合成氨造气系统节能降耗的优化控制

摘要煤气化炉的气化效率高低直接影响到合成氨装置节能降耗效果，通过对固定床间歇制气系统关键控制点优化，提高单炉产气量，达到了合成氨装置节能降耗的目的。

关键词造气；节能降耗；优化；平衡；操作

前言

湖北省黄麦岭磷化工有限责任公司30万t/a磷酸二铵工程配套8万t/a合成氨装置于2011年9月投产，设计以型煤为源头固定床间歇制气系统，6台2800固定床造气炉供满负荷3机生产（压缩机型号6M32-180/314）日产合成氨240t。受国内磷化工市场疲软、产能过剩的大环境影响，磷酸二铵生产成本控制关系到企业生存与发展，中间原材料液氨成本控制是重要途径之一。煤气化炉的气化效率高低直接影响到合成氨节能降耗效果，合成氨造气系统节能降耗成为企业生产的重要工作之一。

1原料煤质量过程控制

以型煤为源头的合成氨生产，粉煤成型技术制作煤棒的质量好坏直接影响到煤气化效果，加强煤棒制作过程控制，提高入炉煤棒质量。1.1多煤种合理搭配根据煤炭市场行情，加大合成氨原料煤库存量，保证原料煤有效库存量在5000t以上，以山西大宁煤为主、掺配粘结性好的赵庄煤，按3:1比例搭配，同时消化少量烟道灰和返料，通过科学合理搭配，煤棒质量有明显提高，原料返料率从13%降至10%以下。1.2稳定原料煤水分从货场调回末煤，睛天先进露天晒场，均匀铺开晾晒后再进干煤棚，原料煤水分控制在8%以下，防止原料煤水份高，在鼠笼粉碎机内结疤，粉碎粒度粗，降低腐植酸钠粘结效果。1.3严格控制粉碎粒度为保证原料煤棒机挤压成型，严格控制原料煤粉碎粒度，粒度≤3mm颗粒的要达到90%以上，粉碎粒度数据量化跟踪记录，及时更换鼠笼。1.4加强煤棒机管理严格控制煤棒机电流在380-400A区间，定期更换棒机螺旋。采用颗粒强度仪测定棒机热棒强度，使棒机出来的湿棒强度控制在45N以上。1.5多级筛分降粉末量湿棒经烘干窑烘干成干煤，经过一级筛分后含煤粉末量仍较多，经过外出考察学习后，在入炉输送皮带下料口至每个入炉煤仓处加装格筛，二级筛分有效降低入炉煤含粉末量，入炉煤棒有效量大幅提高。

2造气系统蒸汽平衡控制

在风量一定的情况下，煤气化炉的入炉蒸汽量大小直接影响造气炉况、发气量及气体品质。目前合成氨装置配套1台25t/h三废炉供蒸汽，合成氨分厂产耗蒸汽系统不平衡导致供应造气蒸汽紧张，造气蒸汽量不充足成为现阶段制约合成氨装置稳产、高产的瓶颈。针对这一现实，优先从造气系统内部控制蒸汽平衡。（1）降低入炉蒸汽温度、增加入炉蒸汽量。造气入炉蒸汽温度由220±10℃降为180±10℃，控制在180℃左右，增加供造气用蒸汽的三废炉出口减温、减压器喷水量，降低蒸汽温度，增加蒸汽量3-4t/h，弥补造气蒸汽不足。通过增加造气入炉蒸汽密度，增加入炉蒸汽量，同时降低上、下行温度，减少上、下行热量损失，增加气化层温度，降低热量流失。此关键控制点的优化，打破原来的入炉蒸汽采用高温蒸汽的操作控制方法。（2）调整入炉蒸汽用量的平衡。3台造气炉为一个单系统，由于造气蒸汽供应不足，2个系统蒸汽缓冲罐未起到应有的作用。为提高入炉蒸汽用量，造气入炉蒸汽总管至蒸汽缓冲罐近路阀开4-5圈，造气炉蒸汽手动门各加1圈，风机出口阀门开启度由50%调到55%，增加炉子负荷，提高产气量。（3）适当提高炭层，增加蒸汽在造气炉内反应时间。将造气炉空程由1.8-2.0m调整到1.6-1.8m，适当提高炭层，增加蒸汽在造气炉内反应时间，提高蒸汽分解率和利用率，减小蒸汽损耗，同时降低洗气塔负荷。

3统一工艺操作方法

一个煤制气阶段可分为两大部分：吹风和制气。吹风时，原料煤燃烧，炭层积蓄热量，气化层温度逐渐升高，为制气阶段提供热量。制气时，炽热的炭和蒸汽反应，主要生成H2和CO，其次是CO2。看似简单的化学反应过程，实际操作控制比较复杂，需要结合实际情况，不断调整优化造气工艺操作指标，稳定炉况，提高单炉产气量，达到合成氨造气节能降耗的目的。（1）采用120s制气循环时间。和同行相比，湖北省黄麦岭磷化工有限责任公司合成氨装置的型煤烘干能力偏小、干煤棒水分偏高、煤棒质量较差，造气炉况难以稳定。针对这一状况，首先对造气DCS控制参数进行调整，每10-15个循环拉一个完全上吹，解决炉况板结问题；其次将造气循环时间140s（吹风为26s、上吹27s、下吹53s、二次上吹8s，吹净6s）改为120s（吹风为23s、上吹27s、下吹56s、二次上吹8s，吹净6s），以减少造气炉上、下行温度波动，稳定炉况。（2）控制上、下行温度波动、缩小温差。利用制气时间分配、查看下灰质量好坏，炉条机转速控制调节，减少上、下行温度波动、缩小温差，减少热量损失。上行温度由360℃降到330℃，下行温度由190℃提高到了250℃以上，上、下行温差由170℃降到80℃。（3）减小炉条机转速、调整下灰次数。对造气炉设置自动炭层测量杆，减小炉条机转速，稳定碳层高度，由原来每班下灰5次改为下灰4次，确保造气炉下灰的数量与质量，原料消耗大幅降低。通过对合成氨造气系统操作工艺指标的不断优化，实践证明其优化调整方向是正确的，造气岗位人员统一操作方法，改变过去“牺牲炉况、不顾煤耗保产量”的错误观念，将“保炉况”放在造气生产的第一位。

4结语

加强对合成氨造气系统工艺关键控制点不断优化，同时加强造气系统设备优化改造，如造气风机出口阀全开，改造单炉控制吹风阀，提高吹风效率；改造洗气塔水封、搁置板，减少造气系统阻力等，强化造气设备巡检、维修管理，减少现场跑冒滴漏。目前，湖北省黄麦岭磷化工有限责任公司合成氨装置已实现单台煤气化炉发气量提高20%，5台炉开3机，合成氨稳定生产日产量达到240t以上,最高日产量262t，合成氨装置节能降耗效果明显。

作者：李进 单位：湖北省黄麦岭磷化工有限责任公司