吹風(fēng)氣余熱回收裝置的應(yīng)用

齊漢強 張理存

(陜西洋縣玉虎化工有限責(zé)任公司 陜西洋縣723309)

陜西洋縣玉虎化工有限責(zé)任公司2008年將原裝置產(chǎn)能擴大至80 kt/a合成氨聯(lián)產(chǎn)30 kt/a甲醇工藝裝置。原蒸汽系統(tǒng)鍋爐配置為SHL- 10- 25-A鍋爐和Φ3 000 mm吹風(fēng)氣余熱鍋爐裝置各1套，單風(fēng)機Φ3 000 mm吹風(fēng)氣余熱回收裝置已明顯不能滿足生產(chǎn)要求。2012年決定新增1套生產(chǎn)15 t/h過熱蒸汽(1.27 MPa，280 ℃)的吹風(fēng)氣余熱回收裝置,設(shè)計用于回收6臺Φ2 650 mm造氣爐產(chǎn)生的52 000 m3/h(標(biāo)態(tài))吹風(fēng)氣[含可燃物體(H2+CH4+CO)體積分?jǐn)?shù)8%～12%]，采用6臺造氣爐分2套雙重風(fēng)設(shè)計同時回收吹風(fēng)氣，所產(chǎn)的蒸汽可滿足80 kt/a合成氨系統(tǒng)的蒸汽需求，可代替原10 t/h鏈條鍋爐和6 t/h吹風(fēng)氣回收裝置；達(dá)到節(jié)能、環(huán)保、安全生產(chǎn)的目的。2013年9月，該裝置投運，經(jīng)過2個月調(diào)整，各項指標(biāo)基本達(dá)到設(shè)計指標(biāo)。

1 工藝技術(shù)方案

1.1 工藝流程

15 t/h吹風(fēng)氣余熱回收裝置工藝流程見圖1。

圖1 15 t/h吹風(fēng)氣余熱回收裝置工藝流程

氣體流程：各造氣爐產(chǎn)生的250～300 ℃的吹風(fēng)氣進(jìn)入吹風(fēng)氣總管，經(jīng)旋風(fēng)除塵器后進(jìn)入燃燒爐，與中溫空氣預(yù)熱器送至燃燒器出來的一股200 ℃的中溫空氣混合燃燒；與此同時，從合成系統(tǒng)送來的弛放氣經(jīng)減壓后入緩沖罐、安全水封，在燃燒器中與中溫空氣預(yù)熱器送來的另一股200 ℃的中溫空氣混合燃燒，產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠谌紵隣t內(nèi)保持在750～900 ℃安全燃燒溫度，燃燒爐出口850 ℃高溫?zé)煔庖来芜M(jìn)入蒸汽過熱器、余熱鍋爐、中溫空氣預(yù)熱器、軟水加熱器、低溫空氣預(yù)熱器，熱量得到充分利用回收后，由引風(fēng)機抽送，經(jīng)除塵后通過煙囪直接放空。

汽水流程：由熱水箱來的95 ℃熱軟水送入軟水加熱器，溫度由95 ℃提升至136 ℃左右送入余熱鍋爐，在對流管束中經(jīng)煙氣加熱形成自然循環(huán)，產(chǎn)生汽水混合物經(jīng)汽水分離進(jìn)入蒸汽過熱器，產(chǎn)生壓力≤1.27 MPa、≤溫度280 ℃過熱蒸汽，送入蒸汽系統(tǒng)管網(wǎng)供后工序使用。

空氣流程：空氣經(jīng)鼓風(fēng)機加壓后經(jīng)低溫空氣預(yù)熱器預(yù)熱至105 ℃，進(jìn)入中溫空氣預(yù)熱器溫度提高至200 ℃通過燃燒器進(jìn)入燃燒爐與吹風(fēng)氣混合燃燒，同時另一股200 ℃中溫空氣在燃燒器內(nèi)與合成弛放氣混合燃燒后進(jìn)入燃燒爐。

1.2 主要設(shè)計控制指標(biāo)

入燃燒爐吹風(fēng)氣溫度：≥250 ℃；

燃燒爐熱點溫度：850～1 000 ℃；

煙囪排煙溫度：≤150 ℃；

過熱器蒸汽溫度：≤280 ℃；

二次空氣溫度：≤200 ℃；

給水溫度：≤98 ℃；

軟水加熱器出口熱水溫度：136 ℃；

鍋爐蒸汽壓力：≤1.27 MPa；

進(jìn)燃燒爐弛放氣壓力：0.03～0.05 MPa；

余熱鍋爐液位：1/2～2/3；

煙氣中可燃物(H2+CH4+CO)體積分?jǐn)?shù)：<1.0 %；

煙氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)：≤2.0%。

1.3 設(shè)計技術(shù)特點

吹風(fēng)氣進(jìn)口管道從燃燒爐側(cè)面以切向進(jìn)氣，氣體在爐內(nèi)形成內(nèi)旋式自上而下均勻混合，燃燒流程長、燃燒徹底；2臺對置式燃燒器燒嘴是弛放氣進(jìn)氣及配風(fēng)燃燒的裝置，每臺燃燒器設(shè)計2股配風(fēng)線(Φ300 mm和Φ500 mm)分別為弛放氣和吹風(fēng)氣配風(fēng)，可達(dá)到無焰燃燒的目的，助燃?xì)夂牧啃?。燃燒爐內(nèi)設(shè)若干燃燒蓄熱單元，蓄熱能力強、不集灰、阻力小，利于煤粉燃燒。余熱鍋爐采用單鍋筒、隧道式設(shè)計，集灰少、阻力小、熱回收利用效率高。系統(tǒng)采用DCS集中控制，既節(jié)能又確保操作安全。

1.4 主要設(shè)備

主要設(shè)備參數(shù)見表1。

2 運行效果

(1)實際運行工況。由于氮肥產(chǎn)能過剩、市場疲軟，所以生產(chǎn)系統(tǒng)根據(jù)氮肥市場需求僅需運行3臺造氣爐，合成氨產(chǎn)能僅發(fā)揮50～60 kt/a。入燃燒爐吹風(fēng)氣溫度250～300 ℃；來自合成膜回收氫系統(tǒng)的尾氣流量控制在650～850 m3/h(標(biāo)態(tài))，燃燒爐溫度達(dá)到設(shè)計溫度(850～950 ℃)，過熱蒸汽溫度≤280 ℃、壓力1.27 MPa；該裝置實際產(chǎn)生過熱蒸汽6.5～7.5 t/h、過熱蒸汽壓力控制在1.10 MPa左右；過熱蒸汽壓力設(shè)定值1.20 MPa，超壓后蒸汽過熱器放空閥自動開啟放空，過熱蒸汽壓力低于1.2 MPa放空閥自動關(guān)閉。余熱鍋爐液位控制在1/2～2/3，設(shè)有高、低液位自動報警且自動上水。煙囪出口煙氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)≤2.0%、可燃物體積分?jǐn)?shù)≤1.0%。DCS自動化控制，溫度超高和偏低自動報警；余熱鍋爐高、低液位報警且自動上水；過熱蒸汽壓力超壓自動放空等，操作方便、保證了余熱鍋爐節(jié)能安全運行。

表1 主要設(shè)備參數(shù)

(2)煙煤節(jié)省估算。原運行10 t/h鏈條鍋爐和6 t/h余熱鍋爐時，噸氨需消耗煙煤0.06 t，以80 kt/a合成氨規(guī)模計,目前不消耗煙煤(以1 t煙煤折0.7143 t標(biāo)煤),則年節(jié)標(biāo)煤3 428.64 t。

(3)減排估算。按80 kt/a合成氨、噸氨產(chǎn)生吹風(fēng)氣量2 010～2 250 m3(標(biāo)態(tài))，其中CO體積分?jǐn)?shù)7%計，則年減排CO1.26×107m3(標(biāo)態(tài))。

3 存在問題

運行中，燃燒爐溫度850～1 000 ℃，但是余熱鍋爐出口煙氣溫度>350 ℃，引風(fēng)機進(jìn)口煙氣溫度180～230 ℃，較設(shè)計煙氣溫度≤150 ℃明顯偏高，顯熱損失大。

原因分析：①余熱回收器設(shè)計換熱面積偏小，導(dǎo)致排煙溫度偏高；②吹風(fēng)氣中可燃物(H2+CH4+CO)體積分?jǐn)?shù)>12%，熱值較高；③造氣爐吹風(fēng)閥存在內(nèi)漏； ④造氣系統(tǒng)吹風(fēng)負(fù)荷重，風(fēng)壓大、炭層低而導(dǎo)致 吹風(fēng)氣帶出物到燃燒爐的煤粉量大; ⑤該裝置 沒有安裝有效的吹灰器裝置，長時期運行后導(dǎo) 致余熱鍋爐換熱器、空氣預(yù)熱器、軟水加熱器集 灰嚴(yán)重，換熱效率降低，排煙溫度升高; ⑥操作 調(diào)整中配風(fēng)量過大，導(dǎo)致煙氣中氧含量高，熱損 失增加。