山西豐喜肥業(yè)（集團）股份有限公司臨猗分公司下轄三個合成氨廠、一個尿素分廠、一個甲醇分廠，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，三個合成氨廠共有造氣爐25臺，其中φ2650造氣爐18臺，φ2400造氣爐7臺。
1、 序
在競爭激烈的氮肥市場中，面對白煤價格的不斷飚升、運輸費用不斷上漲以用化肥價格不低迷，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，所以我公司各級領(lǐng)導都很關(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，對提高生產(chǎn)管理水平和企業(yè)經(jīng)濟效益有很大的意義。
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，嚴重時使爐況惡化；
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、機械強度差或篩分效率差是粉煤含量高的重要原因，當含粉高的白煤投爐之后會造成爐膛阻力增大和通風不均，使爐內(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算返回造氣車間）。特別是燒小粒度或劣質(zhì)煤時粉煤明顯高，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，嚴重時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，影響氣化劑的擴散，也降低燃料的化學活性。
b、不僅使氣化條件復雜化，而且加重排灰設(shè)備的負荷，使磨損加重。
c、煤矸石增加1%，可使煤上升耗
d、矸石的灰熔點往往低于煤的灰熔點，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。我公司近三個月已將其納入考核，效果也非常好。
2．1．6灰熔點
煤的灰熔點是影響爐內(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低，控當蒸汽波動時造成爐內(nèi)結(jié)大塊，煤氣爐被迫停爐。另外灰熔點低的白煤產(chǎn)生的半水煤氣成份中CO2和CH4含量高，這將會降低有效氣體含量，增加放空量，影響合成氮產(chǎn)量，導致白煤單耗增高。
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，就是一個成功的例子。降低系統(tǒng)阻力的另一個方面就是采用聯(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。同時使自產(chǎn)蒸汽量增加，達到節(jié)能降耗的目的。降低系統(tǒng)阻力的第三個方面就是適當降低或取消洗氣塔入口管插入水封的深度。在生產(chǎn)實踐中我們根據(jù)流程、設(shè)備的特點，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風機
其壓力和風量要與爐型和白煤特點相匹配，否則會使爐況不穩(wěn)，熱利用效率差，引起消耗波動。
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60
2．2．5爐箅
作為造氣爐的“心臟”，爐箅對造氣爐的穩(wěn)定運行非常關(guān)健。衡量爐箅質(zhì)量的好壞應(yīng)從布風是否均勻、耐磨耐沖刷性是否好、材質(zhì)的冷熱強度是否夠、破渣能力是否強等。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臺爐全部采用興亞7層新型爐箅，二廠造氣有5臺爐采用興亞小粒度煤專用爐箅，三分廠5臺爐采用興亞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)過反復試驗，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，入爐白煤含水量高，上行氣帶走熱量多，同時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。針對這個問題，我公司原料分廠已在雨雪天對白煤覆蓋，使入爐白煤含水量得到有效控制。
空氣溫度升高時氣體體積膨脹，使送出有效氣體的量會減少，在鼓風機送風量（體積）不變的情況下，造成實際吹風量的下降。為保證有效吹風量被迫延長吹風時間，但是這樣又造成制氣時間的下降。在吹風過程中，隨著空氣的繼續(xù)送入，燃料層的溫度將不斷升高，吹風氣組分也開始變化，CO2隨著吹風時間的延長逐漸減少，CO則隨著吹風時間的延長而增加，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重要原因。
2．4其它原因
其它原因如計量不準確、頻繁更換煤種造成爐況不穩(wěn)等也會使白煤消耗過高。
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，自動化程度低，經(jīng)驗因素多。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尤其嚴重，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)機理得知，蒸汽進入爐內(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)生化學反應(yīng)。入爐蒸汽帶水時，所帶的水會在爐內(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、改建了三套吹風氣回收系統(tǒng)。吹風氣回收系統(tǒng)的投運，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調(diào)節(jié)百分比、蒸汽給入量、爐條機轉(zhuǎn)速，防止火層上、下移動，保持灰層穩(wěn)定，爐況正常。不同時期的爐況宜采用不同的處理辦法，工藝調(diào)整的關(guān)健在于對爐況判斷和對爐況發(fā)展有預見性。只有將影響有效控制，才會將爐況波動降到最低，保持煤氣爐的長期穩(wěn)定運行。
3．4吹風量不合適
吹風量過大，顯熱帶走多，這就是所謂“大吃大拉”，造成消耗高、吹風量過小，爐溫度低，蒸汽分解率低，這就是所謂“開太平爐”此時常伴隨供氣緊，H2低甚至O2高等負面影響。
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均勻程度、白煤中礦物質(zhì)的化學組成和存在方式等，都會影響爐渣狀態(tài)的形成。
4．宏觀調(diào)控
當前我公司的白煤消耗計算方法是：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
因為需用尿素量來折算總氨，所以必須嚴格控制尿素氨耗，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，嚴格執(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。當后工段出現(xiàn)故障，發(fā)生泄漏或排放時，會造成半水煤氣流失，降低總氨產(chǎn)量。2004年后半年二廠氣柜泄漏日漸嚴重，使噸氨氣耗升高。
4．3加強生產(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，從經(jīng)濟上激勵管理人員和操作人員，將工藝指標、消耗目標完成情況與管理人、操作人員的獎金掛鉤，極大地調(diào)動了各級人員的積極性。
4．4做好政策引導，搞好人才梯隊建設(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，強化職工技能培訓，減少職工勞動強度，實施政策傾斜，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
上煤時要控制好水份、含粉率、煤矸石、粒級范圍等為穩(wěn)定爐況，降低消耗鋪平道路。
4．6提高設(shè)備長周期運行水平
提高設(shè)備檢修質(zhì)量，加強設(shè)備維護，盡量減少倒機（爐）機會，貫徹落實總公司的“連運”精神，保證設(shè)備長周期穩(wěn)定運行。
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)濟效益，為生產(chǎn)管理指明方向。
5．1要進一步完善考核方案加強量化管理，充分調(diào)動干部職工的積極性。
特別是燒小粒度煤、型煤、劣質(zhì)煤時，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工作重點的轉(zhuǎn)換
化工生產(chǎn)特點是高度連續(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，這樣才會從根本上提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。
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)濟效益所采取的措施。2006年，面對化肥市場的低迷和獎金緊張的局面，我公司投資1500多萬元新建、改建了三套吹風氣回收系統(tǒng)。投資600多萬元對二廠造氣車間的煤氣系統(tǒng)、微機控制系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、油壓系統(tǒng)進行系統(tǒng)改造。
三套吹風氣回收系統(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25噸鍋爐徹底停下來，同時由于吹風系統(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
