造氣爐技術改造工程方案論證及改造效果

張艷麗 趙永霞 李洪政

(濟南盛源化肥有限責任公司,山東濟南 250101)

造氣爐技術改造工程方案論證及改造效果

張艷麗 趙永霞 李洪政

(濟南盛源化肥有限責任公司,山東濟南 250101)

論述了造氣爐技術改造的方案,投運后達到了完善工藝流程,節能降耗的效果。

造氣爐;改造;方案;效果

0 引 言

我公司是一家頗具規模的中型化工企業,氨醇生產能力10萬t/a,濃硝酸20萬t/a。由于合成氨系統工藝和設備相對落后,造氣工段采用的是傳統常壓固定層制氣技術。原有1#～6#造氣爐系統流程統一采用了單爐流程,采用單系統配置燃燒室、廢熱鍋爐、洗氣塔,該流程繁瑣,系統阻力大,煤耗和蒸汽消耗高,造成合成氨成本居高不下,已屬淘汰工藝,裝置已閑置3a。2006年建成的7#～10#造氣爐采用的是“四爐一鍋一塔”的新工藝,但生產能力為32000m3/h,負荷低,不能滿足進一步擴大生產的要求。為了能進一步提高制氣能力,公司決定將原有1#～6#造氣爐系統拆除,利用原有場地再建4臺造氣爐,以滿足生產需要。

1 技術改造方案的確定

通過考察其他兄弟單位造氣工藝,借鑒其運行經驗,并根據公司原有4臺小造氣爐運行中出現的問題,綜合目前老造氣爐系統框架、現場布置情況,確定了新建4臺造氣爐的技術改造方案。

1.1 設備選型方面

1.1.1 煤氣爐

由于煤炭價格較高,為降低成本,多采購劣質煤作為原料,因此選用破渣能力較強的φ2610/φ2800錐形造氣爐。爐箅采用六邊七層的DF-φ2800型爐箅,高度比φ2600六邊形增高145mm,總通風量加大,各通道間隙縮小,帶出物減少,能適應強負荷生產。材質為高鉻高錳耐熱耐磨鑄鐵,壽命也比老式爐箅提高50%。

下灰部增設防流裝置,可燒8mm左右的小粒煤,破渣條加寬加長,側面呈上窄下寬的梯形結構,直接與夾套內筒焊接,下灰部破渣筋焊成曲線結構,解決水夾套內筒下部的磨損以及破渣和懸爐問題。

從燒劣質煤、穩定工況、高負荷運行、提高生產能力、降低消耗等方面考慮,將夾套上部筒體加高500mm,并將上氣道的位置由煤氣爐側面改到頂部,增高爐膛高度的同時,也減少了煤氣中的帶出物,降低了后續工序的負荷。

1.1.2 洗滌塔

從塔型來看,填料塔的阻力最大,其次是篩板塔、擋板塔、旋流板塔、無返混板式塔、角鋼塔等,阻力最小的是空塔噴淋。根據原有4臺造氣爐的運行效果同其它廠家對比,仍選用空塔噴淋,降低系統阻力。為了進一步保證除塵降溫效果,循環水總管由原來的DN250增加到DN300,塔徑φ2800mm,塔內噴頭層數由4層增設到6層。

1.1.3 余熱回收鍋爐

根據其它廠家運行經驗,采用200℃過熱蒸汽制氣,可使煤氣爐的氣化強度和蒸汽分解率提高8%～10%左右,半水煤氣有效成分可提高3%～5%,入爐煤耗可降低1%～2%。我公司原有4臺造氣爐采用的是一段式余熱回收鍋爐,產生的飽和蒸汽送回系統使用。為進一步節能降耗,充分利用系統熱量,將一段式余熱回收鍋爐改為兩段式,增設過熱段,利用煤氣帶入熱量將飽和蒸汽進一步加熱產生過熱蒸汽,之后送回系統使用。

1.1.4 蒸汽緩沖罐

本次設計也采用4臺造氣爐共用一個蒸汽緩沖罐。原有4臺造氣爐的蒸汽緩沖罐容積較小,僅有10m3,造成蒸汽壓力不穩,影響了造氣爐的正常操作。此次改造將蒸汽緩沖罐的容積加大到32m3,確保了造氣爐制氣階段蒸汽的供應,并且入爐蒸汽壓力平穩,有利于工況的調整。

1.1.5 空氣鼓風機

原有與1#～6#造氣爐配套的空氣鼓風機耗電量大、檢修費用高,操作繁瑣。考慮到設備檢修維護方便,選用與原4臺小造氣爐同型號風機D550-22一臺,與原有4臺爐子的空氣鼓風機形成二開一備。

1.2 工藝設計方案確定

(1)采用“四爐一機一站一鍋一塔”流程、即4臺爐,1臺空氣鼓風機,1個油泵站,1臺廢熱鍋爐,1臺洗氣塔。該流程的特點是阻力小,設備少,余熱回收完全,是一套成熟的工藝路線。

(2)將鼓風機送出的空氣總管管徑加大,由原來的DN700增加到DN800,減少了管道阻力損失,確保了吹風階段的吹風氣量充足。

(3)將煙囪閥改到旋風除塵器出口上部,煙囪由地面移到三層操作平臺上,取消煙囪前的水封,減少了吹風阻力。

(4)將造氣爐夾套產生的飽和蒸汽和余熱鍋爐一段產生的飽和蒸汽送入余熱鍋爐過熱段與煤氣換熱,產生200℃左右的過熱蒸汽,送回32m3的蒸汽緩沖罐緩沖后供系統生產使用。

(5)原有4臺造氣爐是2臺造氣爐合用1臺汽包,由于汽包設計容積小,且上部分離裝置汽水分離效果差,造成汽包液位波動很大,出現蒸汽帶水現象,造成制氣階段爐面熱碳遇水粉化且溫度急劇降低,影響了造氣爐的正常操作。此次改造是每臺造氣爐配套1臺汽包,確保了水汽的有效分離,穩定工況操作。

(6)主要控制閥門均采用油壓控制的座板閥。油泵站布置盡量靠近4臺造氣爐,油壓控制的閥門布置盡量靠近爐面或爐底,以縮短制氣間歇時間,提高制氣效率。在吹風閥前增設了手動調節閥門,便于根據生產狀況調整負荷。

1.3 DCS油壓控制系統

采用造氣優化控制DCS系統,實現吹風時間自動尋優、上下吹比例自動尋優、排渣量自動尋優、吹風自動排隊、氫氮比自調等功能,實現造氣工段全自動連續生產,降低操作工人勞動負荷,確保工況穩定。

2 改造投運效果

工程于2008年10月開始建設,2009年5月建成,7月正式投入運行,目前工藝指標正常,操作穩定,單臺爐發氣量已經達到7000m3(標)/h,達到了預期的設計能力。經過上述一系列的技術改造和工藝路線調整,新建1#～4#造氣爐總體運行效果較原有7#～10#造氣爐好。

1)通過改為上出氣,并增加了洗滌塔的噴淋層數,使煤氣中攜帶物大大降少,煤氣溫度也降低了3～5℃,從而提高了煤氣質量。

2)通過使用大容積蒸汽緩沖罐,徹底解決了蒸汽系統壓力不穩和蒸汽帶水的問題,穩定了爐況,便于操作工人進行爐況調整。

3)通過增設余熱鍋爐過熱段,使入爐過熱蒸汽溫度達到220℃以上,提高了蒸汽分解率,降低了煤耗,大大降低了合成氨的成本,現噸氨煤耗平均在1280kg,蒸汽消耗1400kg。

3 結 語

作為中小氮肥企業,選擇適合自己的工藝技術,對企業今后的發展和增強企業的抗風險能力意義重大。進行技術改造時應多考察、了解、分析、論證,避免閉門造車、盲目改造。通過科學合理的配置設備,不斷完善工藝流程,加上操作工人精心操作,必將實現企業的節能降耗目標。

TQ113.26+4

A

1003-6490(2010)01-0001-02

2009-12-29

張艷麗(1977-),遼寧錦州人,工程師,主要從事化肥生產技術工作。聯系電話:0531-86511234。