大型化工裝置空分富裕壓縮空氣的綜合利用

蔣都欽，謝肥東，朱煥青，陳 磊

(河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 476600)

大型化工裝置空分富裕壓縮空氣的綜合利用

蔣都欽，謝肥東，朱煥青，陳 磊

(河南龍宇煤化工有限公司，河南 永城 476600)

河南龍宇煤化工有限公司利用空分裝置的壓縮空氣設計余量，對供氣系統(tǒng)進行改造，把空分裝置的富裕壓縮空氣供給鍋爐等公用系統(tǒng)的氣力輸灰、脫硝等裝置使用，并對裝置在運行中存在的危害因素進行了分析，制定了針對性的的預防措施，技改實施后，每年將為企業(yè)節(jié)約150多萬元。

空分富裕氣；改造；氣力輸灰；危害因素；預防措施；節(jié)能減排

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2016.06.016

河南龍宇煤化工有限公司二期項目為40萬t/a醋酸及20萬t/a二醇配套工程，空分裝置是開封空分集團生產(chǎn)的型號為KDON(Ar)-55000/93000(1350)型，原料空氣自吸入口吸入，經(jīng)自潔式空氣過濾器除去灰塵及其他機械雜質(zhì)，空氣過濾后在離心式空壓機中壓縮至0.52 MPa(g)左右，進入空氣冷卻塔預冷，空氣自下而上穿過空氣冷卻塔，在冷卻的同時，又得到清洗。空氣經(jīng)空氣冷卻塔冷卻后，溫度降至約14 ℃，然后進入切換使用的分子篩純化器，空氣中的二氧化碳、碳氫化合物及殘留的水蒸氣被吸附?？諝饨?jīng)凈化后，由于分子篩的吸附熱，溫度升至約20 ℃，然后分兩路：一路空氣在低壓主換熱器中與返流氣體(污氮、低壓氧等)換熱達到接近空氣液化溫度(約-169 ℃)后進入下塔進行精餾；另一路空氣進入增壓空氣壓縮機進行增壓，壓縮后的這部分空氣又分為三部分：①相當于膨脹空氣的這部分空氣從增壓空氣壓縮機段抽出，經(jīng)膨脹機的增壓端增壓后進入高壓主換熱器。在高壓主換熱器內(nèi)被返流氣體冷卻至-108 ℃時抽出，進入膨脹機膨脹制冷，膨脹后的空氣進入下塔進行精餾；②另一部分繼續(xù)進增壓空氣壓縮機的Ⅱ段增壓，從增壓空氣壓縮機的Ⅱ段抽出后進入高壓主換熱器，與返流的液氧和其他氣體換熱后冷卻，經(jīng)節(jié)流后進入下塔中部；③第三路壓縮空氣進入儀表控制系統(tǒng),作為儀表氣源。

由于空分裝置在建設初步設計時，考慮到后續(xù)擴建工程預留，在選型上留有一定的余量，除滿足正常的二期氣化裝置用氣外，仍有約5 000 m3的壓縮空氣余量。

二期熱電裝置配套的3臺220 t高溫高壓的循環(huán)流化床鍋爐，為二期公用系統(tǒng)提供高壓蒸汽，與其配套的3臺250 kW的螺桿空壓機為氣力輸灰系統(tǒng)及脫硝裝置提供壓縮空氣。二期熱電裝置原始設計單臺壓縮空氣為40 m3/min，二期全部開車后，根據(jù)壓縮空氣需求量統(tǒng)計，需要大約5 028 m3/h的壓縮空氣量。但由于螺桿空壓機的結(jié)構(gòu)特性，在運行中產(chǎn)生壓縮空氣帶水、帶油嚴重、干燥器設計偏小、壓縮空氣露點品質(zhì)等參數(shù)達不到設計要求的問題，繼而導致鍋爐輸灰系統(tǒng)故障頻發(fā)，影響鍋爐的正常運行，成為制約二期整體生產(chǎn)的瓶頸。二期熱電裝置壓縮空氣需求量統(tǒng)計見表1。

表1 二期熱電裝置壓縮空氣需求量統(tǒng)計

二期空分裝置開車后，根據(jù)目前整體試車情況，在未來3年的運行模式下，二期空分裝置富裕的大約5 000 m3/h高品質(zhì)0.5 MPa(g)壓縮空氣暫時沒有用戶，均是通過放空就地排放，考慮到該部分富裕壓縮空氣的壓力等級與熱電鍋爐輸灰系統(tǒng)的需求相同，正好可以給予充分利用，替代熱電3臺螺桿空壓機供應壓縮空氣。

1 改造的具體實施方案

從二期空分引入一條管線，供二期鍋爐輸灰及噴吹使用，不足部分由螺桿式空壓機補充，正常運行狀態(tài)電動式螺桿空壓機只是作為備用。具體改造流程見圖1(藍色為改造部分)。

圖1 裝置改造后流程

綜合考慮到二期空分的安全因素，管線的接入口從二期空冷塔后、空分分子篩前的管道上開孔，管線沿著空分東西管廊從空分廠向東約80 m到南北主管廊，然后順著二期南北主管廊從北向南約100 m到二期氣化廠變換裝置南側(cè)，沿著二期變換裝置南側(cè)東西管廊從西向東大約60 m左右到熱電二期裝置南側(cè)，并入熱電二期壓縮空氣母管。

2 改造后運行風險因素分析及防范措施

(1)熱電的螺桿空壓機產(chǎn)生的壓縮空氣內(nèi)是沒有除去二氧化碳的氣體，一旦反竄到空分裝置，將會對空分的后續(xù)工藝，特別是冷箱造成致命的損害。

解決措施：從整體運行的安全性考慮，為了防止空分停車或事故狀態(tài)下壓縮空氣反竄到空分，對空分造成不必要的安全隱患，在空分內(nèi)管廊與主管廊處設置一組調(diào)節(jié)閥和快關(guān)閥，同時設置遠傳壓力表和流量計，用于監(jiān)控流量和壓力情況，并設置帶壓力聯(lián)鎖和流量聯(lián)鎖的放空裝置，在運行中出現(xiàn)熱電壓縮空氣壓力高于壓縮空氣壓力時，或流量低壓1 000 m3/h，空分快關(guān)閥前后壓差小于0.03 MPa(g)時，快關(guān)閥自動關(guān)閉，放空閥自動打開，對空分的后續(xù)空氣流程進行保護，在熱電側(cè)安裝一組逆止閥和手動閥，用于檢修期間的隔離及空分不運行時的安全保護。

(2)由于該接口位置在二期空分分子篩前，壓縮氣體沒有經(jīng)過再生干燥，空氣中含水量大，空氣露點達不到鍋爐的輸灰要求。

解決措施：熱電總廠在管線并入主管道前增加1臺干燥機，使壓縮空氣品質(zhì)(空氣露點至少要低于-40 ℃)達到輸灰使用要求。

3 改造后的運行模式

(1)在4#、5#、6#鍋爐全開的情況下，壓縮空氣用氣量達到5 028 m3/h，從二期空壓機補充5 000 m3/h，熱電只需開1臺進行備用和補充，當壓力高于設定值時，該空壓機自動卸載，當壓力低于設定值時，空壓機自動加載保證壓縮空氣壓力穩(wěn)定。

(2)在2臺鍋爐運行的情況下，壓縮空氣用量達到3 500 m3/h左右，僅二期空分供氣，對二期空分調(diào)節(jié)閥進行調(diào)壓，保證壓縮空氣壓力穩(wěn)定。

(3)不管在哪一種工況下運行，當出現(xiàn)熱電廠壓縮空氣壓力高于空分供氣壓力時，立即自動關(guān)閉氣動調(diào)節(jié)閥和快關(guān)閥，在新增管線上設置流量計，根據(jù)流量計來調(diào)整氣動調(diào)節(jié)閥開度，保證空分向熱電供氣量不大于5 000 m3/h。

(4)如果是二期空分送氣和空壓機供氣并列運行時，空壓機連鎖動作的設定壓力一定要低于空分送氣壓力以保證含油、含水的壓縮空氣不反竄到空分機組，保證空分機組安全運行。

4 改造后的效益分析

(1)改造后，可減少2臺空壓機運行，每臺空壓機功率250 kW/h,每天節(jié)電250×2×24=12 000 kW·h。全年按照運行330 d計算，可節(jié)約396萬kW·h的電量，折合標準煤1 800 t，按0.4元/kW·h計，全年節(jié)約費用約158萬元。

投入的管線、閥門、管件、調(diào)節(jié)閥等材料費用及施工費用約20萬元左右，其他設施均屬于利舊，經(jīng)濟效益非常顯著。

(2)實施改造后，對于熱電裝置而言，大大提高了壓縮空氣品質(zhì)，減少了鍋爐除塵輸灰系統(tǒng)的故障率，有利于鍋爐長周期運行，安全效益不言而喻。對于空分而言，減少放空，合理利用，也增加了運行操作的安全系數(shù)。

5 結(jié)語

該系統(tǒng)改造不僅對空分的富裕壓縮空氣進行了綜合利用，又有效地改善了鍋爐輸灰系統(tǒng)的用氣品質(zhì)，保證了鍋爐的“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”運行，同時熱電配置的電動螺桿空壓機只是用于備用，節(jié)約了大量的電能，不失為一個值得大力推廣的節(jié)能減排項目，值得同行業(yè)借鑒。

[1] 劉方，閆俊超.大型空分裝置離心壓縮機組的布置及管道設計[J].河南科技.2014,38(13):148-149.

Comprehensive Utilization of Air Separation of Rich Compressed Air in Large Chemical Plant

JIANG Dou-qin, XIE Fei-dong, ZHU Huan-qing, CHEN Lei

(HenanLongyuCoalChemicalCo.,Ltd.,YongchengHenan476600China)

Using the design margin of compressed air in the air separation equipment, Henan Longyu Coal Chemical Co., Ltd.has transformed the gas supply system, providing the extra compressed air for the pneumatic ash transportation equipment, denitration equipment, etc., in boilers and other public facilities.The risky factors in the operating devices are analyzed, and the preventive measures suggested.With the implementation of technical transformation, more than 1.5 million yuan will be saved for the enterprise each year.

extra gas of air separation; transformation; pneumatic ash transportation; risky factors; preventive measures; energy saving and emission reduction

蔣都欽(1977年-)，男，河南永城人，1996年畢業(yè)于鄭州電力高等?？茖W校，工程師，現(xiàn)主要從事公用工程的管理工作。

10.3969/j.issn.1004-8901.2016.06.016

TQ 116.11

B

1004-8901(2016)06-0054-03

2016-07-18