山西豐喜肥業(yè)（集團(tuán)）股份有限公司臨猗分公司下轄三個(gè)合成氨廠、一個(gè)尿素分廠、一個(gè)甲醇分廠，具有年產(chǎn)綜合氨40萬噸，尿素60萬噸，甲醇15萬噸的生產(chǎn)能力。合成氨生產(chǎn)是以白煤為原料，采用固定床造氣技術(shù)和雙甲工藝，三個(gè)合成氨廠共有造氣爐25臺(tái)，其中φ2650造氣爐18臺(tái)，φ2400造氣爐7臺(tái)。
1、 序
在競爭激烈的氮肥市場中，面對(duì)白煤價(jià)格的不斷飚升、運(yùn)輸費(fèi)用不斷上漲以用化肥價(jià)格不低迷，企業(yè)要生存發(fā)展就應(yīng)向規(guī)模、管理和技術(shù)三個(gè)方面要效益。氮肥企業(yè)是高度連續(xù)性和技術(shù)密集性企業(yè)，而造氣車間是合成氨生產(chǎn)龍頭車間，是兩煤一電的重要消耗基地，生產(chǎn)成本和能耗占很大的比例，所以我公司各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)都很關(guān)注造氣。因此分析白煤消耗高的原因，找出降低白煤消耗的辦法，對(duì)提高生產(chǎn)管理水平和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有很大的意義。
2、客觀因素影響
2．1煤碳性質(zhì)
2．1．1含水量
入爐煤全水份含量要求在6%以下，水份過高有以下影響：
a、煤的表面粘附著的煤粉篩不干凈，造成含粉率上升，影響爐況的穩(wěn)定；
b、由于水份蒸發(fā)，增加煤氣爐的熱損失，使消耗增大；
c、使床層阻力增加，爐溫下降，蒸汽分解率降低，影響半水煤氣的質(zhì)量與產(chǎn)量，嚴(yán)重時(shí)使?fàn)t況惡化；
d、有關(guān)資料表明，入爐煤水份每增加1%，可使煤耗上升
2．1．2粉煤
入爐白煤水份含量高、機(jī)械強(qiáng)度差或篩分效率差是粉煤含量高的重要原因，當(dāng)含粉高的白煤投爐之后會(huì)造成爐膛阻力增大和通風(fēng)不均，使?fàn)t內(nèi)工況惡化，帶出物增加，消耗增大（集塵器回收率僅為60-80%，我公司造氣回收的粉煤二折一的消耗計(jì)算返回造氣車間）。特別是燒小粒度或劣質(zhì)煤時(shí)粉煤明顯高，入爐粉煤每增加0.3%，可使煤耗上升
2．1．3熱穩(wěn)定性
熱穩(wěn)定性可以理解為白煤在落入高溫區(qū)時(shí)保持其塊度的性質(zhì)，它與白煤的形成年代、煤化程度有關(guān)。熱穩(wěn)定性較差的煤，在高溫下極易炸裂，嚴(yán)重時(shí)塊煤入爐后全部變成粉狀，無法正常生產(chǎn)。
2．1．4煤矸石、灰分
煤矸石是指煤礦在建井或生產(chǎn)過程中排出的一種混雜巖體。而灰份則為煤中的礦物質(zhì)，有原物植物帶來的，也有是在煤形成過程中或生成后由外界進(jìn)入的。他們的主要成份是SiO2和AL2O3、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O等組成。固定床煤氣爐一般要求入爐白煤的灰分含量小于2%，否則有以下危害：
a、相對(duì)地降低了有效碳含量，使煤的發(fā)熱值降低，在燃燒或氣化過程中妨礙氣化劑與碳的熱觸，影響氣化劑的擴(kuò)散，也降低燃料的化學(xué)活性。
b、不僅使氣化條件復(fù)雜化，而且加重排灰設(shè)備的負(fù)荷，使磨損加重。
c、煤矸石增加1%，可使煤上升耗
d、矸石的灰熔點(diǎn)往往低于煤的灰熔點(diǎn)，含量過高易造成煤氣爐內(nèi)結(jié)大塊。
2．1．5固定碳
除去水份、灰份、揮發(fā)份、硫份之外剩余的可然物質(zhì)稱為固定碳。因固定碳是燃料中唯一有效物質(zhì)，所以希望其越高越好。固定碳含量高的煤發(fā)熱值高，消耗自然低。我公司近三個(gè)月已將其納入考核，效果也非常好。
2．1．6灰熔點(diǎn)
煤的灰熔點(diǎn)是影響爐內(nèi)工況的好壞和爐溫高低的主要因素之一。2005年一分廠2月試燒寧夏煤，就是因該煤的灰熔點(diǎn)低，控當(dāng)蒸汽波動(dòng)時(shí)造成爐內(nèi)結(jié)大塊，煤氣爐被迫停爐。另外灰熔點(diǎn)低的白煤產(chǎn)生的半水煤氣成份中CO2和CH4含量高，這將會(huì)降低有效氣體含量，增加放空量，影響合成氮產(chǎn)量，導(dǎo)致白煤單耗增高。
2．2設(shè)備原因
2．2．1系統(tǒng)阻力
因系統(tǒng)阻力的影響，煤氣爐產(chǎn)氣量低，所產(chǎn)煤氣不能及時(shí)送出，一方面造氣供氣緊，另一方面還造成消耗高。2004年三廠造氣和2006年二廠造氣煤氣總管改造后，爐況較穩(wěn)，白煤消耗大幅度下降，就是一個(gè)成功的例子。降低系統(tǒng)阻力的另一個(gè)方面就是采用聯(lián)合過熱器。將“一爐一器一塔”變成“多爐一器一塔”，使煤氣生產(chǎn)過程的阻力減少。同時(shí)使自產(chǎn)蒸汽量增加，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。降低系統(tǒng)阻力的第三個(gè)方面就是適當(dāng)降低或取消洗氣塔入口管插入水封的深度。在生產(chǎn)實(shí)踐中我們根據(jù)流程、設(shè)備的特點(diǎn)，已取消洗氣塔插入水封，采用煤總閥控制。
2．2．2爐型
主要是煤氣發(fā)生爐的高徑比，高徑比大，爐內(nèi)蓄熱能力大，熱利用效率高，白煤消耗也相應(yīng)低。
2．2．3風(fēng)機(jī)
其壓力和風(fēng)量要與爐型和白煤特點(diǎn)相匹配，否則會(huì)使?fàn)t況不穩(wěn)，熱利用效率差，引起消耗波動(dòng)。
2．2．4煤氣總管顏色
以前我公司的煤氣總管的顏色是灰色，落上煤灰后幾乎成了黑色。在夏日的陽光下煤氣總管表面溫度可達(dá)60
2．2．5爐箅
作為造氣爐的“心臟”，爐箅對(duì)造氣爐的穩(wěn)定運(yùn)行非常關(guān)健。衡量爐箅質(zhì)量的好壞應(yīng)從布風(fēng)是否均勻、耐磨耐沖刷性是否好、材質(zhì)的冷熱強(qiáng)度是否夠、破渣能力是否強(qiáng)等。由于近幾年入爐白煤品種變化多，以及小粒度煤、煤球、甚至劣質(zhì)煤造氣的廣泛應(yīng)用。使得專用爐箅在我廠得到廣泛應(yīng)用：一廠造氣9臺(tái)爐全部采用興亞7層新型爐箅，二廠造氣有5臺(tái)爐采用興亞小粒度煤專用爐箅，三分廠5臺(tái)爐采用興亞7層新型爐箅，效果較好，但二廠造氣使用非小粒度煤專用爐箅效果就差得多。
2．2．6灰門高度
完好的破渣條（保護(hù)條）及適合位置也很重要，破渣條伸出夾套過長，排渣困難；破渣條伸出夾套過短，易出現(xiàn)溜爐、跨碳等現(xiàn)象。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)燒小粒度煤的灰門高度控制在220
2．3天氣原因
雨雪天氣時(shí)，入爐白煤含水量高，上行氣帶走熱量多，同時(shí)白煤上粘附的粉煤多，特別是小粒度煤更明顯，這樣既增加消耗，又影響供氣。針對(duì)這個(gè)問題，我公司原料分廠已在雨雪天對(duì)白煤覆蓋，使入爐白煤含水量得到有效控制。
空氣溫度升高時(shí)氣體體積膨脹，使送出有效氣體的量會(huì)減少，在鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)量（體積）不變的情況下，造成實(shí)際吹風(fēng)量的下降。為保證有效吹風(fēng)量被迫延長吹風(fēng)時(shí)間，但是這樣又造成制氣時(shí)間的下降。在吹風(fēng)過程中，隨著空氣的繼續(xù)送入，燃料層的溫度將不斷升高，吹風(fēng)氣組分也開始變化，CO2隨著吹風(fēng)時(shí)間的延長逐漸減少，CO則隨著吹風(fēng)時(shí)間的延長而增加，增加白煤消耗。這就是夏天合成氮生產(chǎn)中白煤消耗高的一個(gè)重要原因。
2．4其它原因
其它原因如計(jì)量不準(zhǔn)確、頻繁更換煤種造成爐況不穩(wěn)等也會(huì)使白煤消耗過高。
3．主觀因素影響
在操作煤氣發(fā)生爐的生產(chǎn)管理過程中，外界條件影響較大，加之很多數(shù)據(jù)無法直接測量，自動(dòng)化程度低，經(jīng)驗(yàn)因素多。操作方面有以下影響：
3．1氣汽比例失調(diào)，爐面/爐底溫度控制不合理
上下行氣帶走熱量多，熱能利用效率低，蒸汽分解率低。這種情況在供氣緊時(shí)尤其嚴(yán)重，為追求蒸汽分解量，往往要加大蒸汽用量，雖然使供氣情況得到改善，但因蒸汽分解率大大降低，未分解的蒸汽帶走熱量多，使消耗增高。
3．2蒸汽溫度
從蒸汽和碳反應(yīng)機(jī)理得知，蒸汽進(jìn)入爐內(nèi)后，在參與反應(yīng)之前與熾熱的碳發(fā)生吸附，而后與碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。入爐蒸汽帶水時(shí)，所帶的水會(huì)在爐內(nèi)吸收熱量，造成爐溫下降。目前氣化層溫度一般在
2006年我公司投資1500多萬元，新建、改建了三套吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)。吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)的投運(yùn)，使造氣爐的全部采用過熱蒸汽，蒸汽分解率大大提高，造氣循環(huán)水外溢的現(xiàn)象得到徹底解決。
3．3爐況不正常，發(fā)生翻爐或溜爐，加煤頻繁
操作中應(yīng)根據(jù)原料和入爐蒸汽的變化及時(shí)調(diào)節(jié)百分比、蒸汽給入量、爐條機(jī)轉(zhuǎn)速，防止火層上、下移動(dòng)，保持灰層穩(wěn)定，爐況正常。不同時(shí)期的爐況宜采用不同的處理辦法，工藝調(diào)整的關(guān)健在于對(duì)爐況判斷和對(duì)爐況發(fā)展有預(yù)見性。只有將影響有效控制，才會(huì)將爐況波動(dòng)降到最低，保持煤氣爐的長期穩(wěn)定運(yùn)行。
3．4吹風(fēng)量不合適
吹風(fēng)量過大，顯熱帶走多，這就是所謂“大吃大拉”，造成消耗高、吹風(fēng)量過小，爐溫度低，蒸汽分解率低，這就是所謂“開太平爐”此時(shí)常伴隨供氣緊，H2低甚至O2高等負(fù)面影響。
3．5爐渣質(zhì)量
白煤經(jīng)過氣化反應(yīng)后，重量可以減少到原來的1/4左右，灰渣質(zhì)量的好壞也是影響白煤消耗高低的原因之一。燒中塊煤時(shí)爐渣塊度一般以拳頭大小、燒粒度煤一般以鴨蛋大小為宜。渣塊大，夾碳多且排渣困難；爐渣過碎表明燃燒不完全，渣中含碳量必然會(huì)高。影響爐渣質(zhì)量好壞的主要因素是爐內(nèi)氣化層溫度和爐箅通風(fēng)均勻程度、白煤中礦物質(zhì)的化學(xué)組成和存在方式等，都會(huì)影響爐渣狀態(tài)的形成。
4．宏觀調(diào)控
當(dāng)前我公司的白煤消耗計(jì)算方法是：白煤單耗=凈燒煤量/總氨產(chǎn)量。由此可以看出，要降低白煤單耗，需從提高總氨產(chǎn)量和降低凈燒煤量兩方面抓。前面講了如何少燒煤、多產(chǎn)氣，下面談一談如何多產(chǎn)氨、多算氨。
4．1降低氨耗
因?yàn)樾栌媚蛩亓縼碚鬯憧偘�，所以必須�?yán)格控制尿素氨耗，提高合成氨的利用率，減少排放量，搞好增產(chǎn)節(jié)支。
4．2減少跑、冒、滴、漏
由于合成氨生產(chǎn)的高度連續(xù)性，降低白煤消耗要從全局控制，穩(wěn)定工藝指標(biāo)，嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，消除跑、冒、滴、漏，供氣穩(wěn)定，盡量避免加減量，使噸氨氣耗最低。當(dāng)后工段出現(xiàn)故障，發(fā)生泄漏或排放時(shí)，會(huì)造成半水煤氣流失，降低總氨產(chǎn)量。2004年后半年二廠氣柜泄漏日漸嚴(yán)重，使噸氨氣耗升高。
4．3加強(qiáng)生產(chǎn)管理，減少白煤利用率
生產(chǎn)中我們制定造氣生產(chǎn)特殊獎(jiǎng)，從經(jīng)濟(jì)上激勵(lì)管理人員和操作人員，將工藝指標(biāo)、消耗目標(biāo)完成情況與管理人、操作人員的獎(jiǎng)金掛鉤，極大地調(diào)動(dòng)了各級(jí)人員的積極性。
4．4做好政策引導(dǎo)，搞好人才梯隊(duì)建設(shè)，保證后繼有人，有高素質(zhì)的人。
再好的設(shè)備是由人來操作，再好的想法是由人來完成。我公司不斷改善造氣車間的工作環(huán)境，強(qiáng)化職工技能培訓(xùn)，減少職工勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)施政策傾斜，因此創(chuàng)造吸引人、留人的環(huán)境，使得造氣人才層出不窮。
4．5控制上煤質(zhì)量
上煤時(shí)要控制好水份、含粉率、煤矸石、粒級(jí)范圍等為穩(wěn)定爐況，降低消耗鋪平道路。
4．6提高設(shè)備長周期運(yùn)行水平
提高設(shè)備檢修質(zhì)量，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，盡量減少倒機(jī)（爐）機(jī)會(huì)，貫徹落實(shí)總公司的“連運(yùn)”精神，保證設(shè)備長周期穩(wěn)定運(yùn)行。
5．結(jié)束語
分析白煤消耗高的原因是為了更好的降低白煤單耗，降低合成氨的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，為生產(chǎn)管理指明方向。
5．1要進(jìn)一步完善考核方案加強(qiáng)量化管理，充分調(diào)動(dòng)干部職工的積極性。
特別是燒小粒度煤、型煤、劣質(zhì)煤時(shí)，因制造成本低，噸氨成本約為優(yōu)質(zhì)塊煤的85%左右，企業(yè)效益明顯，但爐況管理難度大，需要付出更多努力，生產(chǎn)管理中應(yīng)予以政策上的傾斜。
5．2工作重點(diǎn)的轉(zhuǎn)換
化工生產(chǎn)特點(diǎn)是高度連續(xù)性和技術(shù)密集型�？刂坪孟模押卯a(chǎn)品質(zhì)量關(guān)健是抓好造氣和尿素兩大消耗大戶，控制中間流程，這樣才會(huì)從根本上提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
5．3采用新設(shè)備、新工藝、新技術(shù)，提高單爐發(fā)氣量
這既是為安全生產(chǎn)，更是為提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益所采取的措施。2006年，面對(duì)化肥市場的低迷和獎(jiǎng)金緊張的局面，我公司投資1500多萬元新建、改建了三套吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)。投資600多萬元對(duì)二廠造氣車間的煤氣系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、油壓系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)改造。
三套吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)的投入使用，除了為造氣工段提供提供充足的優(yōu)質(zhì)過熱蒸汽外，還可向生產(chǎn)系統(tǒng)的管網(wǎng)送蒸汽，并使4臺(tái)25噸鍋爐徹底停下來，同時(shí)由于吹風(fēng)系統(tǒng)阻力減小，單爐發(fā)氣量也明顯增加，白煤消耗明顯下降，而二廠造氣改造后系統(tǒng)阻力下降50mmHg，入爐蒸汽溫度提高了
