崔道辉
（安徽六国化工股份有限公司，安徽 铜陵244023）
［摘 要］安徽六国化工股份有限公司“28·30” 项目配套气化装置采用多元料浆加压气化工艺，3台气化炉（A炉、B炉、C炉）两开一备，气化装置2012年12月试车至2014年2月，采用的是非在线倒炉；2014年3月至今，采用的是在线倒炉。在线倒炉时存在3台气化炉同时运行的状况，分析空分装置产氧量、烧嘴冷却水泵供水量、高压灰水泵供水量、2台碳洗塔排水走一条管线等方面瓶颈问题及其解决；以A炉、B炉正常运行，C炉为备炉，B炉倒C炉为例，详细阐述在线倒炉的操作步骤和操作中的注意事项。运行实践表明，在线倒炉操作模式在缩短倒炉时间与系统并气时间、稳定整个生产系统的运行、增加氨产量和尿素产量及蒸汽产量、节能减排等方面具有明显优势，相较于非在线倒炉模式可获得良好的经济效益。
［关键词］气化装置；多元料浆气化炉；非在线倒炉；在线倒炉；瓶颈问题；操作步骤；优势分析
［中图分类号］TQ546 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2022）01-0012-05
0 引 言
安徽六国化工股份有限公司（简称六国化工）氮肥厂“28·30” 项目（280 kt/a合成氨、300 kt/a尿素，尿素装置消纳不完的液氨用于磷铵生产）气化装置采用西北化工研究院的多元料浆加压气化专利技术，多元料浆气化工艺是以纯氧和水煤浆（多元料浆）为原料，采用气流床反应器，在加压无催化剂条件下进行部分氧化反应，生成以CO和H2为有效成分的粗合成气。六国化工多元料浆气化装置以烟煤为原料，采用激冷流程、三级闪蒸工艺，气化装置分为制浆工段（12工段）、气化工段（13工段）、渣水工段（14工段）三部分。在气化工段，水煤浆和氧气通过工艺烧嘴进入气化炉反应，生成的粗合成气中夹带的灰尘在进入变换系统之前除去，气化炉排出的溶渣在激冷室中冷却，粗渣经锁斗排至炉外，细渣则在渣水工段中予以除去，系统中的灰水循环使用。
六国化工共有3台气化炉（简称A炉、B炉、C炉），正常操作条件下两开一备，设计单炉投煤量750 t/d，有效气（H2+CO）产量为87 500 m3/h（干基）。多元料浆气化炉工艺烧嘴工作在高温（炉膛内温度约1 250 ℃）高压的苛刻条件下，烧嘴承受高温火焰舔舐，加之回火、氧气与物料混合及水煤浆的高速冲刷，会使工艺烧嘴产生不同情形的烧损；气化炉炉膛内的耐火砖也可能因块状剥落、烧蚀损伤、冲蚀损伤和机械损坏等需定期进行更换（一般耐火砖的使用寿命约12 000 h）；激冷环和气化黑水管线由于黑水中灰渣的冲刷、磨损，会出现泄漏，且黑灰水管线在运行一段时间后会出现结垢现象，结垢严重时需停炉清洗等。上述这些方面的原因均会导致气化炉需进行周期性检修，亦即需对气化炉进行倒炉操作，现阶段六国化工气化炉倒炉周期约为80 d。目前，水煤浆气化炉倒炉操作方式主要有两种，第一种为非在线倒炉，即先对待停气化炉进行停车操作，然后对备用炉进行开车操作；第二种为在线倒炉，即先对备用炉进行开车操作，然后对待停气化炉进行停车操作。六国化工气化装置2012年12月试车至2014年2月，采用的是非在线倒炉操作方式；2014年3月至今，采用的是在线倒炉操作方式。六国化工的运行实践表明，在线倒炉具有诸多优越性。以下就多元料浆气化炉在线倒炉操作有关事宜作一简介。
1 在线倒炉操作瓶颈问题分析及解决
采用在线倒炉时，各系统之间的协调配合不同于常规操作（非在线倒炉），六国化工在线倒炉时存在3台气化炉同时运行的情况，操作难度加大，对操作人员的技能要求更高，操作调节也需更加精细与规范，现场操作人员和中控（人员）的配合需更加默契。针对六国化工在线倒炉时存在3台气化炉同时运行的状况，在借鉴业内在线倒炉操作经验的基础上，结合企业自身的实际情况，经分析与梳理，认为主要须解决以下几个方面的瓶颈问题。
1.1 空分装置的产氧量能否满足要求
六国化工空分装置最高产氧量为38 000 m3/h，正常生产情况下2台气化炉满负荷运行时的总氧量为33 000 m3/h，而备用气化炉投料时为半负荷运行，其氧气需求量约9 700 m3/h，即在线倒炉3台气化炉同时运行所需的总氧量为42 700 m3/h，超出空分装置的最高产氧量。要使3台气化炉同时运行时的总氧量控制在38 000 m3/h，只需在备用炉投料前将待停气化炉的负荷减一部分即可，一般将待停气化炉+继续运行气化炉负荷减至总氧量为27 000 m3/h，加上备用气化炉投料的氧气需求量约9 700 m3/h，此时3台气化炉同时运行所需的总氧量为36 700 m3/h，空分装置产氧量即可满足气化装置所需。
1.2 烧嘴冷却水泵供水量能否满足要求
六国化工3台气化炉使用1套烧嘴冷却水系统，配置2台烧嘴冷却水泵（一开一备），单台烧嘴冷却水泵的额定流量为60 m3/h，单台烧嘴冷却水的实际流量为18 m3/h，故单台烧嘴冷却水泵的供水量能满足3台烧嘴同时运行所需。
1.3 高压灰水泵供水量能否满足要求
高压灰水泵（P1406）的额定流量为360 m3/h，主要给3台碳洗塔供水及锁斗充压，单台碳洗塔的设计供水量为114 m3/h，实际进水量为100～120 m3/h，2台气化炉正常运行时高压灰水泵出口流量约260 m3/h；在线倒炉第3台气化炉建立灰水大循环时，对应的碳洗塔进水量应为120 m3/h，这样的话高压灰水泵出口流量约需380 m3/h，可能会超过高压灰水泵的额定流量，使其因电机过流跳车。为解决该问题，可采用减少运行炉对应碳洗塔进水量和排水量的方法来减少系统水循环量，即将运行炉对应碳洗塔的进水量调至85～95 m3/h、排水量调至30～45 m3/h；同时，将运行炉锁斗系统充压时间错开，防止在第3台气化炉建立灰水大循环后锁斗同时充压致使高压灰水泵因其电机过流而跳车。
1.4 2台碳洗塔排水走一条管线能否满足要求
碳洗塔排水总管有2条，2台运行气化炉对应的碳洗塔排水各自走一条，在线倒炉第3台气化炉开车后，其碳洗塔需要排水时，必须与运行的某台碳洗塔排水共走一条总管，可能会影响碳洗塔的排水。通过计算与实际测算可知，单台碳洗塔的最大排水量可达81 m3/h，此期间将单台碳洗塔的排水量控制在30～45 m3/h即可。
2 在线倒炉操作步骤
在线倒炉之前，确认备用炉烘炉已完成，前期操作均已完成：气化炉开停车安全联锁试验运行3遍，并确认联锁阀门动作无误；高压煤浆泵水压试验已完成，确认其运行良好，无泄漏，流量、压力正常；阀门、盲板已按《气化炉投料现场确认表》确认并签字，仪表阀门已调试完成。气化车间技术员对阀门、盲板再次进行确认，确认完成后，正式开始在线倒炉操作。现以A炉、B炉正常运行，C炉为备炉，B炉倒C炉为例，介绍在线倒炉操作步骤。
2.1 B炉减负荷
通知调度，气化炉在线倒炉，B炉减负荷，为C炉预留约9 700 m3/h的氧气量；中控根据“少量多次”、“先减氧气量，后减煤浆量”的原则，将B炉减负荷至系统总耗氧量在27 000 m3/h左右。减负荷过程中中控密切注意气化系统工况的波动以及变换系统工况的波动，及时做好调整，确保系统运行稳定。
2.2 C炉烧嘴冷却水投用
更多内容详见《中氮肥》2022年第1期