氯化氫合成爐燃燒廢氫氣生產(chǎn)蒸汽

李志孟

中圖分類號：TQ114.2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）05-0297-01

河南永銀化工實業(yè)有限公司燒堿分廠，投運南通星球石墨公司氯化氫石墨合成爐4臺，原設(shè)計為3臺合成爐運行一臺備用，由于PVC裝置長期停運，燒堿分廠HCl合成系統(tǒng)一直處于低負(fù)荷運行狀態(tài)，大量氫氣放空，造成資源浪費，經(jīng)公司批準(zhǔn)將1#合成爐改造為燃?xì)錉t，生產(chǎn)蒸汽，供燒堿裝置使用。

一、生產(chǎn)原理

空氣中的氧氣與氫氣燃燒生成水蒸氣并產(chǎn)生大量的熱。

反應(yīng)方程式： 2H2 + O2 → 2H2O + 285.83KJ/mol

氫氣、空氣（含氧21%）的配比通常為1：3～4.5（體積），控制乏氣氧含量不低于2.5%，含氫小于0.4%。如比例過大，氫氣不能完全燃燒，乏氣中含氫高，易發(fā)生爆炸危險。如比例過小，乏氣量加大，乏氣帶出的熱量增加，降低蒸汽產(chǎn)率。

二、改造工藝說明

1.配風(fēng)系統(tǒng)：利用新增的羅茨鼓風(fēng)機提供燃燒配風(fēng)，采用DN150管道連接到進合成爐前的氯氣總管手動截止閥后，通過原氯氣進爐流量計、流量自動調(diào)節(jié)閥、自動切斷閥和進爐手閥，根據(jù)實際的配比量，通過DCS調(diào)節(jié)風(fēng)機電機供電頻率改變轉(zhuǎn)速控制空氣流量，進入合成爐石英燈頭處與氫氣充分混合燃燒，燃燒乏氣經(jīng)降膜吸收后排空，產(chǎn)生的蒸汽并入低壓管網(wǎng)。

2.冷凝水排放：由于氫氧燃燒生成物為水蒸汽，合成爐的乏氣出口會產(chǎn)生大量的冷凝水需要外排，將原合成爐出口排水管道改為DN50，增加排水能力，并連接到新增5m高（密封壓力為50KPa）的倒淋水封自動排放，同時把經(jīng)一級膜吸產(chǎn)生的冷凝水也引入水封外排。

3.氫氣系統(tǒng)維持原狀不變。

4.安全連鎖：考慮生產(chǎn)安全，增加羅茨風(fēng)機的運行狀態(tài)與氫氣自控切斷閥的連鎖保護，當(dāng)風(fēng)機運行頻率低于5Hz時，連鎖關(guān)閉連鎖關(guān)閉氫氣自控截斷閥（HV- 5459A），其它連鎖控制方案不變。

三、燃?xì)銱Cl合成爐開車點火

1.確認(rèn)準(zhǔn)備工作完畢，1#合成爐汽包水位正常，循環(huán)水進、回水閥門打開并供應(yīng)正常，具備開車條件。

2.確認(rèn)爐內(nèi)含氫等分析指標(biāo)達到開車標(biāo)準(zhǔn)。

3.確認(rèn)倒淋水封已補水完成，打開1#合成爐出口、一級石墨吸收器下酸管至倒淋水封的排水手閥。

4.確認(rèn)1#合成爐原氯氣總管一道手動截止閥處于關(guān)閉狀態(tài)，空氣手動截止閥處于打開狀態(tài)。

5.聯(lián)系調(diào)度準(zhǔn)備點爐，現(xiàn)場檢查羅茨風(fēng)機設(shè)備完好，冷卻水供應(yīng)正常，具備開機條件。

6.關(guān)閉合成爐去氯化氫緩沖罐（V-701）的閥門HV-5451A，打開去尾氣吸收系統(tǒng)的閥門HV-5452A。

7.關(guān)閉一、二級石墨吸收器循環(huán)水進、回水閥門。關(guān)閉一級石墨吸收器T-701A下酸管線去鹽酸調(diào)整罐（V-707）和高純鹽酸中間罐（V-708A/B）的自控閥（HV-5466A）和所有手動閥。啟動水力噴射器（P-701A），打開并調(diào)節(jié)尾氣吸收塔（T-703A）出口放空閥保持爐內(nèi)處于微負(fù)壓，關(guān)閉吸收水注入調(diào)節(jié)閥（FICA-5455A）和所有手動閥。

8.一切準(zhǔn)備就緒后，爐門打開，進行點爐操作：

8.1確認(rèn)新增DCS控制連鎖切除

8.2點爐前5min關(guān)閉合成爐氮氣置換。

8.3操作人員將防護用品及氫氣管線抱卡準(zhǔn)備就緒，確認(rèn)爐內(nèi)含氫小于等于0.4%；氫氣純度大于等于99%，含氧小于等于0.2%。

8.4室外操作人員佩戴防火罩將點燃的點火棒，放置在氫氣膠管的出口處，不要正面對準(zhǔn)氫氣膠管出口，點火人員應(yīng)站在氫氣膠管旁的上風(fēng)口，防止火焰燒傷。

8.5通知室內(nèi)操作人員開啟氫氣調(diào)節(jié)閥（FV-5452A），然后再慢慢開啟氫氣點火閥（氫氣旁路手閥），待氫氣膠管點著后調(diào)節(jié)好火焰， 室外操作人員把點著的氫氣膠管插接在燈頭上，并用抱箍捆緊氫氣膠管。

8.6室內(nèi)操作人員觀察火焰情況，打開空氣調(diào)節(jié)閥（FV-5451A），室內(nèi)空氣閥門（空氣旁路手閥關(guān)閉），啟動羅茨風(fēng)機最低轉(zhuǎn)速運行，調(diào)整風(fēng)機風(fēng)量保持爐內(nèi)火焰正常后封閉爐門。

8.7全部打開尾氣吸收塔（T-703A）出口放空閥，停用水力噴射器（P-701A），保持爐內(nèi)壓力低于30KPa。

8.8待進合成爐氫氣流量大于等于280Nm3/h時，檢查氫氣管道是否泄漏，一切正常后，根據(jù)生產(chǎn)情況通知調(diào)度并按正常負(fù)荷調(diào)節(jié)。

8.9羅茨風(fēng)機運行頻率高于10Hz，合成爐正常運行30分鐘后，投入新增保護連鎖。

在風(fēng)機電機頻率處于30HZ以下時，由于電機內(nèi)部產(chǎn)生的熱量不能及時移除，為避免電機燒毀狀況發(fā)生，應(yīng)啟運配備的軸流風(fēng)機對電機進行散熱。

切記：如果一次點火不成功，應(yīng)立即依次關(guān)閉氫氣、停運羅茨鼓風(fēng)機，關(guān)閉空氣切斷閥，充氮氣，關(guān)尾氣吸收器后放空，開水力噴射器抽真空置換爐內(nèi)的殘余氣體（時間在20min以上），打開點火孔，直至分析爐內(nèi)含氫≤0.4%時，再按上述步驟點火。一次點火不成功，第二次點火時，不管時間長短，一定要重新分析爐內(nèi)含氫。

9.當(dāng)進合成爐氫氣達到一定流量之后，調(diào)節(jié)風(fēng)機電機頻率提高空氣流量，根據(jù)乏氣氧含量分析結(jié)果調(diào)節(jié)空氣、氫氣配比（點爐初期按每30min分析乏氣氧含量和氫含量一次）。

10.合成爐運行穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)蒸汽放空閥，待稍高于總管蒸汽壓力后并汽，關(guān)閉蒸汽放空閥投入正常生產(chǎn)。

四、正常操作要點

1.根據(jù)氫氣分配臺放空閥閥門開度及工藝空氣供應(yīng)量，調(diào)節(jié)燃?xì)浜铣蔂t生產(chǎn)負(fù)荷，滿負(fù)荷氫氣流量不得高于900Nm3/h。

2.正常生產(chǎn)每2小時分析一次乏氣氧含量和氫含量，根據(jù)分析結(jié)果及時調(diào)整氫氣空氣比例。

3.一定要密切注意觀察火焰，依據(jù)爐內(nèi)的火焰顏色變化和乏氣氧含量指標(biāo)來嚴(yán)格控制空氣和氫氣流量配比。儀表顯示僅做參考來判斷氫氣和空氣的流量變化趨勢，如有變化應(yīng)及時進行分析和調(diào)節(jié)，切不可只根據(jù)流量計的顯示來調(diào)節(jié)空氫比例而忽視對火焰顏色的觀察，防止流量計失靈造成誤操作。

4.及時調(diào)節(jié)、保持汽包液位在規(guī)定的范圍，經(jīng)常檢查汽包就地液位計與DCS遠傳信號的對比，發(fā)現(xiàn)異常及時處理，防止合成爐石墨夾套缺水而燒壞。

5.經(jīng)常檢查石墨冷卻器冷卻水回水溫度及循環(huán)情況，保持冷卻水流動暢通，防止冷卻器缺水燒壞。

6.經(jīng)常檢查倒淋水封排水情況，保持冷凝水的排放暢通，防止液封造成合成爐超壓。