尿素裝置閃蒸器擴(kuò)能降耗改造總結(jié)

李 娜 姬春禮

(河南心連心化肥有限公司 河南新鄉(xiāng)453731)

尿素裝置閃蒸器擴(kuò)能降耗改造總結(jié)

李 娜 姬春禮

(河南心連心化肥有限公司 河南新鄉(xiāng)453731)

河南心連心化肥有限公司二分公司尿素裝置采用水溶液全循環(huán)工藝，設(shè)計(jì)能力為300kt/a，經(jīng)改造，產(chǎn)能達(dá)440kt/a。由于尿素裝置的蒸汽消耗指標(biāo)較同行偏高，故決定對(duì)尿素裝置閃蒸器進(jìn)行擴(kuò)能改造，以達(dá)到降低噸尿素汽耗的目的。

1 改造前尿素裝置閃蒸及汽耗現(xiàn)狀

(1)改造前尿素裝置二段分解塔(以下簡(jiǎn)稱二分)下液、閃蒸下液以及閃蒸冷下液組分對(duì)比見表1。

表1 改造前尿素二分下液、閃蒸下液以及閃蒸冷下液組分對(duì)比 %

從表1數(shù)據(jù)可以看出:尿素溶液經(jīng)過(guò)閃蒸后，其尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)由平均67.5%提濃至74.0%，反應(yīng)熱能利用率不高，負(fù)荷后移，導(dǎo)致一蒸加熱器用蒸汽量多，蒸汽消耗高。改造前，二分公司尿素裝置噸尿素蒸汽消耗在1130kg左右。

(2)一吸冷水路熱量經(jīng)充分利用后仍富裕，造成熱量浪費(fèi)及循環(huán)水溫度偏高。

(3)閃蒸器熱能利用段熱利用率較低，系統(tǒng)甲銨反應(yīng)熱和一蒸低壓蒸汽的利用不充分。

2 設(shè)計(jì)改造方案

2.1 改造思路

通過(guò)對(duì)降膜閃蒸器進(jìn)行擴(kuò)能改造，擴(kuò)大熱能回收段換熱面積，下部換熱段采用一段分鮮塔氣體與二甲液反應(yīng)熱進(jìn)行換熱。改造后，可減少帶入一吸冷水路的熱量，且減少帶入循環(huán)水的熱量;同時(shí)，一蒸熱能利用段采用系統(tǒng)膨脹低壓蒸汽換熱，充分利用系統(tǒng)低壓蒸汽，降低蒸汽消耗。閃蒸冷凝器面積需相應(yīng)擴(kuò)大，以保證系統(tǒng)匹配。

2.2 設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)方案目的是使閃蒸下液溫度由改造前的90℃提高至105℃，氣液混合物溫度由改造前的122℃降低至115℃，閃蒸下液中尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)由改造前的74%提濃至85%。

通過(guò)查詢《氮肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》，得到閃蒸器熱能回收段的物料參數(shù)，用軟件模擬反應(yīng)段換熱效果，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定回收段傳熱平均溫度差為25.98℃。根據(jù)預(yù)期達(dá)到的效果計(jì)算出設(shè)計(jì)回收段熱負(fù)荷為32.61×106kJ/h;依據(jù)傳熱介質(zhì)物性參數(shù)得出回收段傳熱系數(shù)為505W/(m2·K)，并計(jì)算得出閃蒸器的熱能回收段面積需由原來(lái)的245m2擴(kuò)大至828m2，列管管徑由原19mm擴(kuò)大至50mm，相應(yīng)的閃蒸冷凝器面積需由原來(lái)的284m2增至600m2。

3 改造情況

3.1 實(shí)施情況

經(jīng)與設(shè)計(jì)單位溝通，閃蒸器擴(kuò)能改造后質(zhì)量約46t，最大直徑約3m，長(zhǎng)度約12m。根據(jù)主廠房實(shí)際承重情況，需將閃蒸器布置廠房外新建的框架，故閃蒸器下液利用液位差以直接送至一段蒸發(fā)加熱器，需增加管道泵。

利用2014年停車檢修機(jī)會(huì)，將老閃蒸器及表冷器吊出，并配置新閃蒸器相應(yīng)的管線，閃蒸下液通過(guò)管道泵加壓后送至一段蒸發(fā)加熱器進(jìn)料口前新增的調(diào)節(jié)閥，用于控制閃蒸器下段液位，保證系統(tǒng)過(guò)料穩(wěn)定。將替換下來(lái)的閃蒸冷凝器與現(xiàn)有的二段蒸發(fā)冷凝器并聯(lián)，從而增加二段蒸發(fā)冷凝器的面積，利于尿素質(zhì)量控制能力的提升。檢修結(jié)束后，系統(tǒng)一次開車成功，目前新閃蒸器運(yùn)行狀態(tài)良好。

3.2 問(wèn)題及預(yù)防措施

(1)開車后，因系統(tǒng)內(nèi)焊渣較多，導(dǎo)致造粒噴頭堵，造成粘塔，需定期對(duì)塔距、噴頭、過(guò)濾器進(jìn)行處理并監(jiān)控。

(2)由于閃蒸器液位段較小，液位不易控制，容易出現(xiàn)系統(tǒng)積料或斷料現(xiàn)象，開車后需及時(shí)對(duì)照現(xiàn)場(chǎng)液位與微機(jī)顯示的液位，找出最佳操作液位。

(3)改造后，閃表冷換熱效果好，導(dǎo)致閃蒸器真空度過(guò)高，閃蒸出氣帶液，故開車后閃表冷循環(huán)水不能全部投用，閃蒸真空度控制≥－0.055MPa，待穩(wěn)定后再根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷逐步調(diào)整。

4 改造后運(yùn)行情況

改造前、后閃蒸器工藝參數(shù)對(duì)比見表2。

表2 改造前、后閃蒸器工藝參數(shù)對(duì)比

從表2數(shù)據(jù)可以看出:閃蒸改造后各項(xiàng)數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)期改造目標(biāo)，噸尿素蒸汽消耗降低150kg左右。改造后，尿素閃蒸熱能回收段利用熱量較原來(lái)增加14.99GJ/h，一吸冷水路系統(tǒng)富裕熱量充分被閃蒸熱能利用段利用，一吸塔熱負(fù)荷明顯減輕，滿負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)，能滿足1#和2#溴化鋰機(jī)組熱量負(fù)荷。

5 效益分析

改造后，閃蒸下液尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)由74%上升至82%，噸尿素蒸汽消耗降低了約150kg，按尿素產(chǎn)量50t/h、蒸汽價(jià)格100元/t計(jì)，年可節(jié)約蒸汽費(fèi)用474.6萬(wàn)元。

2014-10-23)