氯化氫合成爐燃燒廢氫氣生產蒸汽

李志孟

中圖分類號：TQ114.2 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）05-0297-01

河南永銀化工實業有限公司燒堿分廠，投運南通星球石墨公司氯化氫石墨合成爐4臺，原設計為3臺合成爐運行一臺備用，由于PVC裝置長期停運，燒堿分廠HCl合成系統一直處于低負荷運行狀態，大量氫氣放空，造成資源浪費，經公司批準將1#合成爐改造為燃氫爐，生產蒸汽，供燒堿裝置使用。

一、生產原理

空氣中的氧氣與氫氣燃燒生成水蒸氣并產生大量的熱。

反應方程式： 2H2 + O2 → 2H2O + 285.83KJ/mol

氫氣、空氣（含氧21%）的配比通常為1：3～4.5（體積），控制乏氣氧含量不低于2.5%，含氫小于0.4%。如比例過大，氫氣不能完全燃燒，乏氣中含氫高，易發生爆炸危險。如比例過小，乏氣量加大，乏氣帶出的熱量增加，降低蒸汽產率。

二、改造工藝說明

1.配風系統：利用新增的羅茨鼓風機提供燃燒配風，采用DN150管道連接到進合成爐前的氯氣總管手動截止閥后，通過原氯氣進爐流量計、流量自動調節閥、自動切斷閥和進爐手閥，根據實際的配比量，通過DCS調節風機電機供電頻率改變轉速控制空氣流量，進入合成爐石英燈頭處與氫氣充分混合燃燒，燃燒乏氣經降膜吸收后排空，產生的蒸汽并入低壓管網。

2.冷凝水排放：由于氫氧燃燒生成物為水蒸汽，合成爐的乏氣出口會產生大量的冷凝水需要外排，將原合成爐出口排水管道改為DN50，增加排水能力，并連接到新增5m高（密封壓力為50KPa）的倒淋水封自動排放，同時把經一級膜吸產生的冷凝水也引入水封外排。

3.氫氣系統維持原狀不變。

4.安全連鎖：考慮生產安全，增加羅茨風機的運行狀態與氫氣自控切斷閥的連鎖保護，當風機運行頻率低于5Hz時，連鎖關閉連鎖關閉氫氣自控截斷閥（HV- 5459A），其它連鎖控制方案不變。

三、燃氫HCl合成爐開車點火

1.確認準備工作完畢，1#合成爐汽包水位正常，循環水進、回水閥門打開并供應正常，具備開車條件。

2.確認爐內含氫等分析指標達到開車標準。

3.確認倒淋水封已補水完成，打開1#合成爐出口、一級石墨吸收器下酸管至倒淋水封的排水手閥。

4.確認1#合成爐原氯氣總管一道手動截止閥處于關閉狀態，空氣手動截止閥處于打開狀態。

5.聯系調度準備點爐，現場檢查羅茨風機設備完好，冷卻水供應正常，具備開機條件。

6.關閉合成爐去氯化氫緩沖罐（V-701）的閥門HV-5451A，打開去尾氣吸收系統的閥門HV-5452A。

7.關閉一、二級石墨吸收器循環水進、回水閥門。關閉一級石墨吸收器T-701A下酸管線去鹽酸調整罐（V-707）和高純鹽酸中間罐（V-708A/B）的自控閥（HV-5466A）和所有手動閥。啟動水力噴射器（P-701A），打開并調節尾氣吸收塔（T-703A）出口放空閥保持爐內處于微負壓，關閉吸收水注入調節閥（FICA-5455A）和所有手動閥。

8.一切準備就緒后，爐門打開，進行點爐操作：

8.1確認新增DCS控制連鎖切除

8.2點爐前5min關閉合成爐氮氣置換。

8.3操作人員將防護用品及氫氣管線抱卡準備就緒，確認爐內含氫小于等于0.4%；氫氣純度大于等于99%，含氧小于等于0.2%。

8.4室外操作人員佩戴防火罩將點燃的點火棒，放置在氫氣膠管的出口處，不要正面對準氫氣膠管出口，點火人員應站在氫氣膠管旁的上風口，防止火焰燒傷。

8.5通知室內操作人員開啟氫氣調節閥（FV-5452A），然后再慢慢開啟氫氣點火閥（氫氣旁路手閥），待氫氣膠管點著后調節好火焰， 室外操作人員把點著的氫氣膠管插接在燈頭上，并用抱箍捆緊氫氣膠管。

8.6室內操作人員觀察火焰情況，打開空氣調節閥（FV-5451A），室內空氣閥門（空氣旁路手閥關閉），啟動羅茨風機最低轉速運行，調整風機風量保持爐內火焰正常后封閉爐門。

8.7全部打開尾氣吸收塔（T-703A）出口放空閥，停用水力噴射器（P-701A），保持爐內壓力低于30KPa。

8.8待進合成爐氫氣流量大于等于280Nm3/h時，檢查氫氣管道是否泄漏，一切正常后，根據生產情況通知調度并按正常負荷調節。

8.9羅茨風機運行頻率高于10Hz，合成爐正常運行30分鐘后，投入新增保護連鎖。

在風機電機頻率處于30HZ以下時，由于電機內部產生的熱量不能及時移除，為避免電機燒毀狀況發生，應啟運配備的軸流風機對電機進行散熱。

切記：如果一次點火不成功，應立即依次關閉氫氣、停運羅茨鼓風機，關閉空氣切斷閥，充氮氣，關尾氣吸收器后放空，開水力噴射器抽真空置換爐內的殘余氣體（時間在20min以上），打開點火孔，直至分析爐內含氫≤0.4%時，再按上述步驟點火。一次點火不成功，第二次點火時，不管時間長短，一定要重新分析爐內含氫。

9.當進合成爐氫氣達到一定流量之后，調節風機電機頻率提高空氣流量，根據乏氣氧含量分析結果調節空氣、氫氣配比（點爐初期按每30min分析乏氣氧含量和氫含量一次）。

10.合成爐運行穩定后，調節蒸汽放空閥，待稍高于總管蒸汽壓力后并汽，關閉蒸汽放空閥投入正常生產。

四、正常操作要點

1.根據氫氣分配臺放空閥閥門開度及工藝空氣供應量，調節燃氫合成爐生產負荷，滿負荷氫氣流量不得高于900Nm3/h。

2.正常生產每2小時分析一次乏氣氧含量和氫含量，根據分析結果及時調整氫氣空氣比例。

3.一定要密切注意觀察火焰，依據爐內的火焰顏色變化和乏氣氧含量指標來嚴格控制空氣和氫氣流量配比。儀表顯示僅做參考來判斷氫氣和空氣的流量變化趨勢，如有變化應及時進行分析和調節，切不可只根據流量計的顯示來調節空氫比例而忽視對火焰顏色的觀察，防止流量計失靈造成誤操作。

4.及時調節、保持汽包液位在規定的范圍，經常檢查汽包就地液位計與DCS遠傳信號的對比，發現異常及時處理，防止合成爐石墨夾套缺水而燒壞。

5.經常檢查石墨冷卻器冷卻水回水溫度及循環情況，保持冷卻水流動暢通，防止冷卻器缺水燒壞。

6.經常檢查倒淋水封排水情況，保持冷凝水的排放暢通，防止液封造成合成爐超壓。