造氣節能新思路——入爐蒸汽自調技術

李建會，任志剛

（山西天澤集團永豐化肥有限公司，山西晉城 048000）

山西天澤集團永豐化肥有限公司是天澤煤化工集團股份公司控股的子公司，成立于2006年7月，公司現有180kt／a合成氨，300kt／a大顆粒尿素，100kt／a聯醇等生產裝置，簡稱為“18·30·10”項目。

2011年以來，為響應國家節能減排政策，我公司本著建設 “資源節約型，環境友好型”企業的目的出發，實施了一系列小改小革，又新增造氣入爐蒸汽自調閥，以達到節能降耗、減排增效的目的。

1 項目背景

我公司造氣系統現有20臺DN2800錐形間歇式固定床煤氣發生爐，配套兩臺38t／h吹風氣余熱鍋爐，合成氨系統所用蒸汽基本可以自給。在生產工藝方面采用了以下節能措施。

（1）采用造氣爐機電一體化自動加焦裝置，用油壓微機自動控制，可控制并調節氫氮比，達到節能、高產效果。

（2）增設吹風氣回收裝置，回收吹風氣的顯熱及燃燒熱，在余熱鍋爐內副產中壓蒸汽。吹風氣鍋爐增加自動化吹灰裝置，提高鍋爐效率及產汽量。中壓蒸汽背壓發電后的低壓蒸汽送至造氣工段，實現能量的梯級利用。

（3）采用熱管技術回收上、下行煤氣的熱量，熱回收充分，副產過熱蒸汽量較大。

隨著系統不斷的挖潛節能改造及裝置產能的進一步擴大，蒸汽緊張成了制約生產的主要瓶頸。為摸清單爐蒸汽消耗量的動態變化及其總量變化，使入爐蒸汽用量合理，達到低耗高產，實現造氣入爐蒸汽自調，我公司決定在造氣安裝4套入爐蒸汽自調系統，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。

2 方案確定

2.1 選定加裝位置

在半水煤氣生產過程中，煤氣爐在128s的一個工作循環中，分為吹風、上吹、下吹、二次上吹、空氣吹凈等五個階段，因上吹和二次上吹時間較短，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閥，便于觀察使用效果。

2.2 煤氣爐及自調閥數量的確定

我公司共有20臺煤氣爐，每5臺煤氣爐為一個系統（4開1備），共分為4個系統。隨產能的進一步擴大，16臺煤氣爐已不能滿足生產需要，需增開至18臺爐。若使用一臺風機供5臺煤氣爐，有重風現象，煤氣爐運行不太穩定。因此，我公司新增空氣管道改為每4臺爐一個系統，共分為5個系統，6臺高壓風機5開1備。我公司計劃在一個系統試用，即4＃系統加裝蒸汽自調閥，數量選定為4套，即17＃～20＃爐。

2.3 蒸汽自調系統設計及分工

河北科隆機電科技有限公司專為化肥造氣工段及后工段的節能、環保、技術改造提供解決方案，其調節閥采用液壓技術，克服了氣動調節閥和電動調節閥在造氣惡劣環境條件下，易損壞維修量大的缺點，不需要另外增加動力源。新一代液壓調節閥采用了線性化設計，與流量計配合可實現閉環調節。其蒸汽自調技術在別的廠家已有成功先例，故由河北科隆科技有限公司負責液壓蒸汽調節閥和DCS控制系統程序的設計制作。我公司具體負責工藝安裝及聯合調試等。

3 項目的實施

該項目實施時間為2011年7～9月。

3.1 安裝調試簡介

該項目安裝簡單，調試方便快捷。蒸汽自調閥結構緊湊合理，安裝方便快捷，不需要滅爐，不需專門的安裝隊伍。待油管、儀表線路預制完成后，只需停爐3h左右，便可完成安裝。隨后便可進入調試階段，油壓閘閥升降速度可通過控制油缸上油壓差來調整閥門動作的快慢，以達到合理供汽的目的。油缸動作時間通過DCS系統進行控制。

3.2 實施中出現的問題及處理

（1）閘板限位器設計高度為60mm，而我公司手動調節閥在正常工作時，閥門開度已調小到30～40mm。在此情況下，油壓蒸汽調節閥按原設計無法發揮作用，經與河北科隆技術人員研究，現場將其定位高度改為25mm。

（2）閘閥動作時間剛開始設定為下吹制氣的后20s時動作，節能效果不明顯，后改為下吹制氣后28s開始動作，節能效果較顯著。

（3）閘閥開始動作后到行程終結，完成時間剛開始為5s，現調整為10～12s，效果良好。

總的來說，該裝置安全系數高，調試無風險。裝置下端有閘板限位器，以防在極端情況下油缸不動作，或者閘板脫落時，保證仍有一定流量的蒸汽入爐，以保證安全。同時，該裝置拆裝方便快捷，省時省力。

4 運行效果及效益分析

（1）安裝調試完成后，運行結果顯示，在其他工藝參數相同的前提下，操作幾乎不作任何調整，爐子運行穩定，每班每爐節約蒸汽約2t，節能效果非常明顯。

（2）經過測試，單爐平均爐溫升高約18℃；吹風時間減少2～3s，這樣，可延長有效制氣時間。

增設入爐蒸汽自調系統與其他未增設入爐蒸汽自調系統的運行比較如表1。

表1 安裝入爐蒸汽自調系統與其他爐運行情況比較 t

從上表可以看出，安裝蒸汽自調閥的4＃系統，比未安裝該閥的3＃系統平均每班每爐節約蒸汽2.32t。

該裝置投資省，安裝易，見效快，操作簡單，調試方便。每爐每天節約蒸汽按6t，一年按300d，每噸蒸汽按100元計，則每臺煤氣爐每年可實現經濟效益18萬元。投資回收期約2個月。

5 結 論

通過近兩個月的運行及調試，使用液壓入爐蒸汽自調閥后，爐況穩定，未見異常。從節能角度來看，利用閥門進一步節能還有空間，如閥門限位器偏高，還可下調。

安裝調節閥后，爐況明顯好轉，氣質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技術在我公司的應用是成功的，效果非常明顯。據此，我公司已準備進行第二期16臺爐改造，其中將運用合作商的第四代產品4套，爭取為我集團公司節能減排、降低成本發揮更好更大的作用。