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