目前，原料煤的價格和質(zhì)量已成為影響化肥行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的一大難點，眾多廠家都在尋求降低煤耗和穩(wěn)定生產(chǎn)的途徑。小氮肥行業(yè)部分廠家將短循婷縮短（縮短為110秒），結(jié)果是走上了極端，產(chǎn)生了更加嚴(yán)重的負(fù)面影響。

上世紀(jì)70年代，化肥行業(yè)為了提高單爐發(fā)氣量，提出了“三高一短”操作法。這一操作法包括了短循環(huán)，其根本目的在于減少每一個制氣循環(huán)內(nèi)的爐溫波動，促使負(fù)荷提高，當(dāng)時的煤氣爐已由φ1200-1980統(tǒng)一改為φ2260。當(dāng)時條件下雖然提出了高風(fēng)速，但當(dāng)時普遍應(yīng)用的是12000-15000m3/h的小風(fēng)機，所以說所謂“三高”在當(dāng)時來講只是一個相對的概念。而短循環(huán)時間當(dāng)時由普遍應(yīng)用的2.5min，改為2.0min，也只是被少部分廠采用，并未得到全面推廣。

經(jīng)過多年的技術(shù)改造，當(dāng)時采用的φ2260型煤氣爐已淘汰。φ2400已成為最小爐型。應(yīng)用最廣的還是φ2600和φ2610型。約占總數(shù)的60％，其余為φ2400、φ2650和φ2800型。配套數(shù)量已隨生產(chǎn)能力擴大而增加。風(fēng)機能力已擴大了，爐型也擴大了，加之氣化強度提高等現(xiàn)實條件，己使小氮肥行業(yè)造氣運行特點有個很大改變。

爐型擴大，加之具有實際意義的高炭層，使?fàn)t內(nèi)物料量比φ2260型煤氣爐增加了40%-60%甚至更多。煤氣管道已由300-400mm擴大為φ600-800mm。系統(tǒng)除塵和換熱設(shè)備的容積比70年代的配套條件加大了1-2倍。大爐群生產(chǎn)的廠家，風(fēng)機配套大部分為1機供4爐。這樣多的條件變化均不適合太短的循環(huán)時間。首先爐內(nèi)物料量的增多，使氣化過程的放熱、吸熱過程就需要增加時間來完成。爐型不一樣、爐內(nèi)物料量不一樣，兩大過程所需要的時間也不一樣，有的廠φ2400爐-φ2800爐型循環(huán)時間均采用120s，負(fù)面影響絕對明顯。從系統(tǒng)流程上分析，固定的二次上吹和空氣吹凈時間也要隨系統(tǒng)的擴大而延長，從這方面講，也需要適當(dāng)延長循環(huán)時間。

選擇高效風(fēng)機的目的是為了縮短吹風(fēng)時間，增加制氣時間，從而提高發(fā)氣量，如風(fēng)機能力太小，吹風(fēng)時間過長，占用了有效制氣時間，使發(fā)氣量降低。而采用短循環(huán)卻大量地減少了制氣時間，這本身就是矛盾的問題，120s的短循環(huán)比150s的循環(huán)，吹風(fēng)時間只能減少3-4s，而制氣時間卻減少24-27s。有的廠在改用短循環(huán)時還將二次上吹由10s減為6—8s，吹凈時間5－6s減到3s，從安全方面講φ2600以上的煤氣爐6—8s二次上吹能否定保證安全還是個問題，安全系數(shù)已經(jīng)因此而降低。氣體回收方面，φ2600以上的煤氣爐系統(tǒng)龐大，3s的吹凈時間能將系統(tǒng)內(nèi)煤氣回收干凈嗎？如果每一個循環(huán)都不能將系統(tǒng)內(nèi)的煤氣完全回收，則將造成大量的氣體損失。

大爐群生產(chǎn)，1臺風(fēng)機要供4臺爐用空氣，如吹風(fēng)時間為25%，采用120s循環(huán)時間，就產(chǎn)生上位爐的回收階段與下位爐的吹凈階段重疊用風(fēng)。相互影響，正在吹凈的煤氣爐因與上位爐爭風(fēng)，使風(fēng)壓下降，風(fēng)速減慢，效率變低。加之吹凈時間本來就不足，吹凈效果更加保證不了，而上位爐的回收也會因下位爐爭風(fēng)入爐風(fēng)量少，為補足氮氣只能增加回收時間，回收時間的增加，占用了有效吹風(fēng)時間，影響煤氣爐負(fù)荷。因此，大爐群生產(chǎn)要達(dá)到1機供4爐不宜使用短循環(huán)，否則只能1機供3爐。

間歇式制氣法，每一個循環(huán)有幾次階段轉(zhuǎn)換，每一次轉(zhuǎn)換都存有一定的氣體損失，如上吹轉(zhuǎn)下吹時，爐上空間的煤氣就會被下吹蒸汽壓回炭層。煤氣返回氣化層產(chǎn)生一系列副反應(yīng)，有的副反應(yīng)再次消除炭并消耗熱量，而且，下吹蒸汽從閥門打開至進入炭層參與分解需2.0～2.5s時間，這是距離和爐上空間所決定的。這個時間差正是煤氣返回炭層所需的時間，可以說間歇制氣是有間斷現(xiàn)象的，對發(fā)氣量是有影響的。

下吹轉(zhuǎn)二次上吹階段，爐上空間的蒸汽被吹入煤氣系統(tǒng)，不但浪費了這部分蒸汽，而且使煤氣溫度升高。可見，階段轉(zhuǎn)換期間產(chǎn)生許多不利因素，這種現(xiàn)象的存在也是煤氣爐工作原理所決定的。而在應(yīng)用上我們完全可以通過將循環(huán)時間延長而減少階段轉(zhuǎn)換次數(shù)，從而減少這些不利影響。對不同循環(huán)時間，在相同時間內(nèi)的循環(huán)次數(shù)對照分析見表1。

表1 （注：計算時未計減下灰停爐時間）

從表中可以看出，不同循環(huán)時間，在相同時間內(nèi)循環(huán)次數(shù)相差很大，也可以分析出，階段轉(zhuǎn)換期間的氣體損失和循環(huán)次數(shù)增加的同時，也增加了多少次液壓閥門的磨損。液壓閥門的使用壽命隨循環(huán)時間的縮短而縮短。故障率和維修費用會因循環(huán)時間縮短而增加。

當(dāng)然，循環(huán)時間也并非越長越好。φ2米系列煤氣爐循環(huán)時間不宜大于150s。而120s的循環(huán)時間只勉強適用于φ2400爐型。φ3米系列煤氣爐循環(huán)時間不宜低于160s，上限不宜超過180s。實際上，單從爐氣爐化條件方面講，φ3600煤氣爐采用180s也有點過長。但由于流程特點的原因，吹凈、二次上吹等固定時間都需要延長，所以，循環(huán)時間也相應(yīng)延長，如流程逐步改造筒化后，循環(huán)時間則還應(yīng)該適當(dāng)縮短。

采用短循環(huán)是為了減小一個循環(huán)周期內(nèi)的爐溫波動。使?fàn)t溫維持在一個相對較高的范圍內(nèi)。但問題在于使用短循環(huán)帶來諸多的負(fù)面影響，在產(chǎn)生效益的同時也產(chǎn)生一定的損失。綜合起來講，得不償失。實際上要達(dá)到穩(wěn)定并提高爐溫之目的并非只有短循環(huán)這一條途徑，更有效的方法是恢復(fù)使用上、下吹加氮。上、下吹加氮法，在小氮肥建設(shè)初期就開始推廣使用，這一期間新上的裝置都配套了上、下吹加氮。由當(dāng)時的歷史時期內(nèi)造氣工藝技術(shù)和操作方法不成熟，尚處在起步和摸索階段，加之當(dāng)時的原料基本以炭化煤球或焦炭，加之爐箅性能等各種條件的欠缺，致使當(dāng)時普遍存在運行不穩(wěn)，煤氣爐經(jīng)常結(jié)疤，長期存在爐面上火掛爐現(xiàn)象，并有時出現(xiàn)吹翻或塌炭現(xiàn)象。這種條件下人們認(rèn)識到，下吹加氮過程中，空氣入爐后，在爐面上火處產(chǎn)生氧化反應(yīng)，更提高了爐面溫度，上吹時即產(chǎn)生氫燃燒。這種現(xiàn)象當(dāng)時稱之為“局部發(fā)亮”。在不掛爐條件下也會因火層上移，基本在炭層表面，下吹加氮空氣在炭層上部就與進入活性溫度的原料，產(chǎn)生氧化放熱反應(yīng)使?fàn)t面溫度升高。在這種現(xiàn)象條件下，許多廠家停用了下吹加氮。

另一個停用下吹加氮的原因是，當(dāng)時的水壓控制系統(tǒng)可靠性差，工藝閥門經(jīng)常出故障，加之爐況不穩(wěn)定，常出現(xiàn)氧含量超標(biāo)的現(xiàn)象。有些廠曾因此而造成惡性事故。很多廠從安全角度考慮停用了上、下吹加氮。目前，使用上吹加氮的廠僅有45%左右，同時使用上、下吹加氮的廠更是無幾。20世紀(jì)90年代初開始改擴建的小氮肥廠，大部分廠在擴大規(guī)模的發(fā)展過程中，新上的煤氣爐根本就無有安裝上、下吹加氮裝置。分析其原因，在于近幾年采用吹風(fēng)閥加氮廠家開始增多，認(rèn)為用吹風(fēng)閥延遲關(guān)閉時間補氮，可以省去專門設(shè)上、下吹加氮裝置的投資。在生產(chǎn)中因減少了工作閥門，而維修減少，其實這一看法是欠妥的。因為所有裝置配備和改進的目的，都是為了創(chuàng)造一個良好的氣化條件。而放棄這一原則去減少少量的投資，其后果將對氣化條件造成不良影響。

利用延遲吹風(fēng)閥關(guān)閉時間完成加氮過程，從氣化原立上講對穩(wěn)定爐溫和提高半水煤氣的質(zhì)量均有負(fù)面影響。吹風(fēng)結(jié)束時氣化層內(nèi)溫度達(dá)最高值，上部各層區(qū)吸熱已達(dá)飽和，上吹開始后大量空氣與蒸汽一起入爐，致使反應(yīng)劇烈，加之氣體流速快，CO2還原不徹底，上行氣中CO2含量偏高。上行氣流量的增大和流速加快，使炭層內(nèi)熱量被大量帶出，上行溫度上升快，熱損失增大，加氮過程完成后，轉(zhuǎn)入完全吸熱過程時，爐溫下降快，至下吹階段末期，爐溫的谷值特別低。雖然峰值期發(fā)氣量大，但總體氣化效率卻不高。而且半水煤氣中CO2含量高于采用上、下吹加氮時的含量。

在現(xiàn)有設(shè)備配套水平和操作控制的水平己普遍提高，加之普遍應(yīng)用的低爐面溫度操作條件下，均適合上、下吹加氮的恢復(fù)使用，采用上、下吹加氮能使?fàn)t溫的峰值升高，谷值也相應(yīng)提高，波動范圍相對縮小。氣化層溫度維持在高限范圍，蒸汽分解率顯著提高。而且上、下吹加氮空氣量小，流速慢，介質(zhì)中游離氧數(shù)量少，氧化反應(yīng)后其還原空間大，還原徹底，半水煤氣中CO2含量低，（CO＋H2）的含量升高。從而降低了系統(tǒng)的半水煤氣消耗。大爐型適合長循環(huán)，而長循環(huán)配備了上、下吹加氮就能實現(xiàn)延長制氣時間并使?fàn)t溫下降減慢。從而提高氣化強度。等于將負(fù)荷的一部分由上、下吹加氮來實現(xiàn)，可有效縮短吹風(fēng)時間，增加制氣時間，灰渣含炭量下降10%左右。比單純采用縮短循環(huán)時間減小爐溫波動具有很多優(yōu)點。

目前，的油壓控制技術(shù)已發(fā)展到成熟階段，與以前應(yīng)用的水壓控制相比，其可靠性大大增強，加之油路安全連鎖和微機電路安全連鎖的應(yīng)用，使用上、下吹加氮的安全性也能夠保障。

結(jié)束語：循環(huán)時間應(yīng)立足現(xiàn)有條件科學(xué)選擇，切莫一成不變，切莫讓煤氣爐長期在誤操狀態(tài)下運行。采用上、下吹加氮，是原化學(xué)工業(yè)部推出的十項節(jié)能措施之一。其理論依據(jù)完全符合UGI氣化爐的氣化原理，對改善氣體質(zhì)量，提高氣化強度，效果顯著，應(yīng)當(dāng)積極應(yīng)用。