雙加壓法硝酸裝置開車操作統籌優化探討

魯長海

(唐山中浩化工有限公司　河北唐山　063611)

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雙加壓法硝酸裝置開車操作統籌優化探討

魯長海

(唐山中浩化工有限公司河北唐山063611)

介紹了雙加壓法硝酸裝置開車主要操作步驟，結合實際選取參考點對操作步驟進行統籌，并對開車過程中的原料和動設備的投用、控制操作進行優化。開車操作統籌優化后，縮短了開車時間，降低了原料消耗，經濟效益顯著。

雙加壓法硝酸統籌優化

大多數化工裝置從開車至生產出合格產品需要一段時間，在此過程中需消耗水、電、氣(汽)等原料。若統籌安排不合理、操作人員的經驗和技術水平不高，將導致開車過程耗時增加；另外，原料和設備的不合理投用，也會造成生產原料的浪費。雙加壓法硝酸裝置的開車同樣如此，從公用工程投用直至成品硝酸產出，開車過程中也存著原料的浪費，因此,有必要對雙加壓法硝酸裝置的開車操作步驟和內容進行統籌優化，合理銜接各項操作，適時投用相關原料，以降低開車過程中的原料消耗。

1　開車操作的統籌

雙加壓法硝酸裝置開車主要操作步驟為公用工程投用、動設備投運、系統聯鎖試驗、閉路循環系統建立、廢熱鍋爐系統預熱、機組盤車電機啟動、機組蒸汽管線暖管、汽輪機抽真空、機組沖轉及加負荷、氧化爐過熱段預熱、吸收塔建立壓差、引氨及氨空比配比、氧化爐點火通氨、自產蒸汽并網及系統升負荷，整個開車過程可分為氧化爐點火前的準備和點火后的操作兩大部分。氧化爐點火通氨為雙加壓法硝酸裝置開車操作過程中的一個關鍵節點，可作為其他操作步驟的一個參考點，依據此點對開車操作進行統籌優化。

以氧化爐點火通氨為參考點，氧化爐點火前相關操作應達到以下要求：①鍋爐預熱合格(汽包表壓>3.0 MPa)。按照鍋爐升溫升壓曲線要求，此過程需耗時20 h，因此,需提前20 h進行鍋爐預熱。②過熱段預熱合格(>200 ℃)。按照管線升溫要求，結合鍋爐預熱情況，應提前3 h與機組沖轉同時開始進行操作。③吸收塔壓差建立合格(表壓50～60 kPa)。根據經驗，建立壓差過程需耗時1 h左右。吸收塔建立壓差的前提是一次空氣量滿足點火要求，這要求機組沖轉加負荷提前完成，此項操作耗時2 h左右，而機組沖轉要求汽輪機抽真空合格(耗時約1 h，可以進行統籌，在機組蒸汽管線暖管前30 min進行操作)、機組蒸汽管線暖管合格(溫度>380 ℃)及暖管前機組盤車啟動(耗時約5 h)。④氨空比配比合格(8.5%)。配比氨空比前，首先需進行引氨操作，此項操作耗時約30 min，其前期準備可在吸收塔建立壓差即將完成時開始進行。氧化爐準備點火時，需要做好點火用氫氣的相關準備工作，可在汽包預熱合格前30 min進行準備。氧化爐點火后，在30 min內將系統調整穩定，然后將自產蒸氣并網;同時,對系統進行升負荷，此過程耗時約90 min。雙加壓法硝酸裝置開車操作統籌示意如圖1所示。

A. 除氧器用脫鹽水和低壓蒸汽、鍋爐預熱中壓蒸汽、調節閥用儀表氣　B. 機組油封用儀表氣及油冷器循環水　C. 機組暖管所用中壓蒸汽　D. 抽真空所用蒸汽、凝液器補加脫鹽水　E. 閉路循環系統用脫鹽水及吸收塔上部冷卻水　F. 氧化爐過熱段預熱中壓蒸汽、凝汽器所用循環水、加負荷過程中投用機組的內、外密封氣　G. 高壓反應水冷卻器和吸收塔下部冷卻器循環水　H. 低壓反應水冷卻器和酸冷卻器循環水、氨系統用低壓蒸汽、吸收塔加脫鹽水　I. 啟動鍋爐水給水泵和鍋爐水循環泵　J. 啟動機組潤滑油泵、油霧風機、機組盤車電機　K. 啟動機組冷凝液泵　L. 啟動循環水泵和循環水升壓泵，根據吸收塔上部冷凍水盤管同時排氣的需要啟動冷凍水泵　M. 啟動開工酸泵，氧化爐點火前啟動稀酸泵、鍋爐系統加壓泵，同時再次啟動鍋爐水給水泵圖1　雙加壓法硝酸裝置開車操作統籌示意

由圖1可看出，經統籌后，雙加壓法硝酸裝置整個開車過程需時22 h左右。廢熱鍋爐系統預熱操作步驟耗時較長(20 h左右)，是雙加壓法硝酸裝置開車操作的控制步驟。從機組抽真空開始，需要操作的項目相對較多，考慮到操作過程的安全性和穩定性，一般將此操作的開始時間安排在白班(如08：00)，結合圖1便可確定開車開始準備的時間(如前一天的16：00)。

2　開車操作優化

2.1公用工程投用

公用工程(水、氣、蒸汽)在投用前應先引至所用設備前備用(針對用水的換熱器可提前做好排氣操作)，根據雙加壓法硝酸裝置開車進度逐一進行投用，而不是在開始引用時便按正常生產用量投用給所有需用的設備，以避免造成不必要的原料浪費。為減少雙加壓法硝酸裝置開車過程中的原料浪費，應對公用工程投用操作進行優化，即按需分階段對公用工程進行投用，并對投用順序進行編號(A～H)。

2.2動設備投運

與公用工程投運相同，動設備提前投運也會造成不必要的用電浪費，應結合實際操作，按需分階段投運相關動設備，并對開車過程中動設備的投運順序進行編號(I～M)。

2.3氣氨放空控制

在雙加壓法硝酸裝置開車配比氨空比的過程中，需通過氣氨放空來模擬進入氧化爐的氣氨量。在氨系統的壓力高于正常壓力或氨蒸發器未建立液位時，由于操作人員的操作經驗和技能不足，短期內很難完成氨空比的配比；即使完成氨空比的配比，但有些操作人員也不敢進行點火通氨操作，直至氨系統壓力恢復正常值且氨蒸發器建立一定液位時，才進行點火通氨操作，這勢必會導致大量氣氨長時間放空，造成了原料氨的浪費。

導致氨系統壓力偏高的主要原因：①氨蒸發器內存有液氨，常溫下蒸發導致氨系統壓力偏高。若閉路循環系統建立過早，隨著系統內循環時間的延長，泵的動能轉化為循環水的內能，水溫升高，加劇了氨蒸發器內液氨的蒸發，會進一步使氨系統的壓力升高，甚至導致儀表滿量程及安全閥動作，在一定程度上增大了氨空比配比操作的難度。②由于操作人員操作不當，導致氨系統壓力偏高。

可采取的措施：①裝置停運時，盡量減少氨蒸發系統存留的液氨量，有條件的話，當氨系統的壓力高于上游液氨儲罐壓力時，可將氨蒸發系統內的液氨送回液氨儲罐。②合理確定閉路循環系統建立的起始操作時間。③提高操作人員的經驗和技能，在氨系統的壓力高于正常壓力或氨蒸發器未建立液位時，嘗試進行下一步的點火通氨操作，積累操作經驗。據了解，此種操作方式已多次成功運用，但應保證氣氨壓力和流量調節閥有一定調節余地，并且壓力值不能超過聯鎖值。

2.4中壓蒸汽放空控制

在雙加壓法硝酸裝置的工藝開車過程中，中壓蒸汽不僅放空時間長，而且放空量相對較大。如圖1所示(包括虛線部分)，經統籌，從機組蒸汽管線暖管開始至自產蒸汽并網結束，中壓蒸汽放空歷時9 h左右。為滿足汽輪機沖轉蒸汽溫度指標，需要一定的中壓蒸汽放空量才能提高暖管溫度，在機組準備沖轉時放空量最大；另外，氧化爐過熱段預熱也需要一定量的中壓蒸汽放空。若在此過程中未做好統籌，會使機組蒸汽管線暖管時間延長、蒸汽放空量控制偏大，造成中壓蒸汽的浪費。此外，氧化爐點火通氨后，系統開始自產中壓蒸汽，若未及時將其并入汽輪機，也會造成中壓蒸汽的浪費。

為此，在雙加壓法硝酸裝置工藝開車過程中，需加強中壓蒸汽的放空控制：①統籌安排各項操作步驟，合理確定各項操作的起始時間(如在機組蒸汽暖管即將合格時，開始準備機組抽真空工作)，避免因各項操作銜接不及時而導致中壓蒸汽暖管放空時間的延長。②結合管線溫度情況及時調整暖管蒸汽放空量。在暖管前期，蒸汽放空量不宜太多，既便于管線升溫的控制，又避免蒸汽放空量過多。在機組沖轉過程中，保證汽輪機入口蒸汽溫度的情況下，隨著蒸汽用量的增加，應及時關小暖管放空閥，直至全部關閉。③盡早進行自產蒸汽并網操作，將此項操作步驟統籌安排在氧化爐穩定后。氧化爐點火通氨后，應及時將生產系統調整穩定，以便及時進行自產蒸氣并網操作；另外，操作人員在自產蒸汽并網過程中，在保證管網蒸汽穩定的情況下，應盡量縮短并網操作時間。

3　統籌優化效果

統籌前，某公司150 kt/a雙加壓法硝酸裝置工藝開車需時30.8 h，統籌后需時23.5 h，統籌前、后原料消耗對比(氣氨放空量未配置流量累計表，液氨量參考氨空比配比時氣氨的放空時間和放空量估算得出)見表1。

表1　150 kt/a雙加壓法硝酸裝置統籌前、后原料消耗對比

注：1)上述統計為各儀表累計量差值，以公用工程開始投用為起始時間，系統達到100%負荷時為結束時間。

由表1可看出：各種原料和電量消耗均有所減少，共計節省費用約57 627.04元，其中循環水和中壓蒸汽節省費用分別為24 027.18元和17 493.60元，占節省總費用的70%以上。

4　注意事項

(1)尊重客觀規律，不能一味地為了減少開車時間而縮短操作步驟時間，否則會出現安全事故，如廢熱鍋爐系統預熱、蒸汽管線暖管及機組沖轉暖機必須按照升溫、升速曲線進行操作。

(2)提前充分做好開車前的各項準備工作，包括人員安排、物質準備、設備和儀表的檢測等，避免開車過程中出現異常情況，確保各項操作步驟按統籌安排進行。

(3)提高操作人員的經驗和技能，確保操作人員掌握每項操作步驟的起始時間節點和優化操作的方式。

(4)有些雙加壓法硝酸裝置的操作人員相對較少，在開車操作步驟相對集中的階段，無充足人員同時進行多項操作，此時應對操作步驟進行新的統籌。另外，新建硝酸裝置的操作人員的經驗和技能相對不足，設備、儀表還欠磨合，難以進行操作統籌優化。

5　結語

減少不必要的原料消耗是提高企業經濟效益的重要途徑之一，企業在生產各個環節深入挖掘內部潛力以降低生產成本，能夠提高企業的盈利能力和抗風險能力。從雙加壓法硝酸裝置工藝開車統籌前、后原料消耗量對比來看，裝置開車過程的挖潛效益是比較可觀的，此環節應引起企業的重視。

Discussion of Overall Optimization of Start-up Operation of Dual-Pressure Nitric Acid Plant

LU Changhai

(Tangshan Zhonghao Chemical Co., Ltd.Hebei Tangshan063611)

An introduction is given to the main operation steps of start-up of dual-pressure nitric acid plant, and overall planning of operation steps is carried out combining practice in selection of reference points, and optimization is made of application of raw material and rotating equipment in start-up process, and control operation. After overall optimization of start-up operation, the start-up time is shortened, the consumption of raw material is reduced, having remarkable economic benefits.

dual-pressure processnitric acidoverall optimization

魯長海(1977—)，男，工程師，主要從事己二酸生產管理及技術開發工作；adanl66@126.com。

TQ111.26

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1006-7779(2016)03-0041-03

2016-03-02)