李 明

中海石油化學(xué)有限公司，海南東方 572600

我廠有一套年產(chǎn)45 萬(wàn)噸合成氨裝置，合成塔出口廢熱鍋爐123C1/C2(合成塔廢熱鍋爐/合成塔出口給水預(yù)熱器統(tǒng)稱為123C) 由意大利BELLELL ENERGY S.R.L 公司制造。123C 用于氨生產(chǎn)過(guò)程回收氨合成反應(yīng)熱，同時(shí)生產(chǎn)12.0MPa 的高壓蒸汽。

1 123C 存在的問(wèn)題及原因分析

在2004 年合成氨裝置性能考核時(shí)中發(fā)現(xiàn)，123C2 蒸汽出口溫度為247.5℃，遠(yuǎn)低于292℃（設(shè)計(jì)值），123C1/C2 汽化率只有18%，低于設(shè)計(jì)值24.5%，

合成裝置自2003 年9 月投產(chǎn)以來(lái)，合成塔出口廢熱鍋爐的工藝氣出口溫度高 ，換熱器設(shè)計(jì)熱負(fù)荷為169.66 GJ/h，運(yùn)行時(shí)的熱負(fù)荷為151.27 GJ/h，僅為設(shè)計(jì)值的89.16%。造成裝置噸氨能耗偏高，致使快裝鍋爐的運(yùn)行負(fù)荷高，整個(gè)合成尿素裝置出現(xiàn)蒸汽不平衡。

合成氨裝置兩套廢熱回收鍋爐：合成塔出口廢熱鍋爐和高溫變換爐出口廢熱鍋爐（123C1/C2）均為意大利BELLELL ENERGY S.R.L 公司制造，103C 同樣存在運(yùn)行熱負(fù)荷達(dá)不到設(shè)計(jì)值的問(wèn)題。2004 年5 月，中?；瘜W(xué)、成達(dá)工程公司、KBR、KHI 共同成立了裝置性能考核后遺留問(wèn)題解決小組，負(fù)責(zé)裝置存在問(wèn)題原因查找、問(wèn)題解決方案提出、解決方案實(shí)施辦法、解決方案的設(shè)計(jì)審查、方案實(shí)施材料落實(shí)、施工組織、實(shí)施結(jié)果驗(yàn)收、遺留設(shè)備問(wèn)題商務(wù)談判。103C/123C 表征現(xiàn)象：熱負(fù)荷不達(dá)標(biāo)是聯(lián)合調(diào)查小組要重點(diǎn)解決的問(wèn)題之一。

聯(lián)合調(diào)查組通過(guò)查找對(duì)比設(shè)備制造商BELLELI 公司提供的設(shè)備數(shù)據(jù)，未發(fā)現(xiàn)制造數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的偏離。計(jì)算103C1/C2 熱負(fù)荷，實(shí)際熱負(fù)荷為105.77GJ/h 較設(shè)計(jì)熱負(fù)荷117.49GJ/h 低9.97%。2005 年3 月，在裝置進(jìn)行檢修時(shí)對(duì)變換廢鍋103C1/C2 進(jìn)行了抽芯檢查。調(diào)查發(fā)現(xiàn)：103C1 內(nèi)徑Φ1410mm，設(shè)計(jì)管束外徑Φ1402mm，制造管束外徑Φ1390mm，實(shí)際測(cè)量管束與外殼內(nèi)徑間隙13.334mm，由于管束與外殼間隙超差和缺少管束上下兩端折流板，造成37%流量的工藝氣走旁路，未與鍋爐水換熱。

通過(guò)103C 檢查結(jié)果，調(diào)查小組判斷123C 同樣存在相同的工藝氣走“短路”問(wèn)題。

2 解決方案及實(shí)施

我廠與原設(shè)備制造商討論協(xié)商，決定采用密封隔離的辦法即安裝葉式密封，通過(guò)在123C1/C2 兩臺(tái)換熱器管束上分別安裝徑向及軸向可以彎曲的葉式密封條，減少或調(diào)低工藝氣直接旁路的流量，使合成氣按照要求的路徑流動(dòng)。

用0.1mm 的不銹鋼薄片10 個(gè)疊成每一組后，做成圓環(huán)形和直排型兩種結(jié)構(gòu)，利用管束中穿插的折流板作為固定砧板，按一定距離鉆孔，使用與折流板相同材料作壓板，用螺栓固定，點(diǎn)焊螺母，分別安裝在折流板和入口分布板邊緣，密封折流板、入口分布板與設(shè)備殼體間的間隙，通過(guò)在123C1/C2 兩臺(tái)換熱器管束上分別安裝徑向及軸向可以彎曲的葉式密封條，減少或調(diào)低工藝氣直接旁路的流量，使得工藝氣按照設(shè)計(jì)路徑流動(dòng)延長(zhǎng)工藝氣在管束間的流程。

經(jīng)過(guò)2007 年初到2009 年3 月兩年多的籌備， 2009 年3月裝置全面停車檢修時(shí)，對(duì)123C1/C2 進(jìn)行了加裝葉式密封改造。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)安裝圖

圖2 現(xiàn)場(chǎng)安裝圖

圖3 葉式密封與換熱器殼體縱向密封

圖4 葉式密封與換熱器殼體的水平密封

3 改造效果分析

實(shí)施技術(shù)改造后，在相同負(fù)荷情況下進(jìn)行比較得出：高壓鍋爐給水流量增加12049kg/h； 高壓蒸汽產(chǎn)量增加13688kg/h； 123C2 鍋爐給水預(yù)熱溫度增加44.1℃； 123C1 出口合成氣溫度降低17.25℃； 123C 熱負(fù)荷計(jì)算值為150544055kJ/h，較改造前1466077969kJ/h 增加3936086kJ/h。

本次檢修解決了123C 換熱能力不夠的狀況，改善了管網(wǎng)蒸汽緊張的局面，大修后123C1/C2 熱負(fù)荷148GJ/h，工藝氣出口溫度由改造前 243℃降低到227.4℃（設(shè)計(jì)為231.7℃）。達(dá)到工藝氣與換熱管中的給水充分換熱，增強(qiáng)了換熱效率，提高了廢熱鍋爐的汽化率，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，改造效果顯著。本次改造的成果實(shí)施，對(duì)同類型廢熱鍋爐的改造具有借鑒意義。

[1]姚燁.450Kt/a合成氨裝置原始試車及性能考核.大氮肥，28(4).