改善發生爐低壓蒸汽系統壓力波動的措施

念吉紅

(云南云天化股份有限公司 云峰分公司，云南 宣威 655413)

改善發生爐低壓蒸汽系統壓力波動的措施

念吉紅

(云南云天化股份有限公司 云峰分公司，云南 宣威 655413)

云峰分公司100kt/a合成氨造氣裝置，煤氣爐使用蒸汽來源有外來蒸汽及自產蒸汽(廢鍋及夾套自產蒸汽)，外來蒸汽包括過熱蒸汽及飽和蒸汽。蒸汽混合成低壓蒸汽供煤氣爐使用，低壓蒸汽壓力波動大，分公司采取增加緩沖罐，改造蒸汽調節系統，減小蒸汽壓力波動，技改后取得了好的效果。

云峰分公司；煤氣爐；壓力波動大；增加緩沖罐；調節系統

云峰分公司100kt/a合成氨造氣裝置始建于1966年，采用固定床間歇式煤氣發生爐增氧制氣，采用油壓微機控制，循環時間為154s/循環，每個循環經過吹風、上吹、下吹、二次上吹、吹凈五個階段，用一次風補氮空氣來調節煤氣中的氣體成份，以便保證后工序需要。三廢混燃鍋爐裝置以造氣爐渣、造氣旋風灰和造氣吹風氣、合成馳放氣為主要原料，摻燒50%褐煤，在鍋爐本體內進行熱交換后，將給水泵供入的高壓水加熱，使其發生相變蒸發成壓力為3.82MPa的蒸汽，經過熱器加熱，將其變為 450℃的合格過熱蒸汽。

1 工藝概述

造氣裝置采用固定床間歇式煤氣發生爐增氧制氣，采用油壓微機控制，循環時間為154S/循環，每個循環經過吹風、上吹、下吹、二次上吹、吹凈五個階段，用一次風補氮空氣來調節煤氣中的氣體成份，以便保證后工序需要。采用循環水與煤氣直接接觸的冷卻(洗滌方式對煤氣進行洗滌、降溫。固定床間歇式煤氣爐采用空氣和蒸汽輪流進入爐內，空氣由鼓風機送出，壓力在2000～2800mmH2O，蒸汽來自水汽工號，也有部分自產蒸汽，其壓力為0.05～0.10MPa，吹風階段空氣入爐，提高爐溫，為制氣階段提供條件，所產生的氣體，主要是CO2和N2，少量的CO，從煙囪放空。制氣階段，蒸汽和少量的空氣入爐，為吸熱階段，所產生的氣體主要是CO和H2，同時還有一定量的CO2、N2，還有少量的H2S和CH4，經洗氣箱洗滌、除塵、冷卻后，再經洗滌塔進一步降溫除塵后，送入氣柜，作為生產合成氨的原料氣和磷肥廠的燃料氣。

洗滌煤氣的水經過自然沉降，涼水塔冷卻降溫后，加稀氨水調節pH值=6～7后，再次循環使用。同時水中含有大量的有毒物質，尤其是氰化物。因此，洗滌煤氣后，經過沉降的循環水用循環水泵送到含氰廢水處理裝置進行除氰處理后，水質達指標后再外排或回收使用。

2 存在的問題

煤氣爐使用蒸汽來源有外來蒸汽及自產蒸汽(廢鍋及夾套自產蒸汽)，外來蒸汽包括過熱蒸汽及飽和蒸汽，且多以過熱蒸汽為主，外來蒸汽壓力高、經減壓后與自產蒸汽混合成低壓蒸汽供煤氣爐使用，低壓蒸汽壓力波動大，入爐后易造成灰渣中出現包塊或返焦偏多，停爐下灰時系統蒸汽壓力高，易出現放空，稍有忽視易造成事故。因此，穩定蒸汽壓力對穩定爐況及杜絕因蒸汽壓力高造成的事故有積極的作用，目前穩定蒸汽壓力可從增設緩沖罐以增加緩沖體積及解決蒸汽調節系統調節滯后問題考慮。

3 采取的措施

3.1 增加緩沖罐

1)計算依據(新造氣開三臺爐作計算依據)。低壓蒸汽溫度及壓力200℃，82kPa(兩爐用汽)，200℃， 65kPa (三爐用汽)。

(1)外用軟水14.7 t/h，排污量按5%計，則自產蒸汽量為13.96 t/h。過熱蒸汽及外來飽和蒸汽用量為7.0 t/h。則進系統蒸汽量為20.96t/h。

(2)低壓蒸汽系統體積計算。

①蒸汽管：0.2×0.2×3.14×70(總管)+0.15×0.15×3.14×12×5(支管)+0.15×0.15×3.14×80=18.69 m3。

②夾套出口總管汽水分離器：0.125×0.125×3.14×50+2×2=6.45 m3。

③夾套上部汽室空間：{(4.1/2)2-(3.2/2)2}×3.1416×3=15.48 m3。

合計：18.69+6.45+15.48=40.62 m3。

(3)兩爐用汽，壓力82kP，溫度200℃時，低壓系統內的蒸汽量計算。查表，蒸汽密度為0.7903kg/ m3，則0.7903×40.62=32kg，單爐平均小時入爐蒸汽量為：(20.96-0.032)/3=6.976 t/h，兩臺爐用蒸汽時單爐制氣平均小時入爐蒸汽瞬時流量為：(20.96-0.032)/2=10.464 t/h。

(4)三爐用汽，壓力65kPa，溫度200℃時，低壓系統內的蒸汽量計算。n=PV/RT={(80+65)/101.4×40.62}/(0.08206×473)×18=27kg，單爐制氣時平均小時入爐蒸汽瞬時流量為：(20.96-0.027)/3=6.978t/h。

2)增加緩沖罐(若為40 m3)后，蒸汽量的計算。

(1)低壓蒸汽管內蒸汽量的計算。0.7903×80.62=63.8kg，則增加40m3緩沖罐后，兩爐用汽時的壓力為：P2=82×80.62×32/(40.62×63.8)=81.63(kPa)。兩爐用汽時單爐制氣時平均小時入爐蒸汽瞬時流量為：(20.96-0.0638)/2=10.448t/h。

(2)三爐用汽時，單爐蒸汽量計算。壓力65kPa，溫度200℃時蒸汽的密度為：0.6552 kg/ m3；三爐用汽時低壓蒸汽管內蒸汽量的計算：0.6552×80.62=52.8kg；則增加40 m3緩沖罐后，三爐用汽時的壓力為：

P2=65×80.62×27/(40.62×52.8)=65.97(kPa)，單爐入爐蒸汽瞬時流量為為：(20.96+0.0638-0.0528)/3=6.990t/h；即增加40 m3緩沖罐后，低壓蒸汽壓力高限由82kPa降低到81.63 kPa；低壓蒸汽壓力低限由65 kPa升高到65.97kPa。

根據計算結果，增加40 m3緩沖罐后蒸汽壓力由65-82kPa變為 65.97-81.63kPa，可見增加緩沖罐體積對蒸汽壓力緩沖作用大。

3.2 改造蒸汽調節系統，減小蒸汽壓力波動

3.2.1 調節閥調節滯后造成的壓力波動問題

進緩沖系統的過熱蒸汽壓力高、用量大，若蒸汽調節閥反應滯后，易造成系統壓力波動，進系統的蒸汽壓力波動大的原因有。(1)調節閥取樣點設置不合理造成壓力波動，取樣點需設置在蒸汽總管上。(2)DCS系統調節反應滯后、調節閥靈敏度低、流量變化反應時間長，新造氣2臺煤氣爐用汽與3臺煤氣爐用汽蒸汽量相差6-7噸，調節中應減少這6-7噸蒸汽變化時的調節閥的反應時間，提高調節閥的靈敏度。(3)調節閥通徑不足，調節速度慢。

3.2.2 增加數顯表(無紙記錄儀)減少調節閥調節滯后時間

根據上述分析，聯系儀修廠增加數顯表(無紙記錄儀)減少調節閥調節滯后時間。從2015年7月7日起新造氣過熱蒸汽采用無紙記錄儀調節試驗，改變以前用DCS調節控制的方式，調節效果較好。后在老造氣用同樣的改造方式，于9月9日老造氣過熱蒸汽采用無紙記錄儀控制，后9月15日老造氣改變為過熱蒸汽和飽和蒸汽聯合調節控制，取得主要效果有，見表1和表2(表中數值分別為新、老造氣低壓蒸汽總管高限和低限壓力及其壓差(高限-低限)，單位：kPa)。

表1 新造氣改造前后低壓蒸汽總管壓力統計表

表1(續)

表2 老造氣改造前后低壓蒸汽總管壓力及壓差統計表

從表1可知，新造氣改造后三臺制氣低壓蒸汽總管壓差平均減少8.2kPa，兩臺制氣低壓蒸汽總管壓差平均減少10.3 kPa，改造后效果明顯。

老造氣通過兩次增加改造，效果十分明顯。三臺制氣低壓蒸汽總管壓差平均減少8.1 kPa，兩臺制氣低壓蒸汽總管壓差平均減少13.0kPa。

(本文文獻格式：念吉紅.改善發生爐低壓蒸汽系統壓力波動的措施[J].山東化工，2016，45(14)：93-94.)

2016-05-10

念吉紅(1970—)，云南陸良人，工程師，從事生產現場管理工作。

TQ083.3

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1008-021X(2016)14-0093-02