1、緒論
富氧造氣主要是為合成氨做準備，現今為止，中國是世界上最大的化肥生產和消費大國，合成氨年生產能力已達4222萬噸。但合成氨一直是化工產業的耗能大戶。
大型合成氨裝置采用先進節能工藝、新型催化劑和高效節能設備，提高轉化效率，加強余熱回收利用；以天然氣為原料的合成氨推廣一段爐煙氣余熱回收技術，并改造蒸汽系統；以石油為原料的合成氨加快以潔凈煤或天然氣替代原料油改造；中小型合成氨采用節能設備和變壓吸附回收技術，降低能源消耗。煤造氣采用水煤漿或先進粉煤氣化技術替代傳統的固定床造氣技術。
2、富富氧造氣的性質與用途
2.1富富氧造氣的物理性質
以含氧量大于21％的空氣和水蒸氣為氣化劑在高溫下進行煤)連續氣化的方法。富氧空氣可由空氣分離或變壓吸附方法制得。富氧氣化可在固定床爐中也可在流化床爐中進行。采用含氧量50％左右的富氧空氣可制得符合合成氨原料氣要求的合成氣。
2.2富氧造氣的化學性質
以無煙煤塊、小籽煤、煤棒為原料，采用間歇式固定層氣化法，在高溫條件下，交替同空氣和蒸汽進行氣化反應，制得合格、充足的半水煤氣。
2.3富氧造氣的用途
富氧造氣的氣體主要是半水煤氣，是氣體燃料的一種。主要成分是氫和一氧化碳。工業上大多用蒸氣和空氣輪流吹風的間歇法，或用蒸氣和氧一起吹風的連續法。此外，還有用蒸氣和空氣一起吹風所得的“半水煤氣”?？勺鳛槿剂?，或用作合成氨、合成石油、有機合成、氫氣制造等的原料。
2.4富氧造氣的生產方法
目前主要采用間歇法工藝技術，生產半水煤氣加工合成氨。
3、工藝流程
3.1氣體流程
向造氣爐內交替通入空氣和蒸汽，與爐內高溫的炭進行氣化反應。吹風階段生成的吹風氣根據要求送三氣崗位回收熱量或直接由煙囪放空，并根據需要回收一小部分進入氣柜，用以調節循環氫。從造氣爐出來的半水煤氣經顯熱回收、洗氣塔冷卻后，在氣柜中混合，然后經靜電除塵去壓縮工段。
上述制氣過程在微機集成油壓系統控制下，往復循環進行，每一個循環一般分六個階段，其流程如下：
?。?）吹風階段
空氣由鼓風機來→吹風閥→自爐底鼓風箱入爐→旋風除塵器→三氣閥（或煙道閥）→三氣崗位（或煙囪放空）
?。?）回收階段
空氣由鼓風機來→吹風閥→自爐底鼓風箱入爐→旋風除塵器→上行煤氣閥→煤氣總閥入煤氣總管→顯熱回收→洗氣塔→氣柜→靜電除焦→壓縮
?。?）上吹（加氮）制氣階段
蒸汽（加氮空氣）由蒸汽總管來→上吹蒸汽閥→自爐底入造氣爐→旋風除塵器→上行煤氣閥→煤氣總閥入煤氣總管→顯熱回收→洗氣塔→氣柜→靜電除焦→壓縮
?。?）下吹制氣階段
蒸汽由蒸汽總管來→下吹蒸汽閥→自爐頂入造氣爐→下行煤氣閥→煤氣總閥入煤氣總管→顯熱回收→洗氣塔→氣柜→靜電除焦→壓縮
?。?）二次上吹制氣階段
蒸汽由蒸汽總管來→上吹蒸汽閥→自爐底入造氣爐→旋風除塵器→上行煤氣閥→煤氣總閥入煤氣總管→顯熱回收→洗氣塔→氣柜→靜電除焦→壓縮
?。?）空氣吹凈階段
空氣由鼓風機來→吹風閥→自爐底鼓風箱入爐→旋風除塵器→上行煤氣閥→煤氣總閥入煤氣總管→顯熱回收→洗氣塔→氣柜→靜電除焦→壓縮
3.2煤氣系統工藝流程圖
4、富氧制氣操作規程
4.1工藝流程
富氧制氣過程是指將氧壓縮機來的純氧減壓后與空氣按照一定比例混合，然后與蒸汽混合從爐底進入與煤發生氣化反應的過程。
富氧空氣與蒸汽混合→自爐底入造氣爐→旋風除塵器→上行煤氣閥→煤氣總閥入煤氣總管→顯熱回收→洗氣塔→氣柜
主要化學反應：C+O2=CO2+409.1kJ
2C+O2=2CO+246.6 kJ
2CO+O2=2CO2+573.2 kJ
C+H2O＝CO+H2-122.7 kJ
C+2H2O＝CO2+2H2-80.4 kJ
CO2+C＝2CO-165.0 kJ
4.2工藝指標
?。?）純氧指標
壓力：減壓前4.0MPa，減壓后0.025MPa
流量：正常使用時5000m3/h。
?。?）富氧指標
壓力：混合后富氧空氣0.025MPa。
富氧濃度：<50～60％
正常流量：9000～10000 m3/h。
?。?）混合氣化劑指標
入爐壓力：0.025 MPa
氣汽比：富氧/蒸汽＝1/1～1.2
?。?）爐內反應指標
加炭周期：3min/次，后根據實際反應情況進行調整。
碳層控制高度：與水夾套最上沿對齊。
爐內溫度：上行煤氣溫度≦800℃，灰倉溫度≦120℃
出口煤氣成分：CO2:12~16%,O2≦0.4%;CO+H2>70%;其中CO≦45％。
4.3富氧爐正常操作要點：
4.3.1間歇爐轉富氧爐
主操工在微機上對該爐先進行間歇爐停爐操作，副操工對各閥門開啟狀況進行確認后，主操工再點擊“轉換”按鈕(未停爐時對其進行鎖定保護)進入富氧爐操作界面，手動點擊“停爐/運行”按鈕（閥門狀態為：上行煤氣閥－開、煤氣總閥－開、蒸總－開、上吹蒸汽閥－開、吹風，上加N2閥－關、下吹蒸汽閥－關、下行煤氣閥－關、煙道閥－關），同時根據氧表顯示調節富氧空氣中氧含量到50－60%，副操工打開二樓平臺處該爐富氧手動閘閥，10s后富氧液壓閘閥開啟，主操工開啟該爐富氧自調閥，并根據爐溫逐步增加富氧入爐流量至正常工藝指標，并根據爐況調節爐條機轉速。4.3.2富氧爐轉間歇爐
主操工在微機上關閉該爐富氧自調閥，停爐條機，再點擊“運行/停爐”按鈕（此時，富氧液壓閘閥、煤氣總閥關閉，煙道閥、蒸總和上吹蒸汽閥開啟），同時，副操工關閉二樓平臺處該爐富氧手動閘閥，10s后蒸總閥關閉，“轉換”按鈕解除鎖定保護，點擊“轉換”按鈕進入間歇爐操作界面，同時，副操對各閥門開啟狀況進行確認后，按照原間歇爐操作進行即可。
4.3.3開爐
主操工觀察確認富氧空氣中氧含量是否達標后，手動點擊“停爐/運行”按鈕（此時煤氣總閥、蒸總閥開啟），10s后富氧液壓閘閥開啟，主操工再開啟該爐富氧自調閥，并根據爐溫逐步增加富氧入爐流量至正常工藝指標，并根據爐況調節爐條機轉速。4.3.4停爐
主操工在微機上關閉該爐富氧自調閥，停爐條機，再點擊“運行/停爐”按鈕（此時，富氧液壓閘閥、煤氣總閥關閉，煙道閥、蒸總閥開啟），10s后蒸總閥關閉，“轉換”按鈕解除鎖定保護，此時打出聯系燈（鈴）。
4.3.5下灰
副操得到停爐下灰信號，檢查確認富氧閥、煤氣總閥等落到位處安全停爐狀態后，向一樓下灰作業人員發出下灰指令。
5、常見事故判斷與處理
5.1富氧爐上氣道溫度過高
原因：
?。?）爐下結塊
?。?）灰渣層過厚
?。?）富氧濃度高或富氧流量過大
?。?）爐內炭層產生風洞
?。?）蒸汽用量過小
?。?）炭層過低
處理:
(1)加快爐條機轉速，適當加大蒸汽用量，停爐人工扒塊，減負荷操作
(2)加快爐條機轉速，適當減少負荷
(3)調節富氧濃度和富氧流量在指標范圍內
(4)處理火層
(5)調節蒸汽用量
(6)提高炭層
5.2灰倉溫度超指標
原因：
?。?）灰渣層過薄
?。?）爐下結大塊
?。?）富氧濃度突然增高
?。?）火層偏移
?。?）有風洞漏炭
?。?）氣汽比偏低
處理:
?。?）減慢爐條機轉速，適當增加負荷
?。?）加快爐條機轉速，適當加大蒸汽用量，并打開灰倉蒸汽吹掃手動閥；停爐人工扒塊，減負荷操作
?。?）調節富氧濃度和富氧流量在指標范圍內
?。?）注意操作，穩定火層
?。?）處理火層
?。?）調節氣汽比
5.3過氧
原因：
?。?）爐溫過低或火層上移
?。?）炭層過低
?。?）火層偏、火層薄
?。?）爐內有大塊產生風洞
處理：
?。?）提高爐溫，火層拉低
?。?）提高炭層
?。?）注意操作，穩定火層
?。?）爐內有大塊時，扒出大塊處理
5.4爐內阻力增大
原因：
?。?）炭層增高
?。?）負荷過大
?。?）爐內結塊
?。?）原料過碎或含粉太多
處理：
?。?）降低炭層
?。?）適當減小負荷
?。?）扒出大塊
?。?）提高原料質量
5.5爐下壓力過大
原因：
?。?）爐內炭層阻力增大
?。?）帶出物多，中心管堵
處理：根據情況酌情處理
5.6爐下壓力過低
原因：
(1)爐底煤氣總沖破
(2)汽化劑混合罐防爆板鼓破，大量漏氣
(3)斷富氧或蒸汽
(4)煙囪閥未關或未關嚴
處理：
?。?）停爐加水，使煤氣總有水溢流
?。?）更換防爆板
?。?）停車處理
?。?）檢修煙囪閥使其正常
5.7安全注意事項：
1、富氧與間歇制氣相互切換前必須檢查各閥門開、關是否正常，且切換后先進行10s上吹流程。
2、開富氧爐時，先通蒸汽，再通入富氧；停富氧爐時，先斷開氧氣，再斷開蒸汽。
3、爐內進行檢修前，必須插富氧空氣管道盲板。
6、正常操作要點
6.1工藝調節、操作原則
根據原料煤的熔點，最大化提高氣化層溫度，以降低半水煤氣中二氧化碳含量，提高發氣量。
根據煤質、吹風強度等變化情況，及時調整循環時間、吹風百分比及二樓手輪門（車間工藝人員操作）；
按時加煤、出渣。根據爐內炭層高度、分布及灰渣情況，及時調節爐條機轉速，使氣化層厚度及所處位置相對穩定，保證爐況良好，控制好爐上、爐下溫度，使其符合工藝指標；
根據蒸汽分解情況，調節好蒸汽壓力和用量，同時注意各相關鍋爐液位，防止蒸汽帶水，并注意吹風排隊，防止重風；
嚴格把握入爐煤棒、小籽煤的質量，發現問題及時與原料崗位聯系。
6.2爐況控制操作要點
6.2.1造氣爐負荷不變的情況下影響爐溫波動的因素
?。?）原料性質改變
-原料的發熱值和固定碳含量減少，水分和煤矸石增加，都會影響爐溫下降，反之則升高；
-入爐原料過分潮濕，致使水分在爐內蒸發時吸收的熱量較多，另外因煤濕，過篩不干凈，帶入爐內的粉煤過多，增加爐內阻力，致使風量下降，爐溫也下降；
-入爐原料粒度變化對爐溫也有影響，爐溫隨著粒度逐漸變大而升高，反之則會下降；
-人工加煤時入爐煤量波動大，爐溫波動也大。
?。?）爐內壓力的變化
-氣柜高低之影響，氣柜高時氣柜內部壓力大，氣流阻力大，制氣時蒸汽入爐量會減少，爐溫會升高；
-入爐原料粒度的變化，炭層高低波動，煤量多少、含粉率的高低等都會影響爐內壓力的變化而造成爐溫波動；
-入爐蒸汽壓力波動太大（蒸汽來源處故障或蒸汽壓力波動，調節閥失靈等原因），則也會影響到爐溫波動。
?。?）閥門失常
-加氮閥開關過快或過慢，流量過大過小以及由于加氮時空氣流量的變化而影響吹風時空氣流量的變化（因為吹風、加氮空氣管是并聯的）等原因都會導致爐內溫度波動；
-此外吹風閥及上、下吹蒸汽閥、蒸汽總閥、三氣閥、煤氣總閥出現故障，不開或不關都會影響爐溫波動。
?。?）操作失誤方面的原因
-爐子吹風排隊沒有安排好，時而單爐吹風，時而多爐同時吹風，造成入風量紊亂，風量無法穩定而影響爐溫波動；
-爐內氣化層出現異常情況，如結大塊、結疤、風洞、吹翻、滑炭、火層失常等原因都能引起爐溫波動；
-在正常制半水煤氣時，因處理循環氫需要，改加減氮或打回收，都會影響爐溫波動；
-人工加煤的爐子，多做循環或少做循環、煤棒烘爐時間長短也易引起爐溫波動。6.2.2控制造氣爐上行溫度的意義及方法
造氣爐的上行溫度，一般指爐子上部煤氣出口溫度和爐面溫度，其溫度高低根據使用燃料品種和粒度不同以及爐膛直徑大小而有所區別。爐上溫度過高，不但使煤氣帶出的熱量過多，增加煤的消耗，而且稍有不慎會造成爐上四周發亮掛壁。爐上溫度過低，則說明氣化層溫度也低。其原因可能是入爐風量太少或下吹蒸汽太大，也可能是氣化層(火層)嚴重下移，它直接影響造氣爐的發氣量和質量。
因此，控制好上行溫度的意義十分重要。
要想控制好上行溫度，首先要了解造氣爐所使用燃料的性質；
根據燃料性質，制定出上行溫度的工藝指標；
分配好微機上下吹階段百分比，一般而言，下吹階段稍大于上吹階段；
在確保爐況正常的情況下，選擇最大吹風強度；
上、下吹蒸汽用量適當，一般可通過上、下吹半水煤氣中CO2含量來加以驗證。經過多年實踐表明上吹半水煤氣（不含回收吹風氣）中CO2含量比下吹半水煤氣中CO2的含量要大1.0～2.0%。
6.2.3影響上行溫度變化的因素
影響上行溫度變化的原因很多，情況也較復雜，發現上行溫度變化時，需要通過其它儀表來對照判斷尋找出影響變化的主要原因，并加以消除。
·影響上行溫度升高的原因有：
-吹風階段，吹風電磁閥卡或閥門不落，造氣爐長期處于吹風階段，致使爐上溫度猛漲；
-上行煤氣閥不落，使下吹制氣時下吹蒸汽未全部入爐；
-由于某種原因入爐蒸汽總管內的壓力在下吹制氣階段變低，致使下吹入爐蒸汽減少；
-空氣流量瞬間過大，致使炭層吹翻或吹成風洞；
-氣化層（火層）上移造成爐面發亮（發白）；
-人工加煤時，入爐炭量減少。
·影響上行溫度下降（人工加煤時上行溫度上升幅度減少）的原因有：
-空氣閥或加氮閥不開，造成無風入爐；
-下行煤氣閥關不嚴或不到位，致使吹風階段的空氣不能全部入爐，部分空氣走短路直接經下行煤氣閥入煤氣總管（同時還會造成半水煤氣中氧高）；
-吹風階段百分比紊亂，致使吹風百分比減少；
-在下吹制氣階段，下行煤氣閥電磁閥卡或不落，造氣爐長期下吹制氣，造成爐上溫度驟降；
-改做水煤氣的時間過長；
-入爐炭量過多，炭層增高，致使爐內阻力增加，風量相應減少；
-下吹蒸汽量過大。
6.2.4造氣爐下行溫度的控制及對發氣量的影響
正常生產時下行溫度控制范圍在200～300℃為宜，下行溫度過高，則說明氣化層下移，不但影響造氣爐發氣量，而且會燒壞爐篦及灰盤等設備。溫度過低，則說明氣化層上移，也會影響造氣爐發氣量，同時因爐下溫度過低還會造成燃燒不完全，致使灰中返炭高燃料消耗增高。
6.3防止氧高的操作要點
正常操作
閉爐規定
-閉爐時間超過2小時的情況下開爐必須投上減氮運行
-停爐時間超過4小時的情況下開爐必須先升溫合格再送氣
-正常情況下，閉爐不得超過四小時，必須倒換閉爐
-閉爐5分鐘以上不得進行加煤或下灰操作
升溫操作
-升溫時先將微機程序設為制惰程序，升溫過程中不加煤，以保證爐內溫度能提高
-吹風時間減完加至吹凈，加氮時間設為0。轉成自動制惰程序，升溫放空至爐溫合格后（上行溫度≥300℃，下行溫度≥150℃）將吹風時間還原，轉入自動制氣運行
異常處理
遇上下行溫度異常跑高，停爐檢查吹風閥、下行閥、加氮閥是否內漏，聯系維修工處理
遇吹風閥、下行閥、加氮閥閥檢報警，停爐檢查閥門是否未落到位，聯系維修工處理
遇爐子穿塌，則必須打“減氮”運行，停爐或人工加煤至上行溫度正常
6.4夾套鍋爐的操作要點
6.4.1包液位、壓力控制操作要點
控制汽包不滿水、失水、不超壓，汽包液位控制在1/2——2/3。
6.4.2汽包液位過高過低的危害
蒸汽帶水嚴重，入爐蒸汽中含濕量猛增，影響爐溫下降，產氣量和煤氣量均下降；
因帶水過多，蒸汽管道內的冷凝水排不盡，易造成水擊事故；
夾套失水，輕者變形，重者夾套燒壞，焊口裂開迫使停爐檢修或更換。嚴重時造成夾套爆炸，設備、廠房、人員受到重大損失。應嚴格按工藝指標控制液位高度1/2——2/3。
6.4.3汽包壓力的控制
正常生產時，若汽包壓力超高≥0.12MP，副操應及時打開汽包放空閥泄壓，若系統閉爐多或停車，副操應及時關入爐蒸汽自調前手輪門并打開汽包放空閥泄壓，防止汽包、夾套、緩沖罐超壓，造成設備損失事故。
6.4.4夾套排污操作規定
每三天排污一次，由每個運行班上第二個晚班時，在22：00后進行排污；
排污人員為各系統副操，由班長進行檢查，工藝管理人員進行抽查；
每個中班取一臺夾套排污水進行水質分析（各班按爐號順序依次進行），PH≤9時，夾套排污改為六天進行一次，PH≥11.5時，夾套排污改為每天進行一次，根據水質分析情況，合理調節排污頻率，保證PH＝9～12。
6.5下灰、爐底排污的操作要點
下灰
-下灰前，下灰工應通知一樓爐底作業人員撤離至安全區域，下灰期間爐底不得有人作業或經過；
-清理作業現場后，下灰工應在預定地點等待三樓下灰指令；
-下灰爐號應由該系統主操工用鈴聲信號燈與副操聯系并得到可靠確認方可通知下灰工進行下灰操作；
-下灰時，若圓門打開有大量煤氣涌出或發生梭爐，下灰工應迅速關閉圓門；
-若下灰完畢，關閉圓門發現圓門油缸不動作，可能是電磁閥卡死，必須迅速聯系維修工處理；
-下灰時，嚴禁通過振動圓門的方式下灰；
-下灰時，下灰人員應站在無欄桿一側或欄桿以外以方便撤離，而且不得站在兩圓門間或圓門正下方捅疤；
-下灰時，接渣司機必須下車在安全地點等待，在得到下灰人員指令時方可進入駕駛室。
排污
-正常情況下各爐底水封桶排污每兩小時一次，個別易積水的可按實際情況增加排污頻次；
-排污前操作工應喊開排污閥前的人員，排污時站在排污閥側面以免熱水傷人；
-排污的主要目的是排掉水封桶底的泥沙，防止爐底積水，每次排污不能將水封桶內水排空或排至溢流管大量漏氣（以防水封桶爆炸）；
-嚴禁在下灰過程中進行排污以免發生誤操作等事故。
7、總結
從公司富氧氣化裝置的實際運行情況不難看出，無論是工藝的技術性、經濟性，還是裝置的操作、維修、環保，富氧氣化工藝均不同程度的優于間歇氣化工藝，但真正要把氣化工藝裝置開好、開穩，多產氣、產好氣，仍須在工藝上不斷優化、設備上進一步改進、操作上不斷提高，從而使富氧氣化工藝在節能降耗、提高合成氨產量等方面發揮更大優勢。
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致謝:
轉眼間,大學三年很快就這樣過去了，我的大學生活里有喜有悲，我的人生展開了新的篇章，在大學里我學到了很多，這些都能讓我以后的生活受益匪淺。在這里我向各位老師的辛勤付出致以最真摯的謝意！
感謝老師在這三年里對我們無私的奉獻和關愛，同時也感謝我的指導老師對此論文的悉心指導，他一絲不茍的教學態度、孜孜不倦的敬業精神、平易近人的待人之道都將是我在以后工作、生活中不斷進步和學習的榜樣。
也感謝深愛我的父母，是他們淳樸的品質塑造了我虛心學習、認真負責的做事態度，是他們總在我困難的時候予給我無形的鼓勵與幫助，鞭策我努力地跨過人生道路上的各種荊棘和坎坷。有了他們的幫助我才能圓滿完成三年的大學生活。我想要說聲：爸爸媽媽，謝謝你們！
衷心的感謝我的母校南通職業大學，祝愿母校在以后的日子里更加朝氣蓬勃，培養出一代又一代對社會有用的人才，讓我們的祖國變得更強大。
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