氨冰機蒸發冷改造小結

楊 彬, 劉天亮, 李 勇, 陳鵬華

(安徽晉煤中能化工股份有限公司, 安徽臨泉 236400)

安徽晉煤中能化工股份有限公司年產氨醇150萬t、尿素180萬t、甲醇40萬t、雙氧水60萬t、復合肥25萬t[1]。公司擁有3套氨冰機裝置,隨著節能降耗及安全、環保要求提升,2#系統氨冰機蒸發冷換熱管頻繁出現泄漏現象。因反復查漏、堵漏的操作,不僅造成各種資源的浪費,而且制約裝置高負荷生產,同時還存在安全環保隱患,改造迫在眉睫。

1 蒸發冷概況

聯合車間二期氨冰機于2011年7月投入運行,其主要任務是為一期、二期航天爐系統提供冷量。蒸發冷是該系統的關鍵設備。

(1) 蒸發冷：型號為2N×2 800,設計溫度為50 ℃,設計壓力為2.00 MPa,工作排熱量為5 600 kW。

(2) 風機：數量為4臺,型號為JZL/ZF/DZ,機號為24B-2-2,風量為140 000 m3/h,風壓為180 Pa,轉速為380 r/min,單臺功率為11 kW。

(3) 水泵：數量為2臺,型號為MAR125-350,額定體積流量為350 m3/h,轉速為1 460 r/min,揚程為6 m,單臺功率為45 kW,效率為67%。

2 現狀分析及存在問題

原蒸發冷換熱管設計為無縫橢圓光管,材質為碳鋼。循環水雜質較多且有一定的腐蝕性,造成換熱管外表面腐蝕。加之換熱管加工時表面存在缺陷,很容易集聚雜物,導致腐蝕更為嚴重[2-3]。尤其在運行末期(2021年、2022年),換熱管頻繁泄漏。經統計：1#—4#蒸發冷檢修次數分別為9、12、10、11次,分別堵管103、86、85、110根。反復查漏、堵管的操作,不僅造成各種資源浪費,還存在安全環保隱患。堵管后,蒸發冷換熱面積減少,蒸發冷液氨出口溫度升高,造成液氨儲罐溫度和壓力升高。

液氨出口溫度升高,經循環運行后,會造成氨冰機負荷重;汽輪機排汽溫度和排汽壓力高,導致凝汽器列管易結垢,造成汽輪機效率下降。同樣的負荷下,進入汽輪機的蒸汽量就會增大。蒸汽量越大,汽輪機的排汽溫度和排汽壓力就越高,列管越容易結垢,如此形成惡性循環,嚴重影響氨冰機的安全經濟運行。

液氨壓力高時,蒸發冷安全閥就會起跳。由于原設計中,蒸發冷安全閥為就地排放,一旦起跳后,現場條件非常惡劣,處置困難。

另外,因原始安裝沒有考慮單臺蒸發冷的置換和吹掃,導致每次檢修堵漏后蒸發冷換熱管中附著的水不能被徹底清除,蒸發冷投用時易造成工況波動。

為改變原有狀況,公司決定改造氨冰機蒸發冷。

3 改進措施

為了不影響生產,同時結合現場實際位置,采取邊生產邊改造方案。

(1) 技改卸壓管線,回收氣氨,避免直接排放大氣;技改蒸發冷安全閥放空管道回收排放氨。

(2) 為節約費用,保留原蒸發冷外箱體的東、西、北側板,拆掉南側板,吊出泄漏的無縫橢圓光管換熱器;新購一臺波節管換熱器,利用原鋼結構進行安裝,恢復南側板及各管口后投運生產。

(3) 技改增加蒸發冷換熱管置換和吹掃閥門,確保檢修后蒸發冷換熱管中附著的水能被徹底置換掉,避免投用蒸發冷時因分離器液位波動導致工況波動。

(4) 定期清理水箱內的淤泥和銹渣,確保水質清潔。

(5) 在蒸發冷水泵進口處增配過濾網,防止雜物進入泵及管道并附著殘留在換熱管上,影響換熱效果及換熱管使用壽命。

(6) 在蒸發冷進風口處布置鋼絲網,阻擋楊絮和飛蟲,改善蒸發冷運行環境,以免水質惡化,影響蒸發冷后溫度。

(7) 改造蒸發冷水箱補水,補中水或是補溫度低的濃水。

(8) 加強水質管理,定期分析水質,確保水質合格。

(9) 強化管理和維護循環水加藥裝置。

上述方案既不影響生產,又能做到節能改造,能夠徹底改變蒸發冷換熱管經常泄漏的不利狀況,從而為氨冰機的穩定、高效、經濟運行打下良好的基礎。

4 發明點及創新點

(1) 將無縫橢圓光管改為波節管[4-5]。與橢圓光管相比,波節管的凹凸結構增加了冷熱流體的接觸面積。由于波節管內存在波峰和波谷,強烈擾動管道內外的流體,提高了傳熱管的傳熱系數,同時污垢不易堆積,防止污垢層的形成。

(2) 改配泄壓管線回收氣氨,減少檢修次數,防止物料浪費。

(3) 增加置換和吹掃管道,杜絕檢修后液氨帶水現象,避免氨冷器液位波動,穩定工況。

(4) 在蒸發冷水泵進口處增配過濾網,避免雜物進入水循環系統。

(5) 在蒸發冷進風口布置鋼絲網,阻擋楊絮和飛蟲,改善蒸發冷運行環境,以免水質惡化,影響蒸發冷后溫度。

(6) 強化管理和維護循環水加藥裝置,制定措施并監督落實。

(7) 加強對蒸發冷水質的管理,建立制度臺賬,定期分析,確保水質合格。

5 改造效果

同比2021年與2022年,氨冰機蒸發冷后溫度降低 2～3 K;氨冰機節省蒸汽量為1.5 t/h左右;杜絕蒸發冷列管泄漏檢修,每檢修一次回收液氨約為6 t;氨冰機氨罐壓力小于1.68 MPa(最高操作壓力),沒有開放空泄壓;氨冰機汽輪機排汽溫度降低5 K左右。

6 經濟效果

通過以上改進,不僅保障了一期、二期航天爐裝置的安全環保高效穩定運行,而且節能降耗經濟效果明顯。

(1) 夏季高溫時段,氨罐壓力均在1.68 MPa以下,沒有人為放空,避免了產品氨的浪費。2020年、2021年的8—9月氨罐壓力高,需通過放空維持壓力,每隔6 d需向氨罐補氨1次,每次補氨約8 t。氨罐放空氣不能被完全回收,約一半在現場高點排放,浪費氨約40 t。而2022年8—9月沒有現場排放,即少浪費氨約40 t,按氨單價為3 900元/t計算,共節約15.60萬元。

(2) 改造后,因蒸發冷出口溫度、壓力降低,氨冰機蒸汽消耗量下降,節約蒸汽1.5 t/h,2022年8—9月節約蒸汽2160 t,按4.90 MPa蒸汽成本為200元/t計算,共節約43.20萬元。

(3) 自2021年以來,1#—4#蒸發冷分別檢修9、12、10、11次。據統計,每臺蒸發冷檢修一次,需要排放液氨約為6 t。技改前,檢修泄壓需要對空排放,既浪費又污染環境。技改后,檢修泄壓排放的氨可被完全回收,經濟效益可觀。按氨單價為3 900元計算,共節約98.28萬元。

以上合計節約157.08萬元。

7 結語

通過對蒸發冷列管查漏堵漏、技術改造,穩定了氨冰機蒸發冷的良好運行;由原來的無縫橢圓光管更換為波節管,解決了蒸發冷頻繁泄漏的問題,改善了周邊環境,節約了生產成本。同時,為員工提供了良好的工作環境,為機組長周期經濟穩定運行打下堅實的基礎。