合成氨空分系統用1.0 MPa蒸汽溫度較低原因分析與改造

常序慶，王 芳，田 紅

（貴州開陽化工有限公司，貴州開陽 550300）

合成氨空分系統用1.0 MPa蒸汽溫度較低原因分析與改造

常序慶，王 芳，田 紅

（貴州開陽化工有限公司，貴州開陽 550300）

公用1.0 MPa蒸汽管網因蒸汽溫度低不能滿足空分汽輪機密封用汽的需求，急需對系統進行改造。通過對蒸汽管網及減溫減壓站一系列改造，達到了預期的效果，杜絕了因蒸汽溫度低影響空分及后系統的穩定運行。

1.0 MPa蒸汽；溫度低；改造

貴州開陽化工有限公司位于貴州省貴陽市開陽縣永溫鄉，是兗礦集團與貴州開磷集團共同投資建設的大型煤化工企業。一期合成氨項目是國家批準的貴陽煤磷化工（國家）生態工業示范基地重點項目，總投資28億元人民幣，占地2 136畝，于2011年5月開工建設，2013年建成投產，現具有年產50萬t合成氨、8萬噸硫氨生產能力。該項目有4臺循環流化床鍋爐，蒸汽管網有3.8 MPa、1.0 MPa、0.5 MPa等壓力等級的過熱飽和蒸汽。系統正常運行時，1.0 MPa蒸汽主要來自熱電3＃減溫減壓站以及凈化第二中變廢熱鍋爐、氣化爐水冷壁廢熱鍋爐的返網蒸汽，主要用于熱電高壓除氧器、空分汽輪機密封汽、煙氣脫硫和氣化氧氣加熱器以及合成系統，簡要流程圖如下圖1：

1 運行中出現的問題及原因分析

1.1 出現的問題

圖1

空分汽輪機密封汽所用1.0 MPa蒸汽對溫度要求較高，溫度低于185℃就會造成整個空分裝置的聯鎖停車。在運行中曾多次出現因蒸汽溫度低導致空分及合成氨后系統停車的事故發生，極大的影響了系統的長周期穩定運行。

1.2 原因分析

（1）系統正常運行時，設計為熱電3＃減溫減壓站帶少量負荷，所用1.0 MPa蒸汽大部分由返網汽提供，而返網汽為飽和蒸汽，溫度180℃，經過管道溫降僅175℃，遠不能滿足空分汽輪機密封汽的溫度要求，嚴重影響空分系統以及整個合成氨系統的穩定運行，另外因管網溫度低，為防止出現水擊，管網疏水開大，導致大量蒸汽浪費。

（2）熱電3＃減溫減壓站進汽為3.8MPa、溫度為440℃的過熱蒸汽，出口溫度可由給水泵提供的158℃的減溫水進行調節，理論上可改為由3＃減溫減壓站提供合格溫度的蒸汽供空分汽輪機使用，但3＃減溫減壓站減溫水閥內漏嚴重，導致溫度較低，多次更換新閥，但閥門很快再次出現內漏，效果不好（這種現象也同時出現在其它減溫減壓站），且返網的過量蒸汽必須由減壓閥或放空閥卸掉，造成極大的浪費，影響了系統的節能降耗。

2 解決的措施

綜合以上兩個原因的分析，1.0 MPa蒸汽管網及熱電減溫減壓站減溫水系統急需改造，方能實現系統的長周期穩定經濟運行。

2.1 對1.0 MPa蒸汽管網的改造

基于3＃減溫減壓站溫度可控并可滿足空分汽輪機密封汽要求的條件，對1.0 MPa蒸汽管網進行了如下改造：從熱電3＃減溫減壓站出口引一路蒸汽管道直供空分界區，在管網放空平臺下方碰頭，原有管網去空分管口截斷盲死，將新增加管道與去空分管道相連接，新安裝管段沿程加裝疏水閥及倒淋。溫度較低的1.0 MPa返網蒸汽直接通過原有管道導入熱電除氧器及其他用戶使用。改造后流程圖如下圖2：

圖2 蒸汽管網改造后流程圖

空分汽輪機密封汽改為減溫減壓站直供后，可確保蒸汽溫度的合格，不僅有利于空分機組及后系統安全穩定運行，而且大大降低了空分系統開車暖管的時間。

2.2 對減溫減壓站減溫水的改造

（1）鍋爐給水泵供減溫減壓站減溫水概況

熱電站1＃－－4＃共4臺減溫減壓站所用的減溫水均來自高壓鍋爐給水泵，工作壓力為15 MPa（G），溫度為158℃。減溫水母管為?108 ×10 mm，材質為20 G，從母管上分出一路?60× 5 mm管道為1＃減溫減壓站提供減溫水，一路?89 ×8mm管道為2＃、3＃、4＃減溫減壓站提供減溫水。1＃減溫減壓站減溫水閥組為一氣動調節閥前后加截止閥，另增加一旁路；2＃、3＃、4＃減溫減壓站減溫水閥組為兩道手動截止閥后各有一設備自帶的電動減溫水調節閥。

（2）為解決閥門內漏問題，曾嘗試了很多方法，如拆檢及更換閥門，工作量極大且費用較高，但效果均不理想，未能徹底解決此問題。最后經過公司相關人員研究討論決定在減溫水總管上增加節流降壓孔板的方式進行改造。詳細如下：

孔板設計數據為：管道規格（外徑X壁厚）?108×10 mm，管道材質20 G，環境溫度－5～40℃，操作溫度158℃，減壓前操作壓力15－17 MPa，減壓后操作壓力8 MPa，減溫水最小流量為10 m3／h，正常運行30 m3／h，最大流量為40 m3／h。液體操作密度909 kg／m3。兩孔板間安裝距離：180 mm。孔板方向相同，喇叭口朝向為介質出口方向。孔板數量4只。為保證減溫水足量供應，特在節流孔板處加裝旁路手動閥一只，旁路管線與母管同水平線。見附圖3。

圖3 節流孔板加裝旁路手動閥一只

整個改造過程簡單，工程量小，用時少，費用少，并且還能滿足各減溫減壓站的減溫水需求；在蒸汽用量大經主路節流孔板的減溫水不能滿足減溫需求時，可開啟節流孔板旁路來加大減溫水量。

3 改造后1.0 MPa蒸汽管網溫度的變化

經過加裝節流孔板后，3＃減壓站減溫水壓力下降至8－10 MPa左右，減少了對減溫水閥的沖擊，內漏量幾乎沒有，從而保證了1.0 MPa蒸汽的溫度。對1.0 MPa蒸汽外管網改造后，3＃減壓站直供空分，從而保證了空分汽輪機密封汽的溫度穩居在190℃以上，不僅穩定了空分系統的生產運行，還大大縮短了空分開車所用時間，預估每次可節約的開車費用約為32000余元。

改造后，供空分1.0 MPa蒸汽溫度明顯得到提升，詳見附表。

附表

4 結束語

通過對蒸汽管網及減壓站減溫水系統的改造，確保了空分汽輪機密封汽溫度的要求，同時解決了各臺減溫減壓器減溫水閥內漏導致溫度不可控的問題，達到了預期的效果，杜絕了因此類問題影響系統的安全穩定長周期運行發生，為公司的節能降耗提供了有力的保障。

［1］衣立波.價值工程.河北：中國期刊網，2010－3：102－104.

［2］李國俊，郁鴻凌，李瑞陽，等.大型蒸汽管網系統的運行優化調度［J］.化工進展，2007，26（1）：77－81.

［3］化工部熱工設計技術中心站.熱能工程設計手冊.北京.化學工業出版社，1998，71－117.

Technical Transformation on Steam for Air Separation System in Ammonia Plant

Chang Xuqing，Wangfang，Tian Hong
（Guizhou Kaiyang Chemical Co.，Ltd，kaiyang，550300）

Public 1.0 MPa steam pipe network for the steam temperature is too low to satisfy the air turbine sealing steam demand，are in urgent need of rebuilding the system.The steam pipe network and the temperature and pressure reducing station a series of transformation，to achieve the desired results，avoided and stable operation of air separation and low impact of steam temperature system.

1.0 MPa steam；pipe network；Low temperature Reform

TQ113.29

B

1003-6490（2015）02-0014-03

2014－10－26

常序慶（1985－），男，山東臨沂人，漢族，本科，助理工程師，2007年畢業于青島科技大學熱能與動力工程專業，主要從事化工生產技術工作。