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谈造气节能降耗措施

 论文栏目:节能降耗论文     更新时间:2018/2/8 15:12:29   

摘要:简述了合成氨厂造气工段的主要设备配置及生产流程,探讨了合成氨厂造气节能降耗的必要性,造气工段通过加强对入炉煤棒、设备、工艺、操作等方面的管理,搞好节能降耗工作。通过实施节能降耗措施后,造气车间2017年1-3月,相比2016年吨氨煤耗下降了80kg、吨氨蒸汽消耗降低了150kg,节能降耗效果明显。

关键词:造气炉;煤棒;自调阀;炉条机;氢氮比

湖北新洋丰合成氨厂是湖北新洋丰肥业股份有限公司的一个分厂,年产液氨150kt,所产液氨作为原料供应总部硫酸钾复合肥厂、磷铵厂等其他复合肥分厂。因复合肥市场竞争比较激烈,自2016年,公司大力开展节能降耗活动,全年最终实现吨肥降低成本20元,极大地提高了洋丰系列复合肥的市场竞争力。2017年公司继续推进节能降耗工作,计划吨肥再降成本15~20元。造气车间作为合成氨厂的龙头岗位,其消耗占全厂液氨生产成本的近70%。液氨要降低成本,造气岗位必须积极采取有效措施,提高单炉发气量,降低蒸汽及煤棒消耗。2017年,造气车间通过强化原料煤棒管理、加强设备管理、优化制气工艺及提高操作水平,一季度稳产高产,顺利实现了节能降耗目标。

1造气工艺流程

1.1主要设备配置

造气车间共有Ф2650mm固定床间歇式造气炉14台,1#~12#炉依序按4台炉1个单元分属到第1~第3单元,13#、14#炉属第4单元。除第4单元2台炉共1台夹套汽包外,其他单元均按2台炉配置1台夹套汽包。各单元三楼配置软水缓冲罐1台,各炉配置旋风除尘器1台,各单元按流程配置Ф1200mm煤气总管、总除尘器、显热回收器、洗涤塔各1台;4个单元炉所产半水煤气经Ф1600mm大煤气总管输送至10000m3湿式直升式气柜,供后工段利用[1-5]。

1.2蒸汽流程

45t/h造气灰渣背压式发电锅炉所产蒸汽(发电后0.85~0.90MPa、240~250℃)及35t/h造气吹风气潜热回收锅炉所产生的蒸汽(0.9~1.2MPa、230~240℃),在造气分汽缸(0.80~0.90MPa、250~260℃)汇聚混合,部分蒸汽经拖动4#、5#风机的B0.4-0.6/0.08汽轮机做功后直接进入各单元蒸汽缓冲罐;部分蒸汽经自调阀降压后经过二次蒸汽总管,再经自调阀降压后进入各单元蒸汽缓冲罐。夹套副产蒸汽(0.1MPa、114~115℃)经单元显热回收器换热(0.1MPa、220~230℃),然后进入各单元蒸汽缓冲罐(45~52kPa、180~200℃);蒸汽出缓冲罐后进入单元蒸汽总管,再经蒸汽递减阀及各炉蒸汽阀门控制后,进入造气炉内参与气化反应[6-7]。

1.3空气流程

造气系统配置6000V高压风机5台。1#、2#风机型号为KD450型,3#为C450-1.24型、4#为C500-1.28型及5#为KD500型。在限产情况下启用11台炉制气时,第1单元、第2单元各开4台炉、3台炉,分别共用4#、3#风机;第3单元、第4单元共开4台炉(单元空气总管用连通阀连通),共用5#风机。空气经风机加压后输送至各单元空气总管,吹风阶段空气经各炉入炉蝶阀、挡板阀、吹风阀,由炉底进入炉内与煤棒发生氧化反应,为制气提供热量;吹风气自炉顶出,经旋风除尘器除尘后,经单炉回收阀至吹风气总管送潜热岗位燃烧副产蒸汽、或经烟囱阀放空、或根据合成气氢氮比调节的需要回收至气柜(此阶段与吹净流程相同)。上吹加氮时,空气经加氮手轮阀调节后,经加氮阀与上吹蒸汽共同由炉底进入炉内参与氧化反应,空气煤气与水煤气混合成半水煤气进入气柜。

1.4煤气流程

下吹阶段所产煤气,与经旋风除尘器除尘后的上吹加氮制气所产的半水煤气,均经单炉煤气总阀、安全阀、单元煤气总管、单元总除尘器、显热回收器、洗涤塔后,经大煤气总管进入气柜。1.5软水流程变换工段来的软水经自调阀降压后,进入第3、第4单元软水缓冲罐;净化工段溴化锂来的软水进入第2单元软水缓冲罐;脱盐水岗位来的精脱盐水,进入第1单元软水缓冲罐;各软水缓冲罐中软水进入各单元显热回收器下部与煤气换热后(75~85℃),分别进入潜热岗位的老脱氧槽、新脱氧槽和灰渣发电锅炉。为保障除氧效果,需将脱氧槽中水温提高至100℃左右,而经造气显热回收器换热后的软水温度较低,故对新老脱氧槽中的水通蒸汽加热。新脱氧槽中软水除氧后,经脱氧泵加压送净化溴化锂;老脱氧槽中软水脱氧后,经脱氧泵加压后送潜热锅筒和造气汽包。

2节能降耗措施

造气工段通过加强对入炉煤棒、设备、工艺、操作等方面的管理,以实现节能降耗。

2.1确保入炉煤棒质量达标

2015年6月2-10日,造气炉炉况大幅波动,消耗直线上升,最高达到吨氨1.8t煤棒[1],导致液氨成本飙升,其原因是型煤煤棒质量严重不达标,因此造气降成本必须确保入炉煤棒质量稳定。2017年以来,合成氨厂通过对原煤进行烘干、优化原煤配比和腐殖酸配比、对原煤进行多级粉碎、加强对煤棒机电流和烘干窑温度控制的考核力度、及时根据造气旋风除尘器中排除的烟道灰量、输煤皮带机两端及振动筛下煤粉的返回量调整相关煤棒制作工艺等,保障了煤棒的水分和强度的稳定,为造气炉炉况稳定奠定了基础。

2.2提高设备出力率

2014年7月,9#造气炉因夹套露点腐蚀严重,1个月内先后3次停炉拉空碳层处理夹套底部漏点,直接间接损失近15万元;2016年5月,14﹟炉因大齿圈使用时间过长磨损严重,1周内更换3台炉条机总成,每次检修时间都在4h左右,直接损失达2万元;2017年4月,因入炉煤棒质量较好,7#、8#炉连续多个班溜碳,炉况严重恶化,后在灰仓上下安装了防流板,投运后吹风时间比原来增加了1~2s,吹风蝶阀开大,单炉产气量大幅提升。造气车间经多次实施技改,DCS中控、自动加焦、全自动下灰、蒸汽递减等先进技术已成熟应用多年,提高了工作效率,为公司创造了巨大的经济效益。但若设备管理跟不上,就会严重制约制气生产,甚至导致全厂停车。2017年,车间通过引进新型夹套、及时更换老旧设备、定期对设备进行检修和维护保养、加强点巡检和设备隐患排查、加强钳工技能培训、技能比武和技术创新、消除设备跑冒滴漏现象以及加强设备工艺参数的变化跟踪对比,1月至3月造气设备无重大事故,出力率达98%,保障了制气生产的平稳。

2.3优化工艺

2.3.1调整循环时间2017年前,造气炉制气循环时间为120s,适合于灰分较高的煤棒制气。2017年初,因入炉煤灰分降低,挥发分较高,导致造气炉灰仓温度长期偏高,有时达到400℃以上,而炉顶温度亦超过400℃,导致入炉煤棒粉化严重,上吹和吹风时带出物较多,床层阻力增大,炉下温度偏低(约为150℃),却因气化层下移不能调高炉条机转速,只能减少吹风时间,致使造气炉产气量无法提高。为此,将循环时间增加到130s,吹风时间由21~22s增加至24~25s,上吹下吹时间亦做相应调整。经调整后,炉顶及灰仓温度下降,炉底温度上涨,气化层增厚且稳定,发气量明显上升。2.3.2调整空气用量气温的高低对制气影响极大,4月的白天与夜晚气温相差10℃左右,单炉产气量白天与夜间悬殊可达700m3/h,所以即使同一天,在白天和夜晚制气时的吹风时间亦应做相应调整,高温时段可增加吹风1~2s;而气温较低的冬季和气温较高的夏季,除了调整吹风时间百分比,还应对入炉吹风蝶阀做调整,冬季关小,夏季开大,以保证入炉空气用量的稳定。2.3.3全上吹的合理应用全上吹是人为设置的,在制气循环过程中,每隔一段时间后,DCS自动控制将下吹阶段取消更改为上吹,其目的是增加上吹蒸汽用量,增加碳层的透气性,以利于气化反应的进行。因为自动加焦的应用,炉内碳层高度增加,床层阻力相应增大。经多次试验,取消全上吹后炉况无法稳定,但全上吹间隔时间太短(如间隔30min做1次全上吹),消耗蒸汽较多(较60min做1次全上吹吨氨蒸汽消耗增加约65kg),且炉顶温度较高,导致气化层上移,故全上吹应根据炉况适时做调整,调整宜根据旋风除尘器内带出物的多少、煤棒质量、皮带机和振动筛下返料的多少而定。当煤棒强度不够、水分较高、煤棒输送过程中破损较多时,入炉煤棒含粉多,易导致造气炉内碳层不透气,此时应缩短全上吹间隔时间,最短间隔为30min;当煤棒质量好、炉况稳定时,应尽量增加全上吹间隔时间,最长间隔为60min,其他时段在保障炉况稳定的前提下,可灵活设置为40,45,50min。2.3.4蒸汽的节能降耗造气工段蒸汽采用自调阀控制流量及压力,入炉蒸汽采用蒸汽递减工艺。为了最大限度地节约蒸汽,造气炉投运炉况正常后必须利用蒸汽递减来控制入炉蒸汽用量(采用蒸汽递减技术单炉日节约蒸汽16t左右)[2]。首先,因煤棒制气工艺的特殊性,上吹蒸汽阀开启度较大,相同阀门较下吹多开5个丝扣,而上吹用量过大则易导致气化层上移,且耗费蒸汽较多,在保证床层透气性好的前提下,根据炉况应尽量减少上吹蒸汽用量。其次,要合理设置蒸汽缓冲罐自调阀的参数,参数过高则自调阀动作频繁,导致系统蒸汽压力波动频繁;参数过低则易使自调阀长提,会增加蒸汽用量。根据试验,当二次蒸汽总管压力设置为0.18MPa时,蒸汽用量比压力设置为0.21MPa时高出4t/h,故压力设定值应适当。最后,因潜热岗位需用蒸汽为脱氧槽加热除氧,经试验冬季脱氧槽水温70℃时,用蒸汽将老脱氧槽软水加热至100℃,需比水温88℃时多耗蒸汽约15t/h,故造气岗位应尽量少停炉倒炉,始终保证第2、第3、第4单元造气炉长开,保证软水与单元煤气换热充分,以利于提高软水温度,减少脱盐槽加热蒸汽用量。2.3.5长开汽轮机汽轮机是利用蒸汽压力差能驱动风机运转以达到节电的目的。造气工段长开2台汽轮机,每年可节约电费128.48万元[3],故无特殊情况,应保障2台汽轮机长期正常运行。

2.4提高员工操作水平

造气工段主操水平有差异,会导致炉况不稳定,致全厂生产不稳。在同样条件下,班与班之间液氨产量悬殊可达3~4t,其原因在于操作人员的操作水平参差不齐。有的主操合成循环氢氮比控制平稳,合成岗位就能高产;有的主操炉条机控制得当,炉顶炉底灰仓温度稳定,吹风时间足,单炉发气量高,产量就高。因此,车间应加大对主操的培训力度,统一操作,加强对各项工艺指标的考核,对班与班之间的煤耗、汽耗进行对比,分析原因,找出差距,形成良好的竞争氛围。

3结语

通过实施以上措施,造气车间在2017年1月至3月,相比2016年吨氨煤耗下降了80kg、吨氨蒸汽消耗降低了150kg,节能降耗效果明显;一季度共节约蒸汽及煤棒费用约280万元,为公司的节能降耗工作做出了巨大贡献。

参考文献

[1]向宏.原煤水分超标对煤棒制气炉况的影响及处理[J].小氮肥,2016,44(6):8-9.

[2]李平.造气工段节能降耗措施浅析[J].化肥工业,2011,38(6):53-55.

[3]李楷,王中刚,王金娟.造气系统改造综合评价[J].化肥工业,2008,35(1):54-57.

[4]高霞,王庆红,田鹏.浅谈造气节能降耗[J].河南化工,2006,23(2):45-45.

[5]梁玲,王超,杨雪.有关合成氨造气工序的节能降耗探讨[J].科技风,2015(9):124-124.

[6]向宏.蒸汽递减在造气的成功运用[J].化工设计通讯,2014,40(2):29-31.

[7]向宏.造气汽轮机带风机运行总结[J].中氮肥,2015(4):13-15.

作者:向宏 单位:湖北新洋丰合成氨厂

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