趙建華

(江蘇勁力化肥有限責(zé)任公司 江蘇大豐224100)

0 前言

江蘇勁力化肥有限責(zé)任公司2006年投產(chǎn)的120 kt/a合成氨、200 kt/a尿素裝置采用以煤為原料固定層間歇制氣工藝技術(shù)，造氣系統(tǒng)新增了8臺Φ2 650 mm造氣爐(共計16臺)，其中2臺造氣爐吹風(fēng)氣及氨合成系統(tǒng)放空氣回收至原有吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)，仍有6臺造氣爐吹風(fēng)氣、部分氨合成放空氣及弛放氣(三者簡稱廢氣)排空，造成資源浪費。為此，2007年10月投運了1套重風(fēng)型造氣吹風(fēng)氣余熱回收裝置，用于回收這部分氣體。該重風(fēng)型造氣吹風(fēng)氣余熱回收裝置采用上?；ぴO(shè)計院成熟專利技術(shù)，其中余熱鍋爐由鹽城鍋爐制造有限公司設(shè)計、制造、安裝。整套裝置實際投資900萬元，其中212萬元來自2007年中央財政獎勵補助資金。

1 吹風(fēng)氣回收方案

6臺Φ2 650 mm造氣爐分屬2套造氣系統(tǒng)，配套合成氨產(chǎn)量為11.28 t/h，造氣爐系統(tǒng)出口吹風(fēng)氣(260 ℃)總量平均為37 920 m3/h(標(biāo)態(tài))。經(jīng)分析計算,合成系統(tǒng)放空氣通過中空纖維膜提氫及弛放氣通過等壓氨回收處理后，噸氨產(chǎn)生溫度為25 ℃的合成二氣量109 m3(標(biāo)態(tài)) ，即回收處理后的合成二氣量為1 230 m3/h(標(biāo)態(tài))。 吹風(fēng)氣和處理后合成二氣成分見表1。經(jīng)過有關(guān)理論計算，該重風(fēng)型吹風(fēng)氣余熱回收裝置投運后將產(chǎn)生22.2 t/h蒸汽。

表1 吹風(fēng)氣和處理后合成二氣成分(體積分?jǐn)?shù)) %

根據(jù)現(xiàn)有合成氨生產(chǎn)裝置實際情況，決定采用上?；ぴO(shè)計院開發(fā)設(shè)計的新一代重風(fēng)型上燃式蓄熱型燃燒爐，兩股造氣吹風(fēng)氣從燃燒爐上部分別進(jìn)入燃燒爐上層燃燒室，助燃?xì)饧岸物L(fēng)、三次風(fēng)分別從燃燒爐上部兩側(cè)燃燒器切向進(jìn)入，不易著火的低溫吹風(fēng)氣在蓄熱格子磚體的高溫下點燃并安全穩(wěn)定燃燒，足夠的爐內(nèi)停留時間及特殊的燃燒器結(jié)構(gòu)設(shè)計，可保證燃燒效率達(dá)98%以上，同時燃燒爐頂部設(shè)置防爆板，下部錐體插入安全水封，沉降吹風(fēng)氣中所夾帶的粉塵并防爆。

吹風(fēng)氣余熱回收鍋爐選用水管余熱鍋爐，對流管束前5排采用厚壁管，并在煙氣進(jìn)口側(cè)增設(shè)不銹鋼耐磨護(hù)瓦，保證余熱鍋爐長周期穩(wěn)定運行；余熱鍋爐尾部設(shè)置空氣預(yù)熱器預(yù)熱空氣，煙氣溫度進(jìn)一步降至180 ℃以下。

2 工藝流程及主要設(shè)備

2.1 工藝流程

重風(fēng)型造氣吹風(fēng)氣余熱回收裝置工藝流程見圖1。來自合成系統(tǒng)處理后放空氣及弛放氣通過防回火水封及分離器后從燃燒器中心管進(jìn)入燃燒爐內(nèi)燃燒，加熱蓄熱格子磚并維持溫度達(dá)900 ℃以上，向燃燒爐內(nèi)送入造氣系統(tǒng)來的低溫吹風(fēng)氣，在燃燒爐內(nèi)與經(jīng)過空氣預(yù)熱器預(yù)熱后的二次風(fēng)相遇即達(dá)著火溫度，可實現(xiàn)低溫吹風(fēng)氣自然助燃，即非預(yù)混燃燒；產(chǎn)生高溫?zé)煔馔ㄟ^余熱鍋爐與除氧的軟水進(jìn)行換熱，副產(chǎn)1.6 MPa飽和蒸汽送至各用戶。降溫后的煙氣再進(jìn)空氣預(yù)熱器預(yù)熱配風(fēng)空氣，使煙氣溫度下降至180 ℃以下并送入煤球烘干系統(tǒng)，進(jìn)一步利用煙氣余熱，溫度降至80 ℃以下的煙氣通過布袋除塵器處理后經(jīng)引風(fēng)機及煙囪達(dá)標(biāo)排放。

圖1 重風(fēng)造氣吹風(fēng)氣余熱回收裝置工藝流程

2.2 主要設(shè)備

主要設(shè)備參數(shù)見表2。

表2 主要設(shè)備參數(shù)

2.3 裝置設(shè)計特點

(1)采用非預(yù)混燃燒技術(shù)，與傳統(tǒng)預(yù)先混合燃燒工藝相比，既能保證燃燒爐內(nèi)可燃物燃燒完全，又能保證有效控制燃燒爐各部位安全溫度。

(2)非預(yù)混燃燒工況，既不需要為實現(xiàn)預(yù)混而提高吹風(fēng)氣的壓力，也不存在預(yù)混器本身的阻力，為燃燒爐系統(tǒng)低阻力的形成創(chuàng)造基本條件，因而燃燒爐系統(tǒng)本身可不設(shè)引風(fēng)機。

(3)燃燒爐蓄熱格子磚體確保吹風(fēng)氣著火的安全及穩(wěn)定燃燒，并強化燃燒，使燃燒完全，同時利用格子磚體的蓄熱點火作用使低溫吹風(fēng)氣可以不依賴合成二氣額外助燃。

(4)采用上燃式的燃燒方式，即吹風(fēng)氣在燃燒爐內(nèi)上部燃燒、中部蓄熱、下部氣塵分離，使燃燒爐蓄熱功能較強、熱損失小、使用壽命長。

(5)設(shè)置防回火水封，主要起液封作用，以防止燃燒系統(tǒng)高溫氣體倒回可燃?xì)庀到y(tǒng)而發(fā)生爆炸；防爆水封主要起卸壓作用，防止設(shè)備及管路壓力過大時損壞而發(fā)生事故

(6)經(jīng)吹風(fēng)氣余熱回收裝置排出的煙氣用于烘干煤球，進(jìn)一步提高余熱利用效率。

4 運行效果

根據(jù)有關(guān)節(jié)能審核期間測定數(shù)據(jù)，2009年 1-6 月生產(chǎn)1.6 MPa飽和蒸汽87 156 t，按年生產(chǎn)天數(shù)330 d、年固定資產(chǎn)折舊10%、軟水成本 1.3元/t (軟水放余量5%)、用電負(fù)荷120 kW、電價為0.34元/(kW·h)、操作人員年工資福利30 000元/人、裝置定員為4人計，則年生產(chǎn) 1.6 MPa 飽和蒸汽159 786 t；年折舊費為90萬元；軟水用量為167 775 t，年軟水成本為218 108元；年用電量為950 400 kW·h，年需電費為323 136元；年工資福利為120 000元。該裝置生產(chǎn)的蒸汽成本為9.77元/t?，F(xiàn)有循環(huán)流化床鍋爐蒸汽成本120元/t，則年節(jié)約支出1 761萬元，投資回收期僅半年。

該裝置投運至今，除外工段的原因外，一直保持長周期安全穩(wěn)定運行。該裝置實際運行參數(shù)與設(shè)計參數(shù)基本吻合，正?；厥?臺造氣爐吹風(fēng)氣及處理后合成放空氣和弛放氣，燃燒爐蓄熱層溫度穩(wěn)定維持在900 ℃左右，余熱鍋爐平均產(chǎn) 1.6 MPa 飽和蒸汽20.2 t/h，年可節(jié)標(biāo)煤15 109 t，效益相當(dāng)可觀。