董君林,劉明生
(浙江巨化集團(tuán)錦華新材料股份有限公司,浙江 衢州 324004)
巨化集團(tuán)公司下屬的浙江錦華新材料股份有限公司中壓蒸汽年用量為50萬(wàn)t以上,均來(lái)自熱電廠蒸汽管網(wǎng)。該項(xiàng)目實(shí)施后可減少合成氯化氫過(guò)程中的循環(huán)水用量,降低風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵電耗,同時(shí)副產(chǎn)的蒸汽直接用于其他車(chē)間的生產(chǎn)。將氯化氫石墨合成爐產(chǎn)生的熱能進(jìn)行利用,得到副產(chǎn)中壓蒸汽實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。在不可再生能源日益短缺,水、電、蒸汽價(jià)格不斷上漲的形勢(shì)下,利用生產(chǎn)過(guò)程的余熱,將氯化氫石墨爐反應(yīng)熱轉(zhuǎn)化為蒸汽用于生產(chǎn),符合國(guó)家提出的節(jié)能減排要求。
氯化氫發(fā)生工藝流程見(jiàn)圖1。
來(lái)自總管的氯氣、氫氣經(jīng)過(guò)流量調(diào)節(jié)后,進(jìn)入蒸汽爐底部燈頭混合燃燒生成氯化氫氣體,合成的氯化氫氣體,下部經(jīng)石墨冷卻段與循環(huán)水熱交換,上部經(jīng)鍋爐段與軟水熱交換,經(jīng)鍋爐段冷卻后的氯化氫氣體再進(jìn)入上部石墨冷卻段用循環(huán)水進(jìn)一步冷卻至65℃以下,然后,進(jìn)入二冷用冷凍鹽水冷卻至0~-8℃,最后,氯化氫進(jìn)入總管并入分配臺(tái),經(jīng)分配臺(tái)送至制酸系統(tǒng)或其他生產(chǎn)裝置。
來(lái)自外車(chē)間的軟水進(jìn)入軟水槽,經(jīng)軟水泵加壓送至汽包,汽包內(nèi)的軟水通過(guò)下降管經(jīng)蒸汽預(yù)熱器,進(jìn)入蒸汽爐鍋爐段與氯化氫氣體熱交換,軟水吸收熱量,部分汽化成蒸汽匯集進(jìn)入汽包,汽包內(nèi)蒸汽經(jīng)調(diào)節(jié)閥減壓后并入蒸汽管網(wǎng)或送至專(zhuān)用用戶(hù)管網(wǎng)。
該項(xiàng)目擬將生產(chǎn)能力?。?0 t/d)、設(shè)備投用率極低的6#氯化氫合成爐拆除,騰出的位置布置產(chǎn)能為120 t/d的副產(chǎn)蒸汽氯化氫石墨合成爐,利用原有的廠房設(shè)施適當(dāng)加以加固改造,布置蒸汽包等設(shè)備。6#爐騰出的儀表檢測(cè)點(diǎn)等DCS控制系統(tǒng)供副產(chǎn)蒸汽爐使用,副產(chǎn)蒸汽爐采用自動(dòng)點(diǎn)火方案,DCS系統(tǒng)不足部分增加配置。
圖1 氯化氫發(fā)生工藝流程示意圖
(1)公用系統(tǒng)
a.水、氣(汽)
本項(xiàng)目不直接消耗工業(yè)水,采用循環(huán)水冷卻,最大用量約250 m3/h,可由氯化氫合成循環(huán)水裝置提供。產(chǎn)蒸汽所使用軟水,最大用量約10 m3/h,由該公司三車(chē)間提供。開(kāi)車(chē)時(shí)使用少量蒸汽預(yù)熱合成爐鍋爐段,用量可忽略不計(jì)。
b.電力供應(yīng)
軟水泵2臺(tái),總功率約50 kW,現(xiàn)有氯化氫合成配電室可滿(mǎn)足用電要求。
c.DCS控制系統(tǒng)
6#石墨合成爐退出后,現(xiàn)有DCS控制系統(tǒng)已不能滿(mǎn)足新上合成爐的控制要求,需擴(kuò)容。
(2)主要設(shè)備
主要設(shè)備見(jiàn)表1。
(3)安全與環(huán)境保護(hù)
副產(chǎn)蒸汽氯化氫石墨合成爐主體仍為氯化氫合成爐,與原有氯化氫合成爐的安全裝置一致,設(shè)置相關(guān)火焰熄滅連鎖、氫氣壓力低連鎖、氫氯配比連鎖等較完善的安全連鎖裝置,并實(shí)施安全可靠的自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)。在鍋爐系統(tǒng)設(shè)置安全放空系統(tǒng),并設(shè)置水位低保護(hù)合成爐連鎖保護(hù)等安全連鎖裝置。
表1 主要設(shè)備表 臺(tái)
本項(xiàng)目不產(chǎn)生環(huán)境污染。
(4)效益估算
按1 t氯化氫副產(chǎn)0.7 t中壓蒸汽,氯化氫產(chǎn)能為120 t/d,年生產(chǎn)330天,1 t中壓蒸汽150元(不含稅)計(jì),年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益:0.7×120×330×150=415.8(萬(wàn)元)。
投資回收期為:450÷415.8=1.08(年)。
(1)關(guān)閉:汽包上面的飽和蒸汽出口閥、放空手動(dòng)閥、2個(gè)備用口閥門(mén)。
(2)開(kāi)啟軟水泵進(jìn)出口閥、汽包壓力表根部閥;汽包安全閥處于工作狀態(tài)、汽包水位計(jì)投用(汽、水閥開(kāi)啟)。
(3)汽包連續(xù)排污一次閥開(kāi)啟,二次閥關(guān)閉;汽包連續(xù)排污爐水取樣閥關(guān)閉,間斷排污爐水取樣閥開(kāi)啟。
(4)汽包間斷排污一次閥開(kāi)啟,二次閥關(guān)閉。
(1)確認(rèn)汽包軟水上水閥關(guān)閉,打開(kāi)軟水泵。
(2)微開(kāi)汽包上水閥,向汽包上水;手動(dòng)控制汽包上水,保持水位正常;在上水過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)泄漏,及時(shí)處理。
(3)使用軟水泵出口手動(dòng)閥控制上水流量,冬季≤15 t/h;夏季≤20 t/h。
(4)當(dāng)間斷排污爐水取樣閥看見(jiàn)水后停止上水,降低給水壓力,關(guān)閉爐水取樣閥,關(guān)閉軟水進(jìn)口氣動(dòng)閥。
(1)檢查確認(rèn)汽包上的壓力表指示正常,緩慢開(kāi)啟汽包軟水進(jìn)口閥,控制升壓速度≤0.3 MPa/min。
(2)當(dāng)汽包壓力表指示達(dá)到1.0 MPa時(shí),關(guān)閉軟水進(jìn)口閥,檢查汽包承壓部件及蒸汽爐鍋爐段有無(wú)泄漏,如果發(fā)現(xiàn)有泄漏,應(yīng)進(jìn)行泄壓處理。
(3)開(kāi)啟汽包軟水進(jìn)口閥,以≤0.3 MPa/min的升壓速度將汽包壓力升到工作壓力,關(guān)閉汽包軟水進(jìn)口閥,停止汽包上水。注意加強(qiáng)壓力監(jiān)測(cè),做好超壓后的泄壓準(zhǔn)備。
(4)確認(rèn)汽包停止上水后,5 min內(nèi)壓力下降≤0.2 MPa;維持汽包壓力,檢查漏點(diǎn)及濕潤(rùn)現(xiàn)象。
(1)確認(rèn)鍋爐水壓試驗(yàn)合格后,關(guān)閉汽包水位計(jì)汽、水閥門(mén),拆除水位計(jì)、安全閥。
(2)緩慢微開(kāi)上水閥,以≤0.1 MPa/min的速度將汽包壓力升至1.25倍的工作壓力,維持5 min,注意加強(qiáng)壓力監(jiān)視,做好超壓后的泄壓準(zhǔn)備。
(3)關(guān)閉鍋爐汽包軟水進(jìn)口閥,開(kāi)啟連續(xù)排污二次閥,將汽包壓力緩慢降至工作壓力。
(4)對(duì)鍋爐系統(tǒng)各承壓部件進(jìn)行檢查,受壓元件金屬壁和焊縫上應(yīng)無(wú)水珠和水霧,脹口不滴水珠,目測(cè)無(wú)殘余變形。
(1)打開(kāi)汽包水位計(jì)汽、水閥門(mén),水位計(jì)投用。(2)打開(kāi)汽包間斷排污閥進(jìn)行排水。
(3)在汽包水位計(jì)見(jiàn)水后,注意觀察液位高度,控制汽包水位降至40%處。
(4)打開(kāi)軟水進(jìn)預(yù)熱器排水閥,排凈鍋爐系統(tǒng)內(nèi)的水。
(5)確認(rèn)水壓試驗(yàn)合格后,聯(lián)系保運(yùn)封閉鍋爐人孔。
(1)應(yīng)認(rèn)真檢查壓力表的投用情況。
(2)確保閥門(mén)靈活好用,如果是氣動(dòng)閥,要保證氣源可靠,壓力充足。
(3)試驗(yàn)過(guò)程中,要由專(zhuān)業(yè)人員指揮,專(zhuān)人負(fù)責(zé)升壓速度控制。
(4)起壓后,應(yīng)關(guān)小進(jìn)水閥,并控制升壓速度為≤0.3 MPa/min。
(5)升壓到汽包正常工作壓力的70%時(shí),應(yīng)放慢升壓速度,并做好防超壓的安全措施。
(1)在試驗(yàn)壓力下保持5 min,壓力下降不超過(guò)規(guī)定值。
(2)在承壓元件金屬壁和焊縫上,沒(méi)有水珠或水霧。(3)降到工作壓力后,脹口和鉚縫處不漏水珠。(4)水壓試驗(yàn)后,承壓元件沒(méi)有發(fā)現(xiàn)殘余變形。
(1)在升壓過(guò)程中,應(yīng)停止?fàn)t本體內(nèi)、外的一切檢修作業(yè),升壓前,必須檢查爐內(nèi)是否有人,確認(rèn)無(wú)誤后方可進(jìn)行升壓操作。
(2)升壓、降壓的速度一般不超過(guò)≤0.3 MPa/min;升到1.25倍工作壓力的速度為0.1 MPa/min。
(3)試壓過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)承壓部件有滲漏現(xiàn)象,且水壓還在繼續(xù)上升時(shí),檢查人員不得靠近滲漏點(diǎn),待停止升壓后,滲漏沒(méi)有擴(kuò)展,方可進(jìn)行仔細(xì)檢查。
(4)進(jìn)行超水壓試驗(yàn)時(shí),在保持試驗(yàn)壓力確認(rèn)5 min內(nèi),不準(zhǔn)進(jìn)行任何檢查工作,待壓力降到工作壓力后,方可進(jìn)行全面檢查。
(5)超水壓試驗(yàn)時(shí),應(yīng)將安全閥、水位計(jì)拆除,以免損壞。
蒸汽爐試車(chē)前或長(zhǎng)期停車(chē)后再開(kāi)車(chē)前,需要清洗、煮爐,除去蒸汽爐鍋爐系統(tǒng)設(shè)備、管道內(nèi)的鐵銹、油脂、污垢和堿性氧化物。防止鍋爐設(shè)備、管道因受熱面過(guò)熱而氧化或腐蝕。因此,用堿性磷酸鈉煮爐,蒸煮可在鍋爐系統(tǒng)設(shè)備、管道內(nèi)形成磷酸鐵保護(hù)涂層,保護(hù)設(shè)備、管道。
鍋爐水:4.5 m3;
15%水合肼:0.5 L;
商品磷酸鈉:2.5 kg;
氫氧化鈉:5 kg。
煮爐操作前必須進(jìn)行清洗,爐水從預(yù)熱器底部排凈閥和汽包排污閥排出,以吹除焊渣等雜質(zhì)。
(1)煮爐準(zhǔn)備
a.檢查鍋爐汽包水位計(jì)完好、準(zhǔn)確,軟水進(jìn)汽包調(diào)節(jié)閥完好,汽包排空管、放空閥完好,安全閥校驗(yàn)完好并定壓。
b.檢查預(yù)熱器完好,預(yù)熱器加熱蒸汽調(diào)節(jié)閥靈活好用,鍋爐段底部溫度顯示準(zhǔn)確。
c.軟水槽清洗干凈,液位計(jì)指示準(zhǔn)確,軟水泵完好,泵進(jìn)出口閥開(kāi)關(guān)良好。
d.與送軟水6 m3至貯槽。
e.打開(kāi)汽包放空閥,打開(kāi)軟水進(jìn)汽包調(diào)節(jié)閥,開(kāi)啟軟水泵將4.5 m3軟水打入汽包,加軟水后,停軟水泵,并補(bǔ)充軟水槽水位。
f.打開(kāi)汽包頂部預(yù)留閥門(mén)將煮爐藥劑(水合肼、商品磷酸鈉、氫氧化鈉)依次加入汽包中,然后,封住人孔蓋。
g.排出預(yù)熱器冷凝水,檢查鍋爐系統(tǒng)壓力表完好,并準(zhǔn)備記錄。
(2)煮爐
a.打開(kāi)預(yù)熱器蒸汽加熱閥,通過(guò)預(yù)熱器加熱,使?fàn)t水循環(huán),當(dāng)蒸汽系統(tǒng)溫度達(dá)到100℃時(shí),有蒸汽由汽包放空管排出,放空5 min后,關(guān)閉放空閥。開(kāi)啟軟水泵,補(bǔ)充給水,保持水位。
b.當(dāng)汽包蒸汽壓力為0.20~0.30 MPa時(shí),保持6 h,然后,通過(guò)打開(kāi)汽包連續(xù)排污閥,使壓力降至0.10~0.20 MPa,再小心打開(kāi)汽包至排污罐的手動(dòng)排污閥,把爐水排至槽車(chē),爐水通過(guò)槽車(chē)運(yùn)至清污分流C類(lèi)池排放。
c.當(dāng)鍋爐壓力降至0.10~0.20 MPa時(shí),可開(kāi)始按上述步驟第二次煮爐。
d.二次煮爐結(jié)束后,放凈鍋爐水,清除所有泥狀沉積物,檢查內(nèi)部涂層合格后可進(jìn)軟水進(jìn)行下一步開(kāi)車(chē)操作。
e.在煮爐的同時(shí),調(diào)校鍋爐系統(tǒng)的儀表、調(diào)節(jié)閥、液位計(jì)等。
(3)煮爐完畢,用管網(wǎng)蒸汽倒入對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行試壓、試漏,合格后,關(guān)閉蒸汽系統(tǒng)所有手動(dòng)閥及氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
(4)慢慢打開(kāi)低壓蒸汽管網(wǎng)留頭閥門(mén),并確認(rèn)關(guān)閉疏水器旁路閥,打開(kāi)疏水器主路閥,將蒸汽外管預(yù)熱20 min以上。
(5)將軟水槽液位加至50%~80%;稍稍打開(kāi)汽包放空閥。
(6)啟動(dòng)軟水泵,確認(rèn)出口壓力≥1.3 MPa,打開(kāi)軟水進(jìn)汽包調(diào)節(jié)閥,使汽包的液位在35%左右,停軟水泵。
(7)開(kāi)預(yù)熱器加熱蒸汽調(diào)節(jié)閥前的手動(dòng)閥,放掉預(yù)熱器蒸汽冷凝水。打開(kāi)預(yù)熱器加熱蒸汽調(diào)節(jié)閥,開(kāi)始加熱汽包的軟水。
(8)鍋爐段底部溫度達(dá)到110~120℃,汽包壓力達(dá)到0.05~0.1 MPa時(shí),蒸汽系統(tǒng)內(nèi)氧氣排放完畢,關(guān)閉汽包放空閥。
(9)鍋爐段底部溫度溫度升到130℃時(shí),蒸汽爐鍋爐系統(tǒng)開(kāi)車(chē)前準(zhǔn)備完畢,開(kāi)啟軟水泵。
(10)調(diào)節(jié)軟水進(jìn)汽包調(diào)節(jié)閥,當(dāng)汽包水位高于60%時(shí),微開(kāi)汽包連續(xù)排污閥,將爐水排入排污罐。液位穩(wěn)定至50%后,軟水進(jìn)汽包調(diào)節(jié)閥投入自動(dòng)。并將蒸汽壓力高、汽包水位低連鎖投用。
(1)DCS操作工打開(kāi)合成爐流程圖,點(diǎn)擊“運(yùn)行”按鈕,并點(diǎn)擊“點(diǎn)火確認(rèn)”按鈕。
(2)現(xiàn)場(chǎng)操作工接到點(diǎn)爐通知后,待現(xiàn)場(chǎng)“允許點(diǎn)火”指示燈亮后,按下“開(kāi)始點(diǎn)火”按鈕,點(diǎn)火程序自動(dòng)控制整個(gè)點(diǎn)火過(guò)程,點(diǎn)火成功后,“點(diǎn)火成功”燈亮。
(3)如點(diǎn)火失敗,則“點(diǎn)火失敗”燈亮,需分析原因。
(4)點(diǎn)火成功后,調(diào)節(jié)氫氣調(diào)節(jié)閥開(kāi)度,提高氫氣流量。注意觀察火焰顏色變化,保持火焰為蒼白后。
(6)分析氯化氫純度達(dá)到85%左右,適當(dāng)關(guān)小水流泵準(zhǔn)備切換氯化氫進(jìn)系統(tǒng)。
(7)關(guān)閉水流泵。當(dāng)鍋爐段底部溫度超過(guò)140℃時(shí),打開(kāi)汽包放空閥2 min,以排出蒸汽系統(tǒng)的空氣和氧氣。
(8)調(diào)節(jié)出汽包蒸汽調(diào)節(jié)閥,使汽包蒸汽壓力控制為0.50~0.60 MPa,壓力穩(wěn)定后,出汽包蒸汽調(diào)節(jié)閥投入自動(dòng)。
(9)調(diào)節(jié)循環(huán)水流量,使氯化氫出口溫度≤65℃。設(shè)定鍋爐段底部溫度為170℃,預(yù)熱器加熱蒸汽調(diào)節(jié)閥投入自動(dòng)。
(10)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一次全面的檢查,正常后,按氯、氫配比,慢慢提量至所需范圍,按下蒸汽爐運(yùn)行指示按鈕,通知相關(guān)工序。
在副產(chǎn)蒸汽氯化氫石墨合成爐在試運(yùn)行的基礎(chǔ)上,將運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行了相應(yīng)的整改,增設(shè)了蒸汽混合器。經(jīng)試壓、試漏、吹掃合格后,于7月20日15:45點(diǎn)爐投用產(chǎn)氯化氫,17:00,關(guān)閉汽包放空閥蒸汽并網(wǎng),至8月19日14:00共產(chǎn)蒸汽929 t。
在運(yùn)行期間,蒸汽爐產(chǎn)生的氯化氫氣體送PVC裝置生產(chǎn),最大氯化氫量達(dá)到 2 000 Nm3/h,石墨爐氯氣流量為503~1 000 Nm3/h,氫氣流量為651~1 300 Nm3/h。
7月25日大夜班巡檢發(fā)現(xiàn)用于電視監(jiān)測(cè)的1只玻璃視鏡裂,于 2:00,停下處理,更換后,于10:45重新點(diǎn)爐投運(yùn)。
8月8日9:45,因點(diǎn)火裝置滲漏停爐檢修,檢修后,于當(dāng)天17:45重新點(diǎn)爐投用。
8月12日9:09,發(fā)現(xiàn)蒸汽爐鍋爐段與石磨段連接處有三氯化鐵結(jié)晶物,停爐檢修,更換墊片后,于8月17日10:50點(diǎn)爐投用;11:50,蒸汽并網(wǎng)。
8月18日10:45左右,DCS操作室出現(xiàn)火焰熄滅誤報(bào)警;11:22,蒸汽爐因火焰熄滅連鎖;17:45,點(diǎn)爐投用;至19日14:00時(shí),火焰熄滅誤連鎖,原因待查,蒸汽爐火焰連鎖未投用。
運(yùn)行期間,蒸汽爐使用的原料氣由離子膜車(chē)間供應(yīng)。氯氣因有其他系統(tǒng)廢氣并入偶有波動(dòng),氫氣壓力比較穩(wěn)定,未出現(xiàn)異常波動(dòng)情況,氯氣壓力為0.207~0.280 MPa,氫氣壓力為0.086~0.090 MPa。
運(yùn)行期間使用2臺(tái)石墨冷卻器,出石墨冷卻器溫度初期-8~3℃,出現(xiàn)溫度偏高,系因2臺(tái)石墨冷卻器氯化氫分配不均,總的出口溫度達(dá)到指標(biāo)要求。由于產(chǎn)能為滿(mǎn)負(fù)荷的60%,還需要在滿(mǎn)負(fù)荷測(cè)試時(shí)進(jìn)一步了解現(xiàn)有石墨冷卻器降溫效果。
運(yùn)行期間蒸汽爐的冷卻水用直通水,流量為100~170 m3/h,出一冷氯化氫溫度為24.5~27.9℃,符合工藝控制指標(biāo)要求≤65℃,因負(fù)荷不高,估計(jì)直通冷卻水量為50 m3/h即可滿(mǎn)足需要。
產(chǎn)出蒸汽并入低壓蒸汽網(wǎng),管網(wǎng)壓力為0.49MPa左右,運(yùn)行期間,汽包壓力按0.64 MPa控制,實(shí)際壓力為0.608~0.709 MPa,蒸汽溫度為163~169℃,蒸汽流量為0.8~1.9 t/h。平均生產(chǎn)1 t氯化氫產(chǎn)出0.65 t左右蒸汽。
軟水槽液位需要定期補(bǔ)充,初期負(fù)荷低,軟水間斷補(bǔ)充,生產(chǎn)負(fù)荷提升后,至50%負(fù)荷,計(jì)控中心調(diào)整相關(guān)氣動(dòng)閥PID參數(shù)后,汽包軟水連續(xù)穩(wěn)定補(bǔ)充,汽包水位、壓力較穩(wěn)定。
原料水為PVC車(chē)間提供的軟水,符合指標(biāo)要求。
爐水總堿度為0.54~1.87 mmol/L,低于指標(biāo)值,估計(jì)是煮爐時(shí)加的藥水在第二次運(yùn)行時(shí)有流失。爐水pH值為8.6~10.5,略偏低,原因與總堿度低的原因一樣。2個(gè)指標(biāo)的需跟蹤觀察。
從7月20日第一次化工投料到8月19日正式點(diǎn)火5次,均一次成功。
由于6#蒸汽爐的氣動(dòng)閥及孔板流量計(jì)都從10#石墨爐移位過(guò)來(lái)使用,在運(yùn)行期間,氯氣流量提至1 200 Nm3/h時(shí)就很難操作,流量波動(dòng)很大。8月15日,將氯氣管道從DN80改為DN125,換及孔板流量計(jì)更氯氣調(diào)節(jié)閥。
8月18日,對(duì)蒸汽爐進(jìn)行提量測(cè)試,氯氣流量、氫氣流量分別提至1 500 Nm3/h、1 900 Nm3/h;氯氣壓力、氫氣壓力分別提至0.215 MPa、0.087 MPa。
在運(yùn)行期間二次對(duì)蒸汽爐汽包進(jìn)行提壓測(cè)試,汽包壓力從0.633 MPa提至1.35 MPa左右;蒸汽溫度從165℃升至198℃。
通過(guò)合成氯化氫余熱副產(chǎn)中壓蒸汽項(xiàng)目的實(shí)施,在6#氯化氫合成爐位置上布置副產(chǎn)蒸汽氯化氫合成爐,運(yùn)行結(jié)果表明,既可提高氯化氫合成老裝置產(chǎn)能,又可副產(chǎn)蒸汽用于其他車(chē)間的生產(chǎn),還降低了氯化氫合成循環(huán)水用量及電耗等生產(chǎn)成本。