造氣爐技術(shù)改造工程方案論證及改造效果

張艷麗 趙永霞 李洪政

(濟南盛源化肥有限責任公司,山東濟南 250101)

造氣爐技術(shù)改造工程方案論證及改造效果

張艷麗 趙永霞 李洪政

(濟南盛源化肥有限責任公司,山東濟南 250101)

論述了造氣爐技術(shù)改造的方案,投運后達到了完善工藝流程,節(jié)能降耗的效果。

造氣爐;改造;方案;效果

0 引 言

我公司是一家頗具規(guī)模的中型化工企業(yè),氨醇生產(chǎn)能力10萬t/a,濃硝酸20萬t/a。由于合成氨系統(tǒng)工藝和設備相對落后,造氣工段采用的是傳統(tǒng)常壓固定層制氣技術(shù)。原有1#～6#造氣爐系統(tǒng)流程統(tǒng)一采用了單爐流程,采用單系統(tǒng)配置燃燒室、廢熱鍋爐、洗氣塔,該流程繁瑣,系統(tǒng)阻力大,煤耗和蒸汽消耗高,造成合成氨成本居高不下,已屬淘汰工藝,裝置已閑置3a。2006年建成的7#～10#造氣爐采用的是“四爐一鍋一塔”的新工藝,但生產(chǎn)能力為32000m3/h,負荷低,不能滿足進一步擴大生產(chǎn)的要求。為了能進一步提高制氣能力,公司決定將原有1#～6#造氣爐系統(tǒng)拆除,利用原有場地再建4臺造氣爐,以滿足生產(chǎn)需要。

1 技術(shù)改造方案的確定

通過考察其他兄弟單位造氣工藝,借鑒其運行經(jīng)驗,并根據(jù)公司原有4臺小造氣爐運行中出現(xiàn)的問題,綜合目前老造氣爐系統(tǒng)框架、現(xiàn)場布置情況,確定了新建4臺造氣爐的技術(shù)改造方案。

1.1 設備選型方面

1.1.1 煤氣爐

由于煤炭價格較高,為降低成本,多采購劣質(zhì)煤作為原料,因此選用破渣能力較強的φ2610/φ2800錐形造氣爐。爐箅采用六邊七層的DF-φ2800型爐箅,高度比φ2600六邊形增高145mm,總通風量加大,各通道間隙縮小,帶出物減少,能適應強負荷生產(chǎn)。材質(zhì)為高鉻高錳耐熱耐磨鑄鐵,壽命也比老式爐箅提高50%。

下灰部增設防流裝置,可燒8mm左右的小粒煤,破渣條加寬加長,側(cè)面呈上窄下寬的梯形結(jié)構(gòu),直接與夾套內(nèi)筒焊接,下灰部破渣筋焊成曲線結(jié)構(gòu),解決水夾套內(nèi)筒下部的磨損以及破渣和懸爐問題。

從燒劣質(zhì)煤、穩(wěn)定工況、高負荷運行、提高生產(chǎn)能力、降低消耗等方面考慮,將夾套上部筒體加高500mm,并將上氣道的位置由煤氣爐側(cè)面改到頂部,增高爐膛高度的同時,也減少了煤氣中的帶出物,降低了后續(xù)工序的負荷。

1.1.2 洗滌塔

從塔型來看,填料塔的阻力最大,其次是篩板塔、擋板塔、旋流板塔、無返混板式塔、角鋼塔等,阻力最小的是空塔噴淋。根據(jù)原有4臺造氣爐的運行效果同其它廠家對比,仍選用空塔噴淋,降低系統(tǒng)阻力。為了進一步保證除塵降溫效果,循環(huán)水總管由原來的DN250增加到DN300,塔徑φ2800mm,塔內(nèi)噴頭層數(shù)由4層增設到6層。

1.1.3 余熱回收鍋爐

根據(jù)其它廠家運行經(jīng)驗,采用200℃過熱蒸汽制氣,可使煤氣爐的氣化強度和蒸汽分解率提高8%～10%左右,半水煤氣有效成分可提高3%～5%,入爐煤耗可降低1%～2%。我公司原有4臺造氣爐采用的是一段式余熱回收鍋爐,產(chǎn)生的飽和蒸汽送回系統(tǒng)使用。為進一步節(jié)能降耗,充分利用系統(tǒng)熱量,將一段式余熱回收鍋爐改為兩段式,增設過熱段,利用煤氣帶入熱量將飽和蒸汽進一步加熱產(chǎn)生過熱蒸汽,之后送回系統(tǒng)使用。

1.1.4 蒸汽緩沖罐

本次設計也采用4臺造氣爐共用一個蒸汽緩沖罐。原有4臺造氣爐的蒸汽緩沖罐容積較小,僅有10m3,造成蒸汽壓力不穩(wěn),影響了造氣爐的正常操作。此次改造將蒸汽緩沖罐的容積加大到32m3,確保了造氣爐制氣階段蒸汽的供應,并且入爐蒸汽壓力平穩(wěn),有利于工況的調(diào)整。

1.1.5 空氣鼓風機

原有與1#～6#造氣爐配套的空氣鼓風機耗電量大、檢修費用高,操作繁瑣。考慮到設備檢修維護方便,選用與原4臺小造氣爐同型號風機D550-22一臺,與原有4臺爐子的空氣鼓風機形成二開一備。

1.2 工藝設計方案確定

(1)采用“四爐一機一站一鍋一塔”流程、即4臺爐,1臺空氣鼓風機,1個油泵站,1臺廢熱鍋爐,1臺洗氣塔。該流程的特點是阻力小,設備少,余熱回收完全,是一套成熟的工藝路線。

(2)將鼓風機送出的空氣總管管徑加大,由原來的DN700增加到DN800,減少了管道阻力損失,確保了吹風階段的吹風氣量充足。

(3)將煙囪閥改到旋風除塵器出口上部,煙囪由地面移到三層操作平臺上,取消煙囪前的水封,減少了吹風阻力。

(4)將造氣爐夾套產(chǎn)生的飽和蒸汽和余熱鍋爐一段產(chǎn)生的飽和蒸汽送入余熱鍋爐過熱段與煤氣換熱,產(chǎn)生200℃左右的過熱蒸汽,送回32m3的蒸汽緩沖罐緩沖后供系統(tǒng)生產(chǎn)使用。

(5)原有4臺造氣爐是2臺造氣爐合用1臺汽包,由于汽包設計容積小,且上部分離裝置汽水分離效果差,造成汽包液位波動很大,出現(xiàn)蒸汽帶水現(xiàn)象,造成制氣階段爐面熱碳遇水粉化且溫度急劇降低,影響了造氣爐的正常操作。此次改造是每臺造氣爐配套1臺汽包,確保了水汽的有效分離,穩(wěn)定工況操作。

(6)主要控制閥門均采用油壓控制的座板閥。油泵站布置盡量靠近4臺造氣爐,油壓控制的閥門布置盡量靠近爐面或爐底,以縮短制氣間歇時間,提高制氣效率。在吹風閥前增設了手動調(diào)節(jié)閥門,便于根據(jù)生產(chǎn)狀況調(diào)整負荷。

1.3 DCS油壓控制系統(tǒng)

采用造氣優(yōu)化控制DCS系統(tǒng),實現(xiàn)吹風時間自動尋優(yōu)、上下吹比例自動尋優(yōu)、排渣量自動尋優(yōu)、吹風自動排隊、氫氮比自調(diào)等功能,實現(xiàn)造氣工段全自動連續(xù)生產(chǎn),降低操作工人勞動負荷,確保工況穩(wěn)定。

2 改造投運效果

工程于2008年10月開始建設,2009年5月建成,7月正式投入運行,目前工藝指標正常,操作穩(wěn)定,單臺爐發(fā)氣量已經(jīng)達到7000m3(標)/h,達到了預期的設計能力。經(jīng)過上述一系列的技術(shù)改造和工藝路線調(diào)整,新建1#～4#造氣爐總體運行效果較原有7#～10#造氣爐好。

1)通過改為上出氣,并增加了洗滌塔的噴淋層數(shù),使煤氣中攜帶物大大降少,煤氣溫度也降低了3～5℃,從而提高了煤氣質(zhì)量。

2)通過使用大容積蒸汽緩沖罐,徹底解決了蒸汽系統(tǒng)壓力不穩(wěn)和蒸汽帶水的問題,穩(wěn)定了爐況,便于操作工人進行爐況調(diào)整。

3)通過增設余熱鍋爐過熱段,使入爐過熱蒸汽溫度達到220℃以上,提高了蒸汽分解率,降低了煤耗,大大降低了合成氨的成本,現(xiàn)噸氨煤耗平均在1280kg,蒸汽消耗1400kg。

3 結(jié) 語

作為中小氮肥企業(yè),選擇適合自己的工藝技術(shù),對企業(yè)今后的發(fā)展和增強企業(yè)的抗風險能力意義重大。進行技術(shù)改造時應多考察、了解、分析、論證,避免閉門造車、盲目改造。通過科學合理的配置設備,不斷完善工藝流程,加上操作工人精心操作,必將實現(xiàn)企業(yè)的節(jié)能降耗目標。

TQ113.26+4

A

1003-6490(2010)01-0001-02

2009-12-29

張艷麗(1977-),遼寧錦州人,工程師,主要從事化肥生產(chǎn)技術(shù)工作。聯(lián)系電話:0531-86511234。