改善發(fā)生爐低壓蒸汽系統(tǒng)壓力波動的措施

念吉紅

(云南云天化股份有限公司 云峰分公司，云南 宣威 655413)

改善發(fā)生爐低壓蒸汽系統(tǒng)壓力波動的措施

念吉紅

(云南云天化股份有限公司 云峰分公司，云南 宣威 655413)

云峰分公司100kt/a合成氨造氣裝置，煤氣爐使用蒸汽來源有外來蒸汽及自產(chǎn)蒸汽(廢鍋及夾套自產(chǎn)蒸汽)，外來蒸汽包括過熱蒸汽及飽和蒸汽。蒸汽混合成低壓蒸汽供煤氣爐使用，低壓蒸汽壓力波動大，分公司采取增加緩沖罐，改造蒸汽調節(jié)系統(tǒng)，減小蒸汽壓力波動，技改后取得了好的效果。

云峰分公司；煤氣爐；壓力波動大；增加緩沖罐；調節(jié)系統(tǒng)

云峰分公司100kt/a合成氨造氣裝置始建于1966年，采用固定床間歇式煤氣發(fā)生爐增氧制氣，采用油壓微機控制，循環(huán)時間為154s/循環(huán)，每個循環(huán)經(jīng)過吹風、上吹、下吹、二次上吹、吹凈五個階段，用一次風補氮空氣來調節(jié)煤氣中的氣體成份，以便保證后工序需要。三廢混燃鍋爐裝置以造氣爐渣、造氣旋風灰和造氣吹風氣、合成馳放氣為主要原料，摻燒50%褐煤，在鍋爐本體內進行熱交換后，將給水泵供入的高壓水加熱，使其發(fā)生相變蒸發(fā)成壓力為3.82MPa的蒸汽，經(jīng)過熱器加熱，將其變?yōu)?450℃的合格過熱蒸汽。

1 工藝概述

造氣裝置采用固定床間歇式煤氣發(fā)生爐增氧制氣，采用油壓微機控制，循環(huán)時間為154S/循環(huán)，每個循環(huán)經(jīng)過吹風、上吹、下吹、二次上吹、吹凈五個階段，用一次風補氮空氣來調節(jié)煤氣中的氣體成份，以便保證后工序需要。采用循環(huán)水與煤氣直接接觸的冷卻(洗滌方式對煤氣進行洗滌、降溫。固定床間歇式煤氣爐采用空氣和蒸汽輪流進入爐內，空氣由鼓風機送出，壓力在2000～2800mmH2O，蒸汽來自水汽工號，也有部分自產(chǎn)蒸汽，其壓力為0.05～0.10MPa，吹風階段空氣入爐，提高爐溫，為制氣階段提供條件，所產(chǎn)生的氣體，主要是CO2和N2，少量的CO，從煙囪放空。制氣階段，蒸汽和少量的空氣入爐，為吸熱階段，所產(chǎn)生的氣體主要是CO和H2，同時還有一定量的CO2、N2，還有少量的H2S和CH4，經(jīng)洗氣箱洗滌、除塵、冷卻后，再經(jīng)洗滌塔進一步降溫除塵后，送入氣柜，作為生產(chǎn)合成氨的原料氣和磷肥廠的燃料氣。

洗滌煤氣的水經(jīng)過自然沉降，涼水塔冷卻降溫后，加稀氨水調節(jié)pH值=6～7后，再次循環(huán)使用。同時水中含有大量的有毒物質，尤其是氰化物。因此，洗滌煤氣后，經(jīng)過沉降的循環(huán)水用循環(huán)水泵送到含氰廢水處理裝置進行除氰處理后，水質達指標后再外排或回收使用。

2 存在的問題

煤氣爐使用蒸汽來源有外來蒸汽及自產(chǎn)蒸汽(廢鍋及夾套自產(chǎn)蒸汽)，外來蒸汽包括過熱蒸汽及飽和蒸汽，且多以過熱蒸汽為主，外來蒸汽壓力高、經(jīng)減壓后與自產(chǎn)蒸汽混合成低壓蒸汽供煤氣爐使用，低壓蒸汽壓力波動大，入爐后易造成灰渣中出現(xiàn)包塊或返焦偏多，停爐下灰時系統(tǒng)蒸汽壓力高，易出現(xiàn)放空，稍有忽視易造成事故。因此，穩(wěn)定蒸汽壓力對穩(wěn)定爐況及杜絕因蒸汽壓力高造成的事故有積極的作用，目前穩(wěn)定蒸汽壓力可從增設緩沖罐以增加緩沖體積及解決蒸汽調節(jié)系統(tǒng)調節(jié)滯后問題考慮。

3 采取的措施

3.1 增加緩沖罐

1)計算依據(jù)(新造氣開三臺爐作計算依據(jù))。低壓蒸汽溫度及壓力200℃，82kPa(兩爐用汽)，200℃， 65kPa (三爐用汽)。

(1)外用軟水14.7 t/h，排污量按5%計，則自產(chǎn)蒸汽量為13.96 t/h。過熱蒸汽及外來飽和蒸汽用量為7.0 t/h。則進系統(tǒng)蒸汽量為20.96t/h。

(2)低壓蒸汽系統(tǒng)體積計算。

①蒸汽管：0.2×0.2×3.14×70(總管)+0.15×0.15×3.14×12×5(支管)+0.15×0.15×3.14×80=18.69 m3。

②夾套出口總管汽水分離器：0.125×0.125×3.14×50+2×2=6.45 m3。

③夾套上部汽室空間：{(4.1/2)2-(3.2/2)2}×3.1416×3=15.48 m3。

合計：18.69+6.45+15.48=40.62 m3。

(3)兩爐用汽，壓力82kP，溫度200℃時，低壓系統(tǒng)內的蒸汽量計算。查表，蒸汽密度為0.7903kg/ m3，則0.7903×40.62=32kg，單爐平均小時入爐蒸汽量為：(20.96-0.032)/3=6.976 t/h，兩臺爐用蒸汽時單爐制氣平均小時入爐蒸汽瞬時流量為：(20.96-0.032)/2=10.464 t/h。

(4)三爐用汽，壓力65kPa，溫度200℃時，低壓系統(tǒng)內的蒸汽量計算。n=PV/RT={(80+65)/101.4×40.62}/(0.08206×473)×18=27kg，單爐制氣時平均小時入爐蒸汽瞬時流量為：(20.96-0.027)/3=6.978t/h。

2)增加緩沖罐(若為40 m3)后，蒸汽量的計算。

(1)低壓蒸汽管內蒸汽量的計算。0.7903×80.62=63.8kg，則增加40m3緩沖罐后，兩爐用汽時的壓力為：P2=82×80.62×32/(40.62×63.8)=81.63(kPa)。兩爐用汽時單爐制氣時平均小時入爐蒸汽瞬時流量為：(20.96-0.0638)/2=10.448t/h。

(2)三爐用汽時，單爐蒸汽量計算。壓力65kPa，溫度200℃時蒸汽的密度為：0.6552 kg/ m3；三爐用汽時低壓蒸汽管內蒸汽量的計算：0.6552×80.62=52.8kg；則增加40 m3緩沖罐后，三爐用汽時的壓力為：

P2=65×80.62×27/(40.62×52.8)=65.97(kPa)，單爐入爐蒸汽瞬時流量為為：(20.96+0.0638-0.0528)/3=6.990t/h；即增加40 m3緩沖罐后，低壓蒸汽壓力高限由82kPa降低到81.63 kPa；低壓蒸汽壓力低限由65 kPa升高到65.97kPa。

根據(jù)計算結果，增加40 m3緩沖罐后蒸汽壓力由65-82kPa變?yōu)?65.97-81.63kPa，可見增加緩沖罐體積對蒸汽壓力緩沖作用大。

3.2 改造蒸汽調節(jié)系統(tǒng)，減小蒸汽壓力波動

3.2.1 調節(jié)閥調節(jié)滯后造成的壓力波動問題

進緩沖系統(tǒng)的過熱蒸汽壓力高、用量大，若蒸汽調節(jié)閥反應滯后，易造成系統(tǒng)壓力波動，進系統(tǒng)的蒸汽壓力波動大的原因有。(1)調節(jié)閥取樣點設置不合理造成壓力波動，取樣點需設置在蒸汽總管上。(2)DCS系統(tǒng)調節(jié)反應滯后、調節(jié)閥靈敏度低、流量變化反應時間長，新造氣2臺煤氣爐用汽與3臺煤氣爐用汽蒸汽量相差6-7噸，調節(jié)中應減少這6-7噸蒸汽變化時的調節(jié)閥的反應時間，提高調節(jié)閥的靈敏度。(3)調節(jié)閥通徑不足，調節(jié)速度慢。

3.2.2 增加數(shù)顯表(無紙記錄儀)減少調節(jié)閥調節(jié)滯后時間

根據(jù)上述分析，聯(lián)系儀修廠增加數(shù)顯表(無紙記錄儀)減少調節(jié)閥調節(jié)滯后時間。從2015年7月7日起新造氣過熱蒸汽采用無紙記錄儀調節(jié)試驗，改變以前用DCS調節(jié)控制的方式，調節(jié)效果較好。后在老造氣用同樣的改造方式，于9月9日老造氣過熱蒸汽采用無紙記錄儀控制，后9月15日老造氣改變?yōu)檫^熱蒸汽和飽和蒸汽聯(lián)合調節(jié)控制，取得主要效果有，見表1和表2(表中數(shù)值分別為新、老造氣低壓蒸汽總管高限和低限壓力及其壓差(高限-低限)，單位：kPa)。

表1 新造氣改造前后低壓蒸汽總管壓力統(tǒng)計表

表1(續(xù))

表2 老造氣改造前后低壓蒸汽總管壓力及壓差統(tǒng)計表

從表1可知，新造氣改造后三臺制氣低壓蒸汽總管壓差平均減少8.2kPa，兩臺制氣低壓蒸汽總管壓差平均減少10.3 kPa，改造后效果明顯。

老造氣通過兩次增加改造，效果十分明顯。三臺制氣低壓蒸汽總管壓差平均減少8.1 kPa，兩臺制氣低壓蒸汽總管壓差平均減少13.0kPa。

(本文文獻格式：念吉紅.改善發(fā)生爐低壓蒸汽系統(tǒng)壓力波動的措施[J].山東化工，2016，45(14)：93-94.)

2016-05-10

念吉紅(1970—)，云南陸良人，工程師，從事生產(chǎn)現(xiàn)場管理工作。

TQ083.3

A

1008-021X(2016)14-0093-02