半水煤气中O2含量的控制是合成氨生产中最重要的工艺指标和安全生产指标之一。阳煤集团淄博齐鲁第一化肥有限公司利用原料煤生产合格的半水煤气作为合成氨的原料气，同时利用原料煤生产丁辛醇所用的水煤气，半水煤气中O2含量控制指标为不大于0.5%，丁辛醇水煤气O2含量控制指标为不大于0.2%。考虑O2含量对后序工段及安全生产等方面的影响，以尽量降低O2含量作为造气生产中不变的目标。现就公司生产原料气中O2的来源、控制措施以及对消耗方面的影响进行如下分析和讨论。
1.半水煤气中O2的来源
（1）正常生产中产生的O2
①造气上吹加氮阶段产生的O2。造气炉在上吹阶段都配有上吹加氮程序，制气阶段给蒸汽中加入空气的目的主要是为了得到N2，制取适宜的半水煤气，同时也是为蒸汽与炭的反应提供热量。至于上吹煤气含有的O2，并不是空气中的O2与炭燃烧不完全造成的，因为造气炉内气化层温度在1200 ℃，当O2与炭接触时可迅速反应，但是炉内四周水夹套与炭层接触的区域，温度不到200 ℃，加氮空气时，有部分紧贴水夹套内壁低温环区的O2与炭未发生燃烧反应而进入煤气中。
②造气吹净阶段和吹风阶段吹风气回收产生的O2。吹净阶段和吹风回收阶段产生的O2与上吹加氮产生的O2原理相同，主要是在造气炉内四周水夹套内壁区域内未充分燃烧的O2残留进入煤气中。
③油压自动阀门内漏产生的O2。油压蝶阀一般不能关闭严实，吹风阀内漏时，直接造成空气吹入下行管，被下吹煤气带入气柜；若下行阀密封不严实，造气炉吹净、吹风阶段微量空气进入下行管；若下行三通管附近存在“死角”，吹风时，“死角”被空气填充，吹风、上吹结束后，转入下吹阶段，这部分填充气被下行气带入煤总阀后进入气柜。
④其他设备密封不严。如上行阀、下行阀填料漏气严重，造成空气吸入；联合废锅导淋、洗气塔导淋在停炉时容易造成空气吸入，开炉后直接将空气带入气柜等。
（2）非正常状况下产生的O2
①造气炉炉况不稳定。主要表现在造气炉气化层不完整，出现偏移、吹翻，产生风洞、炉内结疤结块等，使进入造气炉内的空气中的O2没有完全与炭发生反应而进入煤气系统。出现此类现象时，煤气中O2含量会在造气炉送气时出现周期性大幅升高。
②造气炉设备出现故障。主要表现为阀门卡死（如吹风阀不落、上加氮阀不落、下行阀不落、烟囱阀不起、回收阀不起等）。发生此类现象时空气易走短路，未进入造气炉与炭发生反应而直接进入煤总阀后进入气柜，此时造气炉控制曲线将会发生较大变化，同时对发气量、风压、油压造成较大影响。
2.控制半水煤气中O2含量的措施
（1）保持气化层的稳定，力求气化层均匀，不出现翻炉、结疤、风洞等。
（2）确保下行阀和吹风阀安全联锁安全好用，不得出现同时不落现象；吹风阀与下行阀密封良好，关闭时严密不漏气，阀门达到使用周期时及时更换。
（3）消除空气“死角”，缩短下行阀与吹风阀之间的距离，可采用蒸汽吹扫措施（我公司改造后的吹风阀都配置有蒸汽管线，用于吹净吹风阀与下行阀之间的“死角”）。
（4）选择合理的循环时间和吹净时间。
（5）对造气生产中出现的跑、冒、滴、漏及时处理，包括阀门填料、下灰圆门漏点等。
（6）至于水夹套冷壁效应造成的O2含量升高，部分厂家及研究部门正在考虑增加阻热衬板或耐热磨陶瓷复合材料等实现阻止热量传递，使气化层的高温炭不直接与水冷壁接触，以达到降低煤气中O2含量的目的。
3.造气炉改造和程序设计优化
对于公司丁辛醇装置水煤气中O2含量≤0.2%的更严格要求，在采取以上控制措施的基础上，通过对造气炉系统进行改造和程序设计优化来实现。
（1）将上行管线分为吹风上行和制气上行2路，有效实现吹风与制气气体的分离，避免2股气体混合而造成O2含量升高。
（2）程序设计上增加吹净回收和上吹回收，将有可能造成O2含量升高的气体回收到化肥系统，不仅实现了降低丁辛醇装置水煤气中O2含量的目的，而且达到了控制有效气体（CO+H2）含量的目的。
（3）增加阀检，出现阀门不起或不落时自动报警或停炉。
（4）增加风机联锁，当风机风压低于设定最低值时，造气炉吹风开始瞬间紧急停炉。
（5）增加上行管阻力监控，通过阻力趋势变化迅速判断不正常的造气阀门，及时查找原因并处理。
（6）在气柜入口、出口分别加装O2含量分析仪，以便快速确定O2含量波动的工段并查找原因，同时给后工序提前进行处理留出时间。
通过采取上述操作控制措施及技术改造，正常生产中我公司煤气中O2含量一直处于较低状态，这对提高造气炉发气量、提高气体质量、降低消耗、保护后工序及整个系统的安全生产都具有重大意义。
（齐鲁一化 张景涛)