造氣節(jié)能新思路——入爐蒸汽自調(diào)技術(shù)

李建會(huì)，任志剛

（山西天澤集團(tuán)永豐化肥有限公司，山西晉城 048000）

山西天澤集團(tuán)永豐化肥有限公司是天澤煤化工集團(tuán)股份公司控股的子公司，成立于2006年7月，公司現(xiàn)有180kt／a合成氨，300kt／a大顆粒尿素，100kt／a聯(lián)醇等生產(chǎn)裝置，簡(jiǎn)稱為“18·30·10”項(xiàng)目。

2011年以來(lái)，為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排政策，我公司本著建設(shè) “資源節(jié)約型，環(huán)境友好型”企業(yè)的目的出發(fā)，實(shí)施了一系列小改小革，又新增造氣入爐蒸汽自調(diào)閥，以達(dá)到節(jié)能降耗、減排增效的目的。

1 項(xiàng)目背景

我公司造氣系統(tǒng)現(xiàn)有20臺(tái)DN2800錐形間歇式固定床煤氣發(fā)生爐，配套兩臺(tái)38t／h吹風(fēng)氣余熱鍋爐，合成氨系統(tǒng)所用蒸汽基本可以自給。在生產(chǎn)工藝方面采用了以下節(jié)能措施。

（1）采用造氣爐機(jī)電一體化自動(dòng)加焦裝置，用油壓微機(jī)自動(dòng)控制，可控制并調(diào)節(jié)氫氮比，達(dá)到節(jié)能、高產(chǎn)效果。

（2）增設(shè)吹風(fēng)氣回收裝置，回收吹風(fēng)氣的顯熱及燃燒熱，在余熱鍋爐內(nèi)副產(chǎn)中壓蒸汽。吹風(fēng)氣鍋爐增加自動(dòng)化吹灰裝置，提高鍋爐效率及產(chǎn)汽量。中壓蒸汽背壓發(fā)電后的低壓蒸汽送至造氣工段，實(shí)現(xiàn)能量的梯級(jí)利用。

（3）采用熱管技術(shù)回收上、下行煤氣的熱量，熱回收充分，副產(chǎn)過熱蒸汽量較大。

隨著系統(tǒng)不斷的挖潛節(jié)能改造及裝置產(chǎn)能的進(jìn)一步擴(kuò)大，蒸汽緊張成了制約生產(chǎn)的主要瓶頸。為摸清單爐蒸汽消耗量的動(dòng)態(tài)變化及其總量變化，使入爐蒸汽用量合理，達(dá)到低耗高產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)造氣入爐蒸汽自調(diào)，我公司決定在造氣安裝4套入爐蒸汽自調(diào)系統(tǒng)，摸清各爐子的使用情況和效果，為是否推廣使用拿出理論依據(jù)。

2 方案確定

2.1 選定加裝位置

在半水煤氣生產(chǎn)過程中，煤氣爐在128s的一個(gè)工作循環(huán)中，分為吹風(fēng)、上吹、下吹、二次上吹、空氣吹凈等五個(gè)階段，因上吹和二次上吹時(shí)間較短，效果不明顯，故選擇在下吹的蒸汽管道上加裝入爐蒸汽自調(diào)閥，便于觀察使用效果。

2.2 煤氣爐及自調(diào)閥數(shù)量的確定

我公司共有20臺(tái)煤氣爐，每5臺(tái)煤氣爐為一個(gè)系統(tǒng)（4開1備），共分為4個(gè)系統(tǒng)。隨產(chǎn)能的進(jìn)一步擴(kuò)大，16臺(tái)煤氣爐已不能滿足生產(chǎn)需要，需增開至18臺(tái)爐。若使用一臺(tái)風(fēng)機(jī)供5臺(tái)煤氣爐，有重風(fēng)現(xiàn)象，煤氣爐運(yùn)行不太穩(wěn)定。因此，我公司新增空氣管道改為每4臺(tái)爐一個(gè)系統(tǒng)，共分為5個(gè)系統(tǒng)，6臺(tái)高壓風(fēng)機(jī)5開1備。我公司計(jì)劃在一個(gè)系統(tǒng)試用，即4＃系統(tǒng)加裝蒸汽自調(diào)閥，數(shù)量選定為4套，即17＃～20＃爐。

2.3 蒸汽自調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及分工

河北科隆機(jī)電科技有限公司專為化肥造氣工段及后工段的節(jié)能、環(huán)保、技術(shù)改造提供解決方案，其調(diào)節(jié)閥采用液壓技術(shù)，克服了氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥在造氣惡劣環(huán)境條件下，易損壞維修量大的缺點(diǎn)，不需要另外增加動(dòng)力源。新一代液壓調(diào)節(jié)閥采用了線性化設(shè)計(jì)，與流量計(jì)配合可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)調(diào)節(jié)。其蒸汽自調(diào)技術(shù)在別的廠家已有成功先例，故由河北科隆科技有限公司負(fù)責(zé)液壓蒸汽調(diào)節(jié)閥和DCS控制系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)制作。我公司具體負(fù)責(zé)工藝安裝及聯(lián)合調(diào)試等。

3 項(xiàng)目的實(shí)施

該項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間為2011年7～9月。

3.1 安裝調(diào)試簡(jiǎn)介

該項(xiàng)目安裝簡(jiǎn)單，調(diào)試方便快捷。蒸汽自調(diào)閥結(jié)構(gòu)緊湊合理，安裝方便快捷，不需要滅爐，不需專門的安裝隊(duì)伍。待油管、儀表線路預(yù)制完成后，只需停爐3h左右，便可完成安裝。隨后便可進(jìn)入調(diào)試階段，油壓閘閥升降速度可通過控制油缸上油壓差來(lái)調(diào)整閥門動(dòng)作的快慢，以達(dá)到合理供汽的目的。油缸動(dòng)作時(shí)間通過DCS系統(tǒng)進(jìn)行控制。

3.2 實(shí)施中出現(xiàn)的問題及處理

（1）閘板限位器設(shè)計(jì)高度為60mm，而我公司手動(dòng)調(diào)節(jié)閥在正常工作時(shí)，閥門開度已調(diào)小到30～40mm。在此情況下，油壓蒸汽調(diào)節(jié)閥按原設(shè)計(jì)無(wú)法發(fā)揮作用，經(jīng)與河北科隆技術(shù)人員研究，現(xiàn)場(chǎng)將其定位高度改為25mm。

（2）閘閥動(dòng)作時(shí)間剛開始設(shè)定為下吹制氣的后20s時(shí)動(dòng)作，節(jié)能效果不明顯，后改為下吹制氣后28s開始動(dòng)作，節(jié)能效果較顯著。

（3）閘閥開始動(dòng)作后到行程終結(jié)，完成時(shí)間剛開始為5s，現(xiàn)調(diào)整為10～12s，效果良好。

總的來(lái)說，該裝置安全系數(shù)高，調(diào)試無(wú)風(fēng)險(xiǎn)。裝置下端有閘板限位器，以防在極端情況下油缸不動(dòng)作，或者閘板脫落時(shí)，保證仍有一定流量的蒸汽入爐，以保證安全。同時(shí)，該裝置拆裝方便快捷，省時(shí)省力。

4 運(yùn)行效果及效益分析

（1）安裝調(diào)試完成后，運(yùn)行結(jié)果顯示，在其他工藝參數(shù)相同的前提下，操作幾乎不作任何調(diào)整，爐子運(yùn)行穩(wěn)定，每班每爐節(jié)約蒸汽約2t，節(jié)能效果非常明顯。

（2）經(jīng)過測(cè)試，單爐平均爐溫升高約18℃；吹風(fēng)時(shí)間減少2～3s，這樣，可延長(zhǎng)有效制氣時(shí)間。

增設(shè)入爐蒸汽自調(diào)系統(tǒng)與其他未增設(shè)入爐蒸汽自調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行比較如表1。

表1 安裝入爐蒸汽自調(diào)系統(tǒng)與其他爐運(yùn)行情況比較 t

從上表可以看出，安裝蒸汽自調(diào)閥的4＃系統(tǒng)，比未安裝該閥的3＃系統(tǒng)平均每班每爐節(jié)約蒸汽2.32t。

該裝置投資省，安裝易，見效快，操作簡(jiǎn)單，調(diào)試方便。每爐每天節(jié)約蒸汽按6t，一年按300d，每噸蒸汽按100元計(jì)，則每臺(tái)煤氣爐每年可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益18萬(wàn)元。投資回收期約2個(gè)月。

5 結(jié) 論

通過近兩個(gè)月的運(yùn)行及調(diào)試，使用液壓入爐蒸汽自調(diào)閥后，爐況穩(wěn)定，未見異常。從節(jié)能角度來(lái)看，利用閥門進(jìn)一步節(jié)能還有空間，如閥門限位器偏高，還可下調(diào)。

安裝調(diào)節(jié)閥后，爐況明顯好轉(zhuǎn)，氣質(zhì)氣量較以前略有提高。

通過這次合作，充分表明造氣蒸汽自調(diào)技術(shù)在我公司的應(yīng)用是成功的，效果非常明顯。據(jù)此，我公司已準(zhǔn)備進(jìn)行第二期16臺(tái)爐改造，其中將運(yùn)用合作商的第四代產(chǎn)品4套，爭(zhēng)取為我集團(tuán)公司節(jié)能減排、降低成本發(fā)揮更好更大的作用。