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摘 要：本文通过多喷嘴对置式气化装置运行特点，根据运行中实际发生的问题，摸索出气化炉在因空分装置短停后，利用后备氧系统为气化炉提供投料条件，缩短合成氨系统开车时间的创新实践。
关键词：后备氧；气化炉；倒炉；烘炉
中图分类号：TQ545 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）29-0268-02
1 后備氧系统设计作用介绍
新疆心连心能源化工有限公司气化装置项目配备2台气化炉，采用多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术，为后系统提供粗煤气，运行方式为一开一备，单炉日处理原煤量约1500t。项目配套了1套45000Nm3/h空分装置，同时新增1套后备氧系统。后备氧系统主要包含1台150m3低压液氧贮槽、1台液氧泵、1台水浴式汽化器，设计液氧汽化输送能力为15000Nm3/h，主要作用为满足气化炉周期倒炉所需氧气量。
气化炉达到运行到周期需要进行倒炉操作，即保证后系统不停车的前提下，将两台气化炉进行运行切换。
1.1 气化倒炉主要步骤
（1）气化备用炉建立两对烧嘴氧气开工流量至5000Nm3/h，同时注意避免运行炉氧量波动；
（2）备用炉一对烧嘴投料，确认投料成功炉温升至1000℃以上，另一对烧嘴投料；
（3）确认投料成功后，分别升压至1.0MPa、2.0MPa、3.5MPa查漏；（2h以内完成）；
（4）3.5～5.0MPa升压过程同时提高备用炉负荷至82%、每支烧嘴氧气量7000Nm3/h；
（5）气化炉压力升至5.3MPa，高于系统压力0.1～0.2MPa，温度≥220℃，备用炉向系统并气；
（6）备用炉缓慢打开合成气出工段阀，同时关闭背压放空阀向系统并气。待停炉逐渐关闭合成气出工段阀，同时逐渐打开背压放空阀向火炬切气（注意待停炉提前30min熔渣）切气时间控制在1h以内；
注：倒炉切气过程注意保持气化及系统压力稳定。
（7）待停炉合成气出工段阀全关后，联系空分按下待停炉“一对烧嘴停车”按钮，（注意关小合成气背压放空阀控制待停炉系统压力），待氧气压力稳定后，中控按下待停炉另“一对烧嘴停车”按钮，同时关闭待停炉合成气放空阀，系统保压循环；待停炉前联系空分，在气化停炉时空分利用主系统放空阀进行放空，待气化炉停车后，空分再进行主系统放空与后备氧停车的切换控制，在后备氧停车过程中，保证外送氧气压力、流量稳定；
（8）新开气化系统调整负荷，倒炉完成。
1.2 空分具体氧气用量
（1）待停炉减负荷至82%，此时用氧量为28000Nm3/h，若此时将新开炉投用，则空分装置主系统氧量不足以提供28000×2=56000Nm3/h氧气（设计45000Nm3/h），仍少11000Nm3/h氧气，需要后备氧系统提供；
（2）后备氧槽储存量最大为150m3，为了保证安全液位按照100m3/h计算，能够提供70000Nm3/h氧气，在整个倒炉过程中需要根据气化投料、升压、并气时间合理使用后备氧系统提供的氧气；
（3）新开炉引氧投料需要20000Nm3/h氧气，在引氧前空分装置需要稳定外送28000+20000=480000Nm3/h氧气，其中空分主系统提供42000Nm3/h（包含主系统放空，约4000Nm3/h，外送38000Nm3/h），后备氧系统提供10000Nm3/h；
（4）根据气化炉压力负荷曲线在3.5MPa后进继续升压时需要加负荷（与待停炉负荷一致28000Nm3/h），这就需要新开炉3.5MPa前，空分需要提负荷保证氧气流量在560000Nm3/h以上，其中空分主系统提供42000Nm3/h，后备氧系统提负荷至14000Nm3/h；
（5）新开炉至并气结束整个阶段，空分始终需要保持提供56000Nm3/h氧气。
从表1中可以看出，后备氧槽（70000Nm3/h）可以单独提供气化倒炉所用氧气量，但前提是气化倒炉过程中未出现影响开车进度的状况。空分装置还有两个液氧储罐（100m3），保守可以提供78×700×2=109200Nm3/h，可以维持气化运行3～4h。
在倒炉过程中，新开炉处于并气开始前时，若空分出现故障导致不能正常供氧时，立即停新开炉，并联系空分控制氧气压力尽快稳定，气化注意运行炉氧气流量，避免出现过氧现象。
在倒炉过程中，新开炉处于并气开始至并气结束前，若空分出现故障导致不能正常供氧时，气化系统停车，联系空分注意氧气压力。以实际情况来定，若是并气初期，可停新开的炉，若是并气后期，可停需停的炉。
2 后备氧系统应用创新
当空分短停时，根据空分计划供氧气时间及气化炉炉温情况，启动后备氧系统保证氧量在12000Nm3/h以上，气化炉压力降低至1.0MPa进行一对烧嘴连投，待气化炉温升至1200℃稳定运行1～2h后停车（代替烘炉），保证气化炉温度在投料温度范围内，确保气化随时具备投料条件。
2016年9月6日4：45空分故障造成系统停车，气化炉跳车后保压循环。根据空分查找原因及开车情况，初步计划14：00能够正常供氧气。根据炉温情况及其他公司类似情况，闷炉10h能够不烘炉投料。但空分开车具备供氧气条件最终推迟至19点以后，炉温必定低于投料温度。
经过讨论决定启动后备氧系统一对烧嘴投料，提高炉温后停车，确保炉温在空分主系统开车供氧气时能够达到投料温度。15：50空分后备氧加载并保持氧气外送流量12000Nm3/h，16：06分A2/A4烧嘴投料（引氧时炉温920℃，投料温度885℃），温度升至1200℃，稳定运行40min后停车。19：55A1/3/、A2/4投料（引氧时炉温926℃，投料温度890℃）。避免了气化系统切水泄压、系统置换、拆封堵转、烘炉，节省了开车时间20h，这也是公司首次采用后备氧系统烘炉并实践成功的案例，为今后类似事件提供了宝贵的经验。
3 后备氧应用创新注意事项
（1）确认烧嘴的使用时间小于30d；
（2）如果煤浆没有入炉会造成停车，或气化炉过氧，如按下“投料”按钮后15S内，两煤浆管线第三块流量表均没有流量显示，或煤浆管线压力远高于正常值，控制室立即拍停连投“烧嘴”；
（3）一对烧嘴运行期间适当提高氧煤比运行，避免一对烧嘴运行时间过长；
（4）一对烧嘴运行期间注意高压氮气下降速率，确保高压氮气压力≥11.0MPa；
（5）由于后备氧系统临时投用，在投用前要做好低温液体泵的冷泵工作，包括液氧汽化所需要的水浴。同时在向系统送气的过程中保证主系统氧气管线不受影响；
（6）由于空分处于停车处理问题阶段，人员比较紧张。投入后备氧系统运行，增加了操作工作量，需要注意协调增加操作人员，加强操作管控。
4 经济效益分析
由于空分后备氧系统与空分主系统是两个相对独立的系统，在主系统出现故障短车检修时，不须要等待检修完成即可通过后备氧系统维持气化炉炉温，节省开车时间。按照目前我公司合成氨产量42t/h，可提前20h生产合成氨约840t，同时大大减少开停车过程工作量。
5 结束语
面对化工产品市场竞争日益激烈的现状，针对生产系统一方面要保证长周期稳定运行，另一方面积极寻找节能关键点，但在生产过程中难免会遇到工艺、设备出现的问题，当问题出现时缩短开车时间就成为了关键。随着化工生产自动化程度的提高，化工企业操作人员相对减少，降低员工的劳动强度，也是摆在化工生产管理者面前的现状。公司2016年成功实践的后备氧系统代替气化炉烘炉，为系统出现问题时创造了新一层面上的效益，为化工生产人员思维的拓展提供了借鉴意义。
收稿日期：2018-8-31
作者简介：茹祥会（1979-），男，主要从事气化生产运行管理工作，任新疆能源化工有限公司气化车间副主任。
曹 鑫（1989-），男，助理工程师，主要从事空分气化的工艺研究管理工作。
关键词：后备氧；气化炉；倒炉；烘炉
中图分类号：TQ545 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）29-0268-02
1 后備氧系统设计作用介绍
新疆心连心能源化工有限公司气化装置项目配备2台气化炉，采用多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术，为后系统提供粗煤气，运行方式为一开一备，单炉日处理原煤量约1500t。项目配套了1套45000Nm3/h空分装置，同时新增1套后备氧系统。后备氧系统主要包含1台150m3低压液氧贮槽、1台液氧泵、1台水浴式汽化器，设计液氧汽化输送能力为15000Nm3/h，主要作用为满足气化炉周期倒炉所需氧气量。
气化炉达到运行到周期需要进行倒炉操作，即保证后系统不停车的前提下，将两台气化炉进行运行切换。
1.1 气化倒炉主要步骤
（1）气化备用炉建立两对烧嘴氧气开工流量至5000Nm3/h，同时注意避免运行炉氧量波动；
（2）备用炉一对烧嘴投料，确认投料成功炉温升至1000℃以上，另一对烧嘴投料；
（3）确认投料成功后，分别升压至1.0MPa、2.0MPa、3.5MPa查漏；（2h以内完成）；
（4）3.5～5.0MPa升压过程同时提高备用炉负荷至82%、每支烧嘴氧气量7000Nm3/h；
（5）气化炉压力升至5.3MPa，高于系统压力0.1～0.2MPa，温度≥220℃，备用炉向系统并气；
（6）备用炉缓慢打开合成气出工段阀，同时关闭背压放空阀向系统并气。待停炉逐渐关闭合成气出工段阀，同时逐渐打开背压放空阀向火炬切气（注意待停炉提前30min熔渣）切气时间控制在1h以内；
注：倒炉切气过程注意保持气化及系统压力稳定。
（7）待停炉合成气出工段阀全关后，联系空分按下待停炉“一对烧嘴停车”按钮，（注意关小合成气背压放空阀控制待停炉系统压力），待氧气压力稳定后，中控按下待停炉另“一对烧嘴停车”按钮，同时关闭待停炉合成气放空阀，系统保压循环；待停炉前联系空分，在气化停炉时空分利用主系统放空阀进行放空，待气化炉停车后，空分再进行主系统放空与后备氧停车的切换控制，在后备氧停车过程中，保证外送氧气压力、流量稳定；
（8）新开气化系统调整负荷，倒炉完成。
1.2 空分具体氧气用量
（1）待停炉减负荷至82%，此时用氧量为28000Nm3/h，若此时将新开炉投用，则空分装置主系统氧量不足以提供28000×2=56000Nm3/h氧气（设计45000Nm3/h），仍少11000Nm3/h氧气，需要后备氧系统提供；
（2）后备氧槽储存量最大为150m3，为了保证安全液位按照100m3/h计算，能够提供70000Nm3/h氧气，在整个倒炉过程中需要根据气化投料、升压、并气时间合理使用后备氧系统提供的氧气；
（3）新开炉引氧投料需要20000Nm3/h氧气，在引氧前空分装置需要稳定外送28000+20000=480000Nm3/h氧气，其中空分主系统提供42000Nm3/h（包含主系统放空，约4000Nm3/h，外送38000Nm3/h），后备氧系统提供10000Nm3/h；
（4）根据气化炉压力负荷曲线在3.5MPa后进继续升压时需要加负荷（与待停炉负荷一致28000Nm3/h），这就需要新开炉3.5MPa前，空分需要提负荷保证氧气流量在560000Nm3/h以上，其中空分主系统提供42000Nm3/h，后备氧系统提负荷至14000Nm3/h；
（5）新开炉至并气结束整个阶段，空分始终需要保持提供56000Nm3/h氧气。
从表1中可以看出，后备氧槽（70000Nm3/h）可以单独提供气化倒炉所用氧气量，但前提是气化倒炉过程中未出现影响开车进度的状况。空分装置还有两个液氧储罐（100m3），保守可以提供78×700×2=109200Nm3/h，可以维持气化运行3～4h。
在倒炉过程中，新开炉处于并气开始前时，若空分出现故障导致不能正常供氧时，立即停新开炉，并联系空分控制氧气压力尽快稳定，气化注意运行炉氧气流量，避免出现过氧现象。
在倒炉过程中，新开炉处于并气开始至并气结束前，若空分出现故障导致不能正常供氧时，气化系统停车，联系空分注意氧气压力。以实际情况来定，若是并气初期，可停新开的炉，若是并气后期，可停需停的炉。
2 后备氧系统应用创新
当空分短停时，根据空分计划供氧气时间及气化炉炉温情况，启动后备氧系统保证氧量在12000Nm3/h以上，气化炉压力降低至1.0MPa进行一对烧嘴连投，待气化炉温升至1200℃稳定运行1～2h后停车（代替烘炉），保证气化炉温度在投料温度范围内，确保气化随时具备投料条件。
2016年9月6日4：45空分故障造成系统停车，气化炉跳车后保压循环。根据空分查找原因及开车情况，初步计划14：00能够正常供氧气。根据炉温情况及其他公司类似情况，闷炉10h能够不烘炉投料。但空分开车具备供氧气条件最终推迟至19点以后，炉温必定低于投料温度。
经过讨论决定启动后备氧系统一对烧嘴投料，提高炉温后停车，确保炉温在空分主系统开车供氧气时能够达到投料温度。15：50空分后备氧加载并保持氧气外送流量12000Nm3/h，16：06分A2/A4烧嘴投料（引氧时炉温920℃，投料温度885℃），温度升至1200℃，稳定运行40min后停车。19：55A1/3/、A2/4投料（引氧时炉温926℃，投料温度890℃）。避免了气化系统切水泄压、系统置换、拆封堵转、烘炉，节省了开车时间20h，这也是公司首次采用后备氧系统烘炉并实践成功的案例，为今后类似事件提供了宝贵的经验。
3 后备氧应用创新注意事项
（1）确认烧嘴的使用时间小于30d；
（2）如果煤浆没有入炉会造成停车，或气化炉过氧，如按下“投料”按钮后15S内，两煤浆管线第三块流量表均没有流量显示，或煤浆管线压力远高于正常值，控制室立即拍停连投“烧嘴”；
（3）一对烧嘴运行期间适当提高氧煤比运行，避免一对烧嘴运行时间过长；
（4）一对烧嘴运行期间注意高压氮气下降速率，确保高压氮气压力≥11.0MPa；
（5）由于后备氧系统临时投用，在投用前要做好低温液体泵的冷泵工作，包括液氧汽化所需要的水浴。同时在向系统送气的过程中保证主系统氧气管线不受影响；
（6）由于空分处于停车处理问题阶段，人员比较紧张。投入后备氧系统运行，增加了操作工作量，需要注意协调增加操作人员，加强操作管控。
4 经济效益分析
由于空分后备氧系统与空分主系统是两个相对独立的系统，在主系统出现故障短车检修时，不须要等待检修完成即可通过后备氧系统维持气化炉炉温，节省开车时间。按照目前我公司合成氨产量42t/h，可提前20h生产合成氨约840t，同时大大减少开停车过程工作量。
5 结束语
面对化工产品市场竞争日益激烈的现状，针对生产系统一方面要保证长周期稳定运行，另一方面积极寻找节能关键点，但在生产过程中难免会遇到工艺、设备出现的问题，当问题出现时缩短开车时间就成为了关键。随着化工生产自动化程度的提高，化工企业操作人员相对减少，降低员工的劳动强度，也是摆在化工生产管理者面前的现状。公司2016年成功实践的后备氧系统代替气化炉烘炉，为系统出现问题时创造了新一层面上的效益，为化工生产人员思维的拓展提供了借鉴意义。
收稿日期：2018-8-31
作者简介：茹祥会（1979-），男，主要从事气化生产运行管理工作，任新疆能源化工有限公司气化车间副主任。
曹 鑫（1989-），男，助理工程师，主要从事空分气化的工艺研究管理工作。