造气炉技术改造工程方案论证及改造效果

张艳丽 赵永霞 李洪政

(济南盛源化肥有限责任公司,山东济南 250101)

造气炉技术改造工程方案论证及改造效果

张艳丽 赵永霞 李洪政

(济南盛源化肥有限责任公司,山东济南 250101)

论述了造气炉技术改造的方案,投运后达到了完善工艺流程,节能降耗的效果。

造气炉;改造;方案;效果

0 引 言

我公司是一家颇具规模的中型化工企业,氨醇生产能力10万t/a,浓硝酸20万t/a。由于合成氨系统工艺和设备相对落后,造气工段采用的是传统常压固定层制气技术。原有1#～6#造气炉系统流程统一采用了单炉流程,采用单系统配置燃烧室、废热锅炉、洗气塔,该流程繁琐,系统阻力大,煤耗和蒸汽消耗高,造成合成氨成本居高不下,已属淘汰工艺,装置已闲置3a。2006年建成的7#～10#造气炉采用的是“四炉一锅一塔”的新工艺,但生产能力为32000m3/h,负荷低,不能满足进一步扩大生产的要求。为了能进一步提高制气能力,公司决定将原有1#～6#造气炉系统拆除,利用原有场地再建4台造气炉,以满足生产需要。

1 技术改造方案的确定

通过考察其他兄弟单位造气工艺,借鉴其运行经验,并根据公司原有4台小造气炉运行中出现的问题,综合目前老造气炉系统框架、现场布置情况,确定了新建4台造气炉的技术改造方案。

1.1 设备选型方面

1.1.1 煤气炉

由于煤炭价格较高,为降低成本,多采购劣质煤作为原料,因此选用破渣能力较强的φ2610/φ2800锥形造气炉。炉箅采用六边七层的DF-φ2800型炉箅,高度比φ2600六边形增高145mm,总通风量加大,各通道间隙缩小,带出物减少,能适应强负荷生产。材质为高铬高锰耐热耐磨铸铁,寿命也比老式炉箅提高50%。

下灰部增设防流装置,可烧8mm左右的小粒煤,破渣条加宽加长,侧面呈上窄下宽的梯形结构,直接与夹套内筒焊接,下灰部破渣筋焊成曲线结构,解决水夹套内筒下部的磨损以及破渣和悬炉问题。

从烧劣质煤、稳定工况、高负荷运行、提高生产能力、降低消耗等方面考虑,将夹套上部筒体加高500mm,并将上气道的位置由煤气炉侧面改到顶部,增高炉膛高度的同时,也减少了煤气中的带出物,降低了后续工序的负荷。

1.1.2 洗涤塔

从塔型来看,填料塔的阻力最大,其次是筛板塔、挡板塔、旋流板塔、无返混板式塔、角钢塔等,阻力最小的是空塔喷淋。根据原有4台造气炉的运行效果同其它厂家对比,仍选用空塔喷淋,降低系统阻力。为了进一步保证除尘降温效果,循环水总管由原来的DN250增加到DN300,塔径φ2800mm,塔内喷头层数由4层增设到6层。

1.1.3 余热回收锅炉

根据其它厂家运行经验,采用200℃过热蒸汽制气,可使煤气炉的气化强度和蒸汽分解率提高8%～10%左右,半水煤气有效成分可提高3%～5%,入炉煤耗可降低1%～2%。我公司原有4台造气炉采用的是一段式余热回收锅炉,产生的饱和蒸汽送回系统使用。为进一步节能降耗,充分利用系统热量,将一段式余热回收锅炉改为两段式,增设过热段,利用煤气带入热量将饱和蒸汽进一步加热产生过热蒸汽,之后送回系统使用。

1.1.4 蒸汽缓冲罐

本次设计也采用4台造气炉共用一个蒸汽缓冲罐。原有4台造气炉的蒸汽缓冲罐容积较小,仅有10m3,造成蒸汽压力不稳,影响了造气炉的正常操作。此次改造将蒸汽缓冲罐的容积加大到32m3,确保了造气炉制气阶段蒸汽的供应,并且入炉蒸汽压力平稳,有利于工况的调整。

1.1.5 空气鼓风机

原有与1#～6#造气炉配套的空气鼓风机耗电量大、检修费用高,操作繁琐。考虑到设备检修维护方便,选用与原4台小造气炉同型号风机D550-22一台,与原有4台炉子的空气鼓风机形成二开一备。

1.2 工艺设计方案确定

(1)采用“四炉一机一站一锅一塔”流程、即4台炉,1台空气鼓风机,1个油泵站,1台废热锅炉,1台洗气塔。该流程的特点是阻力小,设备少,余热回收完全,是一套成熟的工艺路线。

(2)将鼓风机送出的空气总管管径加大,由原来的DN700增加到DN800,减少了管道阻力损失,确保了吹风阶段的吹风气量充足。

(3)将烟囱阀改到旋风除尘器出口上部,烟囱由地面移到三层操作平台上,取消烟囱前的水封,减少了吹风阻力。

(4)将造气炉夹套产生的饱和蒸汽和余热锅炉一段产生的饱和蒸汽送入余热锅炉过热段与煤气换热,产生200℃左右的过热蒸汽,送回32m3的蒸汽缓冲罐缓冲后供系统生产使用。

(5)原有4台造气炉是2台造气炉合用1台汽包,由于汽包设计容积小,且上部分离装置汽水分离效果差,造成汽包液位波动很大,出现蒸汽带水现象,造成制气阶段炉面热碳遇水粉化且温度急剧降低,影响了造气炉的正常操作。此次改造是每台造气炉配套1台汽包,确保了水汽的有效分离,稳定工况操作。

(6)主要控制阀门均采用油压控制的座板阀。油泵站布置尽量靠近4台造气炉,油压控制的阀门布置尽量靠近炉面或炉底,以缩短制气间歇时间,提高制气效率。在吹风阀前增设了手动调节阀门,便于根据生产状况调整负荷。

1.3 DCS油压控制系统

采用造气优化控制DCS系统,实现吹风时间自动寻优、上下吹比例自动寻优、排渣量自动寻优、吹风自动排队、氢氮比自调等功能,实现造气工段全自动连续生产,降低操作工人劳动负荷,确保工况稳定。

2 改造投运效果

工程于2008年10月开始建设,2009年5月建成,7月正式投入运行,目前工艺指标正常,操作稳定,单台炉发气量已经达到7000m3(标)/h,达到了预期的设计能力。经过上述一系列的技术改造和工艺路线调整,新建1#～4#造气炉总体运行效果较原有7#～10#造气炉好。

1)通过改为上出气,并增加了洗涤塔的喷淋层数,使煤气中携带物大大降少,煤气温度也降低了3～5℃,从而提高了煤气质量。

2)通过使用大容积蒸汽缓冲罐,彻底解决了蒸汽系统压力不稳和蒸汽带水的问题,稳定了炉况,便于操作工人进行炉况调整。

3)通过增设余热锅炉过热段,使入炉过热蒸汽温度达到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,现吨氨煤耗平均在1280kg,蒸汽消耗1400kg。

3 结 语

作为中小氮肥企业,选择适合自己的工艺技术,对企业今后的发展和增强企业的抗风险能力意义重大。进行技术改造时应多考察、了解、分析、论证,避免闭门造车、盲目改造。通过科学合理的配置设备,不断完善工艺流程,加上操作工人精心操作,必将实现企业的节能降耗目标。

TQ113.26+4

A

1003-6490(2010)01-0001-02

2009-12-29

张艳丽(1977-),辽宁锦州人,工程师,主要从事化肥生产技术工作。联系电话:0531-86511234。