一氧化碳變換廢熱鍋爐煮鍋技術(shù)的優(yōu)化

劉保濤

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江鶴崗 154100）

一氧化碳變換廢熱鍋爐煮鍋技術(shù)的優(yōu)化

劉保濤

（中海石油華鶴煤化有限公司，黑龍江鶴崗 154100）

鍋爐在制造、運(yùn)輸和安裝過(guò)程中， 由于制造工藝和存放安裝不當(dāng)，可能導(dǎo)致受熱面內(nèi)壁易產(chǎn)生鐵銹、油污、焊渣灰塵等附著， 若在運(yùn)行前不進(jìn)行處理的話，就會(huì)部分附在管壁形成硬的附著物，導(dǎo)致受熱面的導(dǎo)熱系數(shù)減少，同時(shí)，鍋爐的安全運(yùn)行將受到危害。有些雜質(zhì)會(huì)導(dǎo)致儀表元件損壞， 油污則引起汽水共騰， 分解后產(chǎn)生酸腐蝕等問(wèn)題， 造成蒸汽品質(zhì)惡化縮短了鍋爐的使用壽命。因此， 運(yùn)行前必須對(duì)鍋爐受熱面進(jìn)行化學(xué)清洗。本次變換廢鍋清洗采用熱堿法，目的清楚雜物，增大傳質(zhì)，防止腐蝕，增長(zhǎng)使用年限。

化學(xué)清洗；熱堿法；變換；廢熱鍋爐

1 概述

中海油華鶴煤化有限公司是年產(chǎn)32萬(wàn)t合成氨52萬(wàn)t大顆粒尿素，本公司采用歐美技術(shù)，以煤為原料，制取大顆粒尿素。為減少資源浪費(fèi)，能源充分利用，一氧化碳變換工藝流程中增加兩個(gè)廢熱鍋爐，其中以低壓廢熱鍋爐煮鍋為例。低壓廢熱鍋爐是有中國(guó)五環(huán)工程有限公司設(shè)計(jì)，是有張家港化工機(jī)械股份有限公司廠家生產(chǎn)，管層設(shè)計(jì)壓力為7.0MPa，溫度為250℃，殼層設(shè)計(jì)壓力是1.0MPa，設(shè)計(jì)溫度是250℃，容積約19m3，正常負(fù)荷下生產(chǎn)54t/h低壓蒸汽量，生產(chǎn)的蒸汽間接并入低壓蒸汽管網(wǎng)供用戶使用。這樣既減少能源浪費(fèi)，同時(shí)降低變換氣的溫度，為下一步汽水分離起到很好的效果。

2 目的及意義

由于公司購(gòu)買鍋爐設(shè)備較早，存放時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)廢熱鍋爐在在制造、運(yùn)輸和安裝過(guò)程中會(huì)生成氧化物、焊渣和防護(hù)涂的油脂及其他殘留物。本次煮鍋的目的是為了提高鍋爐效率、改善廢熱鍋爐的水汽品質(zhì)，必須在開車前將其徹底清除干凈，這樣才能產(chǎn)出合格的蒸汽，并入管網(wǎng)，供用戶使用。同時(shí)，通過(guò)煮鍋為了形成一層鈍化膜，減少設(shè)備腐蝕，增加廢熱鍋爐的使用年限。增設(shè)廢熱鍋爐是為了減少資源浪費(fèi)，回收熱量。

3 煮鍋應(yīng)具備條件及準(zhǔn)備工作

1）被清洗的設(shè)備和系統(tǒng)安裝、保溫完畢。并且廢熱鍋爐試壓完畢，與化學(xué)清洗無(wú)關(guān)的管道、儀表應(yīng)隔絕。

2）公用工程具備送合格脫鹽水、中低壓蒸汽和合格的鍋爐給水條件。

3）清洗用的溫度計(jì)、壓力表、熱電偶及鍋爐給水管線的流量計(jì)必須經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)合格，示值準(zhǔn)確。

4）準(zhǔn)備好防護(hù)用具如放酸堿手套、防護(hù)眼鏡、放酸堿服等，并且現(xiàn)場(chǎng)藥品三磷酸鈉（石家莊市聚百?gòu)V化工科技有限公司，質(zhì)量分?jǐn)?shù)C%=98。）和氫氧化鈉（天津渤天化工有限責(zé)任公司，質(zhì)量分?jǐn)?shù)C%=99。）準(zhǔn)備齊全，配藥工具和現(xiàn)場(chǎng)夜晚照明充足。

5）把鍋爐給水進(jìn)廢鍋之前的管線沖洗合格并復(fù)位。廢熱鍋爐設(shè)置好加藥口。

6）對(duì)參與堿洗工作的人員進(jìn)行必要的技術(shù)培訓(xùn)，對(duì)其進(jìn)行安全防護(hù)知識(shí)的培訓(xùn)。

7）現(xiàn)場(chǎng)張貼化學(xué)清洗系統(tǒng)圖及操作應(yīng)急措施。

4 煮鍋步驟

1）鍋爐及給水管線沖洗，首先對(duì)廢熱鍋爐前鍋爐給水管線進(jìn)行沖洗，直到鍋爐給水管線鐵離子分析在0.15mg/L以下，鍋爐給水進(jìn)鍋爐之前經(jīng)過(guò)的設(shè)備，都需要在設(shè)備之前脫口，防止管線雜物沖進(jìn)設(shè)備。管線沖洗合格后對(duì)鍋爐進(jìn)行沖洗，鍋爐沖洗的時(shí)候應(yīng)該是先充滿水關(guān)閉鍋爐給水進(jìn)口閥，打開鍋爐底部間接排污管線排水，多沖洗幾次直到合格。同時(shí)沖洗鍋爐時(shí)記錄鍋爐給水液位到75%時(shí)鍋爐給水流量約為16.8m3，85%時(shí)的液位為18.2m3（下面要用到該液位下的體積）。

圖1 鍋爐給水管線沖洗及煮鍋圖

注釋：1.沖洗時(shí)拆開加短接排至地溝；

2.沖洗廢鍋前的管線時(shí)拆開加臨時(shí)管線排至地溝，另一個(gè)閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。

3.鍋爐沖洗時(shí)可以用間接排污管線（5）排放。

2）配制煮鍋液，本次廢熱鍋爐的加藥口是安全閥拆除口，加入一個(gè)截止閥，加一個(gè)漏斗，開始配藥和煮鍋中加藥都是通過(guò)該加藥口加入。由于配藥的濃度為：NaOH濃度為300×10-6，Na3PO4濃度為3 000×10-6。已知鍋爐到85%液位時(shí)鍋爐給水流量為18.2 m3，通過(guò)計(jì)算：m=ρ*v/C%（忽落水的密度隨水溫的變化而變化），計(jì)算求得NaOH質(zhì)量為m=ρ*v/ C%=300*10-6*18.2*106/99%≈5515g≈5.52kg，Na3PO4質(zhì)量約為55.2kg，配藥的時(shí)候應(yīng)該用水融化后加入，操作人員穿好防化服，戴好防護(hù)眼鏡和防堿手套，嚴(yán)格要求自己，非操作人員禁止入內(nèi)。如有不慎，按照操作安全注意事項(xiàng)處理。

3）鍋爐給水升溫階段，由于沖洗的鍋爐給水進(jìn)入廢鍋的時(shí)候溫度較低，因此需要加熱使其沸騰進(jìn)行煮鍋。 鍋爐給水泵屬于熱電裝置，頻繁啟動(dòng)鍋爐給水泵協(xié)調(diào)麻煩，同時(shí)還需考慮泵的安全問(wèn)題不能頻繁啟動(dòng)。同時(shí)從環(huán)保方面考慮，為了減少煮鍋時(shí)藥液的排除，在不考慮熱損的情況下，計(jì)算當(dāng)鍋爐給水被蒸汽加熱到100℃時(shí)廢鍋液位達(dá)到75%左右，這樣既減少藥液排出又環(huán)保，同時(shí)減少了蒸汽浪費(fèi)，因?yàn)橹箦佭^(guò)程中液位太低不能讓部分廢鍋內(nèi)壁形成結(jié)晶，太高沒(méi)有閃蒸空間，不利于鍋爐加熱（煮鍋期間液位控制在75%-85%之間）。該過(guò)程可以當(dāng)作為等焓變化，根據(jù)Mw×（hw2-hw1）=Mv×（hv1-hv2）求得。（式中，M表示質(zhì)量，h表示焓，角標(biāo) w 表示水，v 蒸汽，1和2表示初始和終止兩個(gè)狀態(tài)，由于用蒸汽加熱水使其沸騰，它們最終達(dá)到的物質(zhì)是相同的，所以hv2=hw2。）液位到75%時(shí)的體積16.8最終該公式可轉(zhuǎn)化為Mw=16.8*1 000*（hv1-hv2）/（ hv1- hw1）（其中hw1、、hv1、hv2=hw2可通過(guò)查焓值表得到。通過(guò)查詢工作壓力p≤1.0MPa，溫度為1—220℃下水和蒸汽的焓值表，查得0.6MPa、220℃的蒸汽焓值hv1約為 2800 kJ/kg、常壓下100℃水的焓值約為hv2= hw2=419.54kJ/kg、常壓下65℃水焓值為hw1=272.59 kJ/kg。）最終求得Mw約為15 800kg，所以開始應(yīng)該給鍋爐上15.8m3左右時(shí)停止上水。全部打開廢鍋的蒸汽排放閥，然后通知調(diào)度協(xié)調(diào)使用0.6MPa，220℃低壓蒸汽，用測(cè)溫槍測(cè)量廢鍋中鍋爐給水的溫度情況并做記錄。通過(guò)調(diào)節(jié)蒸汽加入量調(diào)節(jié)鍋爐給水溫升速度，升溫速度不超過(guò)15℃/h。

表1 廢熱鍋爐升溫速率表

4）煮鍋階段，當(dāng)鍋爐給水溫度升到100℃，逐漸關(guān)小放空閥，調(diào)節(jié)廢鍋壓力，使其壓力漲到0.4MPa，升壓速度不超過(guò)0.1MPa/h，每次升壓0.1MPa煮爐1h后再次調(diào)整升壓，升壓完成后煮鍋48h，煮鍋期間注意巡檢溫度、壓力、廢鍋液位和取樣分析藥液濃度，溫度、壓力和液位巡視情況是1h/次，取樣分析藥液是2h/次，藥液總堿度不得小于45mg/L，煮鍋期間總堿度過(guò)低則，停煮鍋蒸汽，開放空泄壓，泄到常壓下加入配好的堿液，加完后，關(guān)閉加藥口和放空閥，打開煮鍋蒸汽升壓煮鍋。煮鍋期間除液位超過(guò)85%時(shí)進(jìn)行排放外，還要進(jìn)行定期排污，每次排污時(shí)間20s-30s，2h進(jìn)行第一次排污，以后每3h排污一次，打開間接排放排污，把藥液排至廢液桶。煮鍋進(jìn)行48h后，停煮鍋蒸汽，緩慢給鍋爐放空管線進(jìn)行泄壓、冷卻，冷卻降溫速率不高于15℃/h。待藥液溫度降到常溫，打開間接排污管線把藥液完全排至廢水處理罐車中，同時(shí)把煮鍋過(guò)程中的排污液到至廢水處理罐車一起拉入廢水處理廠處理。

5）洗爐階段，首先往鍋爐內(nèi)充鍋爐給水進(jìn)行洗爐，采用連續(xù)進(jìn)水至鍋爐滿液位后持續(xù)再加入1m3水，沖洗廢熱鍋爐除沫器。然后打開間接排污管線進(jìn)行排污，循環(huán)操作幾次，半小時(shí)分析一次沖洗水的堿度，當(dāng)鍋爐內(nèi)排水堿度在規(guī)定的范圍內(nèi)（一般≤18mgN/L）時(shí)，可停止換水，結(jié)束煮爐

6）鍋爐干燥及氮?dú)獗Ｗo(hù)，把氮?dú)馀R時(shí)短接到鍋爐給水的現(xiàn)場(chǎng)液位計(jì)法蘭處，打開間接排污管線閥門和放空閥，控制氮?dú)鈮毫?.1MPa進(jìn)行吹掃，干燥兩個(gè)小時(shí)后分析鍋爐內(nèi)的氮?dú)饴饵c(diǎn)，以后的分析頻率為0.5h/次，直到鍋爐內(nèi)的氮?dú)饴饵c(diǎn)為-60℃。干燥完成后用氮?dú)膺M(jìn)行保壓，保壓氮壓力為0.1MPa。

5 廢熱鍋爐清洗合格的判斷方法

廢熱鍋爐清洗后，檢查廢熱鍋爐的清洗效果，取腐蝕指示片稱重，計(jì)算腐蝕速度及腐蝕總量。除銹率應(yīng)達(dá)到合同規(guī)定的指標(biāo)或符合《工業(yè)設(shè)備化學(xué)清洗質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（HG/T2387-2007）中的要求。具體標(biāo)準(zhǔn)如下：

1）清洗后的金屬表面應(yīng)清潔，基本無(wú)殘留氧化物和焊渣，無(wú)明顯金屬粗晶析出的過(guò)洗現(xiàn)象，不應(yīng)有鍍銅現(xiàn)象。

2）除銹率不小于95%；用腐蝕指示片測(cè)量的金屬平均腐蝕速度應(yīng)小于6g/m2·h，腐蝕總量小于60g/m2。

3）表面應(yīng)形成良好的鈍化保護(hù)膜，不應(yīng)出現(xiàn)二次銹蝕和點(diǎn)蝕。

6 安全及環(huán)保

6.1 安全

（1）化學(xué)清洗期間應(yīng)設(shè)專人負(fù)責(zé)安全監(jiān)督保障工作，制定安全措施，并檢查落實(shí)措施的執(zhí)行情況，確保人身與設(shè)備安全。

（2）鍋爐清洗前，有關(guān)工作人員必須學(xué)習(xí)并熟悉清洗的安全操作要求，了解所使用的各種藥劑的特性及灼傷急救方法，并做好自身的保護(hù)。與清洗無(wú)關(guān)的人員不得進(jìn)入清洗現(xiàn)場(chǎng)。

（3）清洗現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)照明充足，備有消防通信設(shè)備、安全燈、急救藥品和勞保用品。

（4）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)有“注意安全”、“有毒危險(xiǎn)”、“請(qǐng)勿靠近”等安全警示牌。

（5）對(duì)影響安全的扶梯、孔洞、溝蓋板、腳手架，要做到妥善處理。

（6）直接接觸苛性堿的人員和檢修人員，應(yīng)穿戴專用的防護(hù)用品如乳膠手套、防護(hù)眼鏡。

（7）堿液一旦進(jìn)入操作人員眼睛，應(yīng)及時(shí)用清水沖洗后送醫(yī)院進(jìn)一步處理。

6.2 環(huán)保

（1）煮鍋后的藥液完全排至廢水處理罐車中，同時(shí)把煮鍋過(guò)程中的排污液到至廢水處理罐車一起拉入廢水處理廠處理。

（2）堿洗污水排入地溝前必須加酸中和妥善處理，不得隨意亂排，經(jīng)化驗(yàn)室分析pH約為7時(shí)可以送往污水處理。

[1] 吳樹文.清洗小型鍋爐爐壁的煮爐方法及其效果分析 [J].工業(yè)安全與防塵，1997，（10）：28-29.

Optimization Applied in The Co Conversion of Waste Heat Boiier Bolling Technology

Liu Biao-tao

In the process ofmanufacture， transportation and installationof boiler， due to the manufacturing process，stored and installedimproperly， whichmay cause the inner wall of heating surface easily to produce rust， greasy dirtandwelding slag dust etc.If there is no treatment before running，part of them will be attached to the tube wall to form hard attachments that willcausethe thermal conductivity of heating surface decreasing， at the same time， the safe operation of the boiler will be endangered. Some impurities can cause the instrument components damage.The greasy dirtcan causecommon boiling of gas and water and producethe problem of acid corrosion after decomposition， which resulting in deterioration of the quality of steam and shorten the service life of the boiler.Therefore，it is necessary to make the chemical cleaning of boiler heating surfacebefore operation. The carbon monoxide conversion’s waste boiler cleaning through the hot alkaline process methodto clean boilers in order to clear sundry， increase the mass transfer， prevent corrosion and increase the service life.

chemical cleaning；hot alkali method；conversion；waste heat boiler

TQ113.6

B

1003–6490（2017）05–0257–02

2017–02–21

劉保濤（1987—），男，山東菏澤人，助理工程師，主要從事凈化、合成、中控技術(shù)工作。