2010年第31卷第6期氮肥技術(shù)19循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)改造王奉軍許志明(山西天澤煤化工集團(tuán)股份公司晉城048026)摘要簡要介紹合成氨系統(tǒng)擴(kuò)產(chǎn)后循環(huán)水系統(tǒng)存在的問題及改造前后的運(yùn)行情況比較。關(guān)鍵詞循環(huán)水節(jié)能降耗改造概述凈化度下降、冰機(jī)負(fù)荷重等許多問題,尤其在夏山西天澤煤化工集團(tuán)股份公司化工廠前身季，直接造成合成氨產(chǎn)量下降和生產(chǎn)成本的升為中國人民解放軍第6013工廠。1999 年被兼并高。經(jīng)過認(rèn)真分析原因并對(duì)全系統(tǒng)循環(huán)水量進(jìn)行后，經(jīng)多次擴(kuò)產(chǎn)改造，目前合成氨產(chǎn)能已達(dá)到了平衡計(jì)算,認(rèn)為主要是循環(huán)水系統(tǒng)前后改造所300kt/ao該廠的改造是在原有15 kt/a合成氨基礎(chǔ)配冷水泵揚(yáng)程不一,水泵效率下降;擴(kuò)產(chǎn)后,循環(huán).上進(jìn)行的，主要進(jìn)行了3次大的改造,分別為水量增加,管網(wǎng)阻力增大;無壓回水(熱水)量增2002年9月合成氨裝置擴(kuò)產(chǎn)至120k/a;2003年加,冷卻塔配置不平衡;脫碳和合成工段冷卻水底擴(kuò)產(chǎn)至180k/a,并配套建有300kt/a大顆粒尿量不足等原因造成的。2010年4月我們對(duì)循環(huán)水素; 2009年10月擴(kuò)產(chǎn)至300kt/ao先后淘汰了變系統(tǒng)進(jìn)行了改造,7月.8月份日產(chǎn)合成氨基本穩(wěn)壓吸附脫碳、銅洗精煉及0.8MPa全低變等落后定在850 ~ 910t左右,改造取得了較好的效果。工藝,采用了碳丙脫碳、醇烴化雙甲及2.7MPa全1全廠 合成氨裝置主要工藝及設(shè)備配置情況低溫變換等先進(jìn)工藝,生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大,各項(xiàng)全廠合成氨裝置主要工藝及設(shè)備配置情況綜合能耗指標(biāo)及生產(chǎn)成本大幅下降。但同時(shí)全系見表1。統(tǒng)也暴露出如合成原料氣溫度高、碳丙液溫度高表1合成氨裝置主要工藝及設(shè)備配置情況表工段數(shù)量主要工藝主要設(shè)備主要設(shè)備規(guī)格名稱(臺(tái))02 650mm1造氣固定床間歇制氣煤氣發(fā)生爐02 800mm變換0.8MPa全低溫變換變換爐05 4005000 x 23076mm2.7MPa全低溫變換03 800 x 22795mm脫碳碳丙液脫碳吸收塔03 200 x 44190mm26MD32- -180/3209壓縮.往復(fù)活塞式壓縮壓縮機(jī)6MD20 -110/320醇化塔02 00mm醇烴化15.0MPa醇烴化烴化塔01 800mm合成30MPa高壓法氨合成合成塔01 600mm(內(nèi)件MJD)01 400mm200萬keal/h冷凍氨冷螺桿冷凍機(jī)中國煤化工4循環(huán)水逆流通風(fēng)冷卻塔HYHCNMHG-6座注:1keal=4.1868kJ(下同)20，氨肥技術(shù)2010年第31卷2改造前生產(chǎn) 系統(tǒng)存在的主要問題各工段所需循環(huán)水量見表4。(1)循環(huán)水管網(wǎng)阻力增大,總管壓力增高,水表4產(chǎn)1000 合成氨裝置循環(huán)水平衡表泵效率下降,8臺(tái)冷水泵全開仍不能滿足工藝要工段名稱消耗定額循環(huán)水量回水情況(m'h氨) (m/h)求;(2)擴(kuò)產(chǎn)后合成、雙甲工段所需冷卻水量增變換15.4642有壓回水加,無壓回水(熱水)量增加。原有1臺(tái)2 00m/h脫碳59.52479有 壓回水其中:有壓回水3241mr)h,冷卻塔遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足新增熱水的冷卻需要,造成壓縮89.13721無壓回水480m/h。冷水溫度升高;因熱水泵出口總管和冷卻塔配置醇烴化48.02000無壓回水能力不足,全開3臺(tái)熱水泵,仍無法平衡水量,造氨合成40.01667無壓回水成熱水池溢流,旁濾器不能正常反洗,循環(huán)水濁冷凍3125有壓回水度高、水質(zhì)差,換熱器易堵、換熱效果差等問題。氨回收1.25(無壓回水為避免熱水池溢流，合成工段被迫減少冷卻水計(jì)其中:有壓回水9 487m/n,13684無壓回水 4197m)h量,造成循環(huán)氣溫度高,氨冷器負(fù)荷大,進(jìn)而造成注:消耗定額摘自某設(shè)計(jì)院為我公司化工廠2003年冰機(jī)負(fù)荷重;(3)擴(kuò)產(chǎn)后,脫碳工段凈化氣CO2含量超指技改項(xiàng)目編制的《年產(chǎn)180kt合成氨300kt大顆粒尿素技標(biāo)(其體積分?jǐn)?shù)指標(biāo)為≤0.5%)，氣溫高時(shí)達(dá)到改項(xiàng)目可行性研究報(bào)告》。1.8% ,造成雙甲工段H2損失增加,合成氨產(chǎn)量減從平衡表中可以看出,總循環(huán)水量超出冷卻塔處理能力1 684m/h(冷卻塔處理能力為12 0003存在問題的原 因分析m?h),無壓回水總量超出單臺(tái)冷卻塔處理能力13.1 管網(wǎng)阻力增大、水泵效率 下降原因分析倍多,由此可見出現(xiàn)上述問題就不足為奇了。因合成氨裝置分期實(shí)施擴(kuò)產(chǎn)改造,循環(huán)水量3.3脫碳凈化氣 CO2含量超標(biāo)原因分析增加,造成管網(wǎng)系統(tǒng)阻力增大;循環(huán)水系統(tǒng)冷水由于擴(kuò)產(chǎn)后,熱水量大幅增加,冷卻熱水的泵前后選型不同(2002 年改造時(shí)所選水泵揚(yáng)程冷卻塔配置不夠,造成循環(huán)冷水溫度升高,碳丙低,流量小;2003年改造時(shí)所選水泵揚(yáng)程高,流量液溫度降不下來;加上脫碳工段原設(shè)計(jì)滿量為大,具體參數(shù)見表2),造成一期水泵出力率降低,240kt/a合成氨,系統(tǒng)已超負(fù)荷運(yùn)行,接近極限，因電流減少。管網(wǎng)壓力及水泵電流變化情況見表3。此造成CO2嚴(yán)重超標(biāo)。表2循環(huán)水系統(tǒng)水泵參數(shù)表4技術(shù)改造措施通過以上分析,采取了以下技改措施。設(shè)備名稱.技術(shù)參數(shù)數(shù)量(臺(tái))(1)按回水壓力將循環(huán)水系統(tǒng)分為有壓回水冷水泵DQ=1 746m/h,H=27m4和無壓回水兩個(gè)供水系統(tǒng)，有壓系統(tǒng)供變換脫冷水泵.Q=2 020mY/h,H=35m碳工段和9臺(tái)6MD32-180/320壓縮機(jī),無壓系統(tǒng)熱水泵Q=1 746m/hn,H=17m供醇烴化、氨合成工段和3臺(tái)6MD20-110/320壓注:①2002年改造配置;②2003年改造配置縮機(jī)。無壓系統(tǒng)新增一根 DN600mm的上水管至裹3管網(wǎng)壓力及水泵電流變化情況合成工段。分開后揚(yáng)程低的水泵供無壓回水系統(tǒng)，揚(yáng)程高的泵供有壓回水系統(tǒng),這樣可解決因水泵電流(A)冷卻上水循環(huán)水全系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間130總管壓力開泵數(shù)(臺(tái))水泵揚(yáng)程不- -所造成的水泵出力下降的問題。(2)重新分配冷卻塔,有壓回水系統(tǒng)4座,無2004 -02-02 343600.33壓回水系統(tǒng)2座,并增加一根DN600mm的熱水2004-02-03 320 3400.37泵出水總管,- -方面平衡了新增熱水量的冷卻需2004-02-04 300 3200.40要,還可降低管道阻力。注:1*.30水泵均為2002年改造配置中國煤化工的4臺(tái)列管式3.2擴(kuò)產(chǎn)后合成氨系統(tǒng)循環(huán)水量平 衡分析換熱=w的蒸發(fā)式冷按合成氨裝置日產(chǎn)1 000t氨(醇)進(jìn)行計(jì)算,凝器:YHL CNMH Gk量2500mh,第6期王奉軍等:循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能降耗技術(shù)改造減輕有壓回水系統(tǒng)冷卻塔能力不足的問題。回水管就近接至有壓回水系統(tǒng)的主管道,解決供(4)對(duì)原有循環(huán)水管網(wǎng)進(jìn)行改造,降低管道脫碳和變換工段主回水管道(DN600mm)偏小的阻力。將脫碳工段擴(kuò)產(chǎn)后新增兩臺(tái)水冷器的冷卻問題。.水管直接碰至主管道上,增加水冷器的過水量并5改造前 、后的運(yùn)行情況比較(見表5)降低阻力;同時(shí)利用原供銅洗裝置DN200mm的從表中可以看出，改造后取得了較好的效表5改造前、后運(yùn)行情況比較D項(xiàng)目改造前改造后無壓:0.33水泵出口壓力(MPa)0.45有壓:0.36 ,循環(huán)水上水溫度(C)改造后比改造前.上水溫度下降2-4碳丙液溫度(C)改造后比改造前碳丙液溫度下降2-4旁濾器使用不能正常反洗可以正常反洗循環(huán)水中SS(mg/L)>20<20脫碳CO2合格率(%)09%冷水泵運(yùn)行數(shù)(臺(tái))6(有壓系統(tǒng)4,無壓系統(tǒng)2)熱水泵運(yùn)行數(shù)(臺(tái))2冷凍機(jī)運(yùn)行數(shù)(臺(tái)用4大2小.3大合成氨產(chǎn)量(vA)800-860860-930注:①上述參數(shù)均為合成氨裝置夏季正常滿負(fù)荷運(yùn)行狀況下的參數(shù)。②大機(jī):200萬kcal/h,小機(jī):50萬keal/h。果。少,同時(shí)降低了生產(chǎn)成本。.(1)水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)減少,出口壓力明顯降低，6經(jīng)濟(jì)效益分析水泵效率提高,電耗降低;通過此次循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能降耗技術(shù)改造，(2)夏季循環(huán)水溫度明顯降低,提高了脫碳一方面降低了動(dòng)力消耗,粗略計(jì)算,每年可節(jié)約工段和壓縮工段水冷器的換熱效果, CO2的凈化用電6912 000度,節(jié)省電費(fèi)259.2 萬元;另一方度合格率(其體積分?jǐn)?shù)≤0.5%為合格)大幅提高，面CO2凈化度的提高，降低了合成原料氣H2的原料氣溫度也明顯降低，綜合能耗進(jìn)-步降低;損耗,按年產(chǎn)300kt合成氨計(jì)算,CO2的體積分?jǐn)?shù)(3)無壓回水(熱水)得到平衡,杜絕了熱水每降低0.5%,年可增產(chǎn)合成氨6600t,少產(chǎn)甲醇池溢流現(xiàn)象;旁濾器能夠正常反洗,循環(huán)水水質(zhì)6 210t,少耗蒸汽432t;同時(shí)提高了合成氨裝置夏得到明顯改善,水冷器進(jìn)出水溫差增大,降低了季開工率,每年增產(chǎn)合成氨600t,新增利潤150水冷器的污堵率,減少了水冷器的清洗頻率;萬元,經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。(4)冷凍機(jī)負(fù)荷明顯降低,降低了電耗;(收稿日期:2010-10-26)(5)夏季合成氨裝置產(chǎn)能提高,綜合能耗減歡迎刊登告中國化工YHCNMHG