造氣節(jié)能新思路——入爐蒸汽自調(diào)技術(shù)

李建會，任志剛

（山西天澤集團永豐化肥有限公司，山西晉城 048000）

山西天澤集團永豐化肥有限公司是天澤煤化工集團股份公司控股的子公司，成立于2006年7月，公司現(xiàn)有180kt／a合成氨，300kt／a大顆粒尿素，100kt／a聯(lián)醇等生產(chǎn)裝置，簡稱為“18·30·10”項目。

2011年以來，為響應(yīng)國家節(jié)能減排政策，我公司本著建設(shè) “資源節(jié)約型，環(huán)境友好型”企業(yè)的目的出發(fā)，實施了一系列小改小革，又新增造氣入爐蒸汽自調(diào)閥，以達(dá)到節(jié)能降耗、減排增效的目的。

1 項目背景

我公司造氣系統(tǒng)現(xiàn)有20臺DN2800錐形間歇式固定床煤氣發(fā)生爐，配套兩臺38t／h吹風(fēng)氣余熱鍋爐，合成氨系統(tǒng)所用蒸汽基本可以自給。在生產(chǎn)工藝方面采用了以下節(jié)能措施。

（1）采用造氣爐機電一體化自動加焦裝置，用油壓微機自動控制，可控制并調(diào)節(jié)氫氮比，達(dá)到節(jié)能、高產(chǎn)效果。

（2）增設(shè)吹風(fēng)氣回收裝置，回收吹風(fēng)氣的顯熱及燃燒熱，在余熱鍋爐內(nèi)副產(chǎn)中壓蒸汽。吹風(fēng)氣鍋爐增加自動化吹灰裝置，提高鍋爐效率及產(chǎn)汽量。中壓蒸汽背壓發(fā)電后的低壓蒸汽送至造氣工段，實現(xiàn)能量的梯級利用。

（3）采用熱管技術(shù)回收上、下行煤氣的熱量，熱回收充分，副產(chǎn)過熱蒸汽量較大。

隨著系統(tǒng)不斷的挖潛節(jié)能改造及裝置產(chǎn)能的進(jìn)一步擴大，蒸汽緊張成了制約生產(chǎn)的主要瓶頸。為摸清單爐蒸汽消耗量的動態(tài)變化及其總量變化，使入爐蒸汽用量合理，達(dá)到低耗高產(chǎn)，實現(xiàn)造氣入爐蒸汽自調(diào)，我公司決定在造氣安裝4套入爐蒸汽自調(diào)系統(tǒng)，摸清各爐子的使用情況和效果，為是否推廣使用拿出理論依據(jù)。

2 方案確定

2.1 選定加裝位置

在半水煤氣生產(chǎn)過程中，煤氣爐在128s的一個工作循環(huán)中，分為吹風(fēng)、上吹、下吹、二次上吹、空氣吹凈等五個階段，因上吹和二次上吹時間較短，效果不明顯，故選擇在下吹的蒸汽管道上加裝入爐蒸汽自調(diào)閥，便于觀察使用效果。

2.2 煤氣爐及自調(diào)閥數(shù)量的確定

我公司共有20臺煤氣爐，每5臺煤氣爐為一個系統(tǒng)（4開1備），共分為4個系統(tǒng)。隨產(chǎn)能的進(jìn)一步擴大，16臺煤氣爐已不能滿足生產(chǎn)需要，需增開至18臺爐。若使用一臺風(fēng)機供5臺煤氣爐，有重風(fēng)現(xiàn)象，煤氣爐運行不太穩(wěn)定。因此，我公司新增空氣管道改為每4臺爐一個系統(tǒng)，共分為5個系統(tǒng)，6臺高壓風(fēng)機5開1備。我公司計劃在一個系統(tǒng)試用，即4＃系統(tǒng)加裝蒸汽自調(diào)閥，數(shù)量選定為4套，即17?！?0＃爐。

2.3 蒸汽自調(diào)系統(tǒng)設(shè)計及分工

河北科隆機電科技有限公司專為化肥造氣工段及后工段的節(jié)能、環(huán)保、技術(shù)改造提供解決方案，其調(diào)節(jié)閥采用液壓技術(shù)，克服了氣動調(diào)節(jié)閥和電動調(diào)節(jié)閥在造氣惡劣環(huán)境條件下，易損壞維修量大的缺點，不需要另外增加動力源。新一代液壓調(diào)節(jié)閥采用了線性化設(shè)計，與流量計配合可實現(xiàn)閉環(huán)調(diào)節(jié)。其蒸汽自調(diào)技術(shù)在別的廠家已有成功先例，故由河北科隆科技有限公司負(fù)責(zé)液壓蒸汽調(diào)節(jié)閥和DCS控制系統(tǒng)程序的設(shè)計制作。我公司具體負(fù)責(zé)工藝安裝及聯(lián)合調(diào)試等。

3 項目的實施

該項目實施時間為2011年7～9月。

3.1 安裝調(diào)試簡介

該項目安裝簡單，調(diào)試方便快捷。蒸汽自調(diào)閥結(jié)構(gòu)緊湊合理，安裝方便快捷，不需要滅爐，不需專門的安裝隊伍。待油管、儀表線路預(yù)制完成后，只需停爐3h左右，便可完成安裝。隨后便可進(jìn)入調(diào)試階段，油壓閘閥升降速度可通過控制油缸上油壓差來調(diào)整閥門動作的快慢，以達(dá)到合理供汽的目的。油缸動作時間通過DCS系統(tǒng)進(jìn)行控制。

3.2 實施中出現(xiàn)的問題及處理

（1）閘板限位器設(shè)計高度為60mm，而我公司手動調(diào)節(jié)閥在正常工作時，閥門開度已調(diào)小到30～40mm。在此情況下，油壓蒸汽調(diào)節(jié)閥按原設(shè)計無法發(fā)揮作用，經(jīng)與河北科隆技術(shù)人員研究，現(xiàn)場將其定位高度改為25mm。

（2）閘閥動作時間剛開始設(shè)定為下吹制氣的后20s時動作，節(jié)能效果不明顯，后改為下吹制氣后28s開始動作，節(jié)能效果較顯著。

（3）閘閥開始動作后到行程終結(jié)，完成時間剛開始為5s，現(xiàn)調(diào)整為10～12s，效果良好。

總的來說，該裝置安全系數(shù)高，調(diào)試無風(fēng)險。裝置下端有閘板限位器，以防在極端情況下油缸不動作，或者閘板脫落時，保證仍有一定流量的蒸汽入爐，以保證安全。同時，該裝置拆裝方便快捷，省時省力。

4 運行效果及效益分析

（1）安裝調(diào)試完成后，運行結(jié)果顯示，在其他工藝參數(shù)相同的前提下，操作幾乎不作任何調(diào)整，爐子運行穩(wěn)定，每班每爐節(jié)約蒸汽約2t，節(jié)能效果非常明顯。

（2）經(jīng)過測試，單爐平均爐溫升高約18℃；吹風(fēng)時間減少2～3s，這樣，可延長有效制氣時間。

增設(shè)入爐蒸汽自調(diào)系統(tǒng)與其他未增設(shè)入爐蒸汽自調(diào)系統(tǒng)的運行比較如表1。

表1 安裝入爐蒸汽自調(diào)系統(tǒng)與其他爐運行情況比較 t

從上表可以看出，安裝蒸汽自調(diào)閥的4＃系統(tǒng)，比未安裝該閥的3＃系統(tǒng)平均每班每爐節(jié)約蒸汽2.32t。

該裝置投資省，安裝易，見效快，操作簡單，調(diào)試方便。每爐每天節(jié)約蒸汽按6t，一年按300d，每噸蒸汽按100元計，則每臺煤氣爐每年可實現(xiàn)經(jīng)濟效益18萬元。投資回收期約2個月。

5 結(jié) 論

通過近兩個月的運行及調(diào)試，使用液壓入爐蒸汽自調(diào)閥后，爐況穩(wěn)定，未見異常。從節(jié)能角度來看，利用閥門進(jìn)一步節(jié)能還有空間，如閥門限位器偏高，還可下調(diào)。

安裝調(diào)節(jié)閥后，爐況明顯好轉(zhuǎn)，氣質(zhì)氣量較以前略有提高。

通過這次合作，充分表明造氣蒸汽自調(diào)技術(shù)在我公司的應(yīng)用是成功的，效果非常明顯。據(jù)此，我公司已準(zhǔn)備進(jìn)行第二期16臺爐改造，其中將運用合作商的第四代產(chǎn)品4套，爭取為我集團公司節(jié)能減排、降低成本發(fā)揮更好更大的作用。