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        合成氨生產(chǎn)造氣工段能耗分析與節(jié)能途徑探究

        2018-11-26 09:47:50常守東
        山東工業(yè)技術(shù) 2018年20期

        常守東

        摘 要:針對(duì)合成氨生產(chǎn)造氣工段能耗分析與節(jié)能途徑,結(jié)合理論實(shí)踐,在分析合成氨生產(chǎn)造氣工段主要能耗的基礎(chǔ)上,分析了實(shí)現(xiàn)節(jié)能的主要途徑。得出采用蒸汽驅(qū)動(dòng)空氣鼓風(fēng)機(jī)、應(yīng)用自動(dòng)加煤技術(shù)和自動(dòng)出渣技術(shù)、應(yīng)用專用高效爐箅、應(yīng)用過(guò)熱蒸汽入爐制氣技術(shù)降低合成氨生產(chǎn)造氣工段能耗,提高經(jīng)濟(jì)效益關(guān)鍵的結(jié)論,希望對(duì)相關(guān)單位有一定幫助。

        關(guān)鍵詞:合成氨;生產(chǎn)造氣工段;能耗分析;節(jié)能途徑

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.027

        1 合成氨生產(chǎn)造氣工段能耗分析

        目前我國(guó)絕大多數(shù)企業(yè)在合成氨操作中,以煤為主要原料。合成氨的能耗普遍在58.62GJ/t以上,大約是理論能耗21.27GJ/t的2.8倍左右,和美國(guó)的24.36GJ/t,德國(guó)18.97GJ/t相比具有非常大的節(jié)能潛力。而合成氨廠能耗最大的物料為原料煤,僅僅原料煤一項(xiàng),就占據(jù)合成氨總能耗的60%以上,原料煤的采購(gòu)成本占合成氨總成本的45.6%左右。因此,如果可以通過(guò)一系列科學(xué)先進(jìn)措施和技術(shù)來(lái)降低原料煤的損耗量,既能有效減低能耗,還能大幅度降低合成氨的成本。

        2 合成氨生產(chǎn)造氣工段節(jié)能途徑分析

        (1)采用蒸汽驅(qū)動(dòng)空氣鼓風(fēng)機(jī)。通過(guò)蒸汽透平的方法來(lái)取代傳統(tǒng)電機(jī)來(lái)推動(dòng)造氣用空氣鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行,和傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)相比,蒸汽驅(qū)動(dòng)具有投資小,升級(jí)改造方便,且節(jié)能效益明顯的優(yōu)點(diǎn)。比如:在合成氨生產(chǎn)造氣工段可利用吹風(fēng)氣余熱來(lái)回收可副產(chǎn)中壓過(guò)熱蒸汽,最常見的中壓過(guò)熱蒸汽有兩種,一種是2.47MPa,最高氣溫可達(dá)350℃,另一種是3.84MPa,最高溫度可達(dá)400℃[1]。通過(guò)中壓過(guò)熱蒸汽來(lái)驅(qū)動(dòng)氣化系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī),被壓出來(lái)的低壓過(guò)熱蒸汽,可直接應(yīng)用在造氣爐制氣上,從而達(dá)到一舉兩得的目的,既能有效節(jié)約電能的消耗,而且得到的低壓過(guò)熱蒸汽還能帶來(lái)節(jié)能降耗的效果。具體應(yīng)用流程如圖1所示:

        (2)充分應(yīng)用自動(dòng)加煤技術(shù)。自動(dòng)加煤技術(shù)是在原來(lái)造氣爐加料口增設(shè)機(jī)電一體化控制系統(tǒng),來(lái)取代傳統(tǒng)人工加煤,應(yīng)用實(shí)例表明,通過(guò)應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù),可為氣化生產(chǎn)和操作帶來(lái)便利條件。具體節(jié)能效果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

        第一,可有效減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,并消除開爐蓋、點(diǎn)火、加煤操作的不安全。第二,可有效減少開爐次數(shù),增加造氣時(shí)間,對(duì)提高單爐造氣量有重要意義,同時(shí),還能有效減少開蓋加爐時(shí)蒸汽的消耗量,提高資源利用率。第三,有些克服傳統(tǒng)造氣工段因溫度變化而引發(fā)爐況波動(dòng)的問(wèn)題,減少不必要的熱量損失,同時(shí)也有效保證了氣化層的蓄熱量,對(duì)提升合成氨生產(chǎn)效率有重要意義。

        (3)合理應(yīng)用自動(dòng)出渣技術(shù)。自動(dòng)出渣技術(shù)是建立在自動(dòng)加煤技術(shù)基礎(chǔ)上的,其主要作用是避免發(fā)生停爐損失,可大幅度提升氣化爐的發(fā)氣量,降低熱損失。并充分結(jié)合DCS自動(dòng)控制技術(shù),可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化控制。自動(dòng)出渣技術(shù)是在傳統(tǒng)出渣爐爐下的灰倉(cāng)中的,分別設(shè)置上下兩道閥門,通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)方法來(lái)啟動(dòng)和關(guān)閉閥門。通常情況下,上閥門為常開閥門,下閥門為常閉閥門,二者之間具有相互聯(lián)鎖的特性,上下兩道閥門可以同時(shí)是關(guān)閉,但不能同時(shí)開啟。出渣量以設(shè)定的頻率為基準(zhǔn),通過(guò)DCS控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)不停爐連續(xù)排渣,從而避免停機(jī)造成的能源損耗,既能達(dá)到節(jié)約能源的目的,而且還能有效提升合成氨生產(chǎn)造氣的工作效率。

        (4)應(yīng)用專業(yè)高效的爐箅。在合成氨生產(chǎn)造氣工段中,爐箅的主要作用是固定造氣爐,傳統(tǒng)爐箅造型有:星型爐箅、傘型爐箅、塔型爐箅等。這些爐箅具有很大的局限性,比如:通風(fēng)面積小、補(bǔ)風(fēng)不均勻、排灰破渣能力比較差等,對(duì)造氣工段制氣能力的提升有很大的限制。因此,需要根據(jù)實(shí)際情況,合理爐箅的造型,比如:選擇均布式爐箅、螺旋型爐箅、多邊形爐箅等都可以有效提升造氣爐的氣化強(qiáng)度,并降低原料煤的使用量,是合成氨生產(chǎn)造氣工段實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的主要途徑,需要高度重視。國(guó)內(nèi)外應(yīng)用實(shí)例表明,通過(guò)應(yīng)用專業(yè)高效的爐箅,具有以下效果:1)通過(guò)合理設(shè)計(jì)布風(fēng),可促使有效提升爐膛截面布風(fēng)的均勻性;2)可大幅度提升爐箅通風(fēng)面積,增加送風(fēng)量,提升原料煤發(fā)氣量;3)可有效提升破渣和排渣的效率,減少爐下帶出物。

        (5)應(yīng)用過(guò)熱蒸汽入爐制氣技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用,有效解決了傳統(tǒng)入爐用飽和蒸汽溫度低、含水量高的缺點(diǎn),目前各大合成氨生產(chǎn)制造企業(yè),所用的過(guò)熱蒸汽其溫度在200℃~300℃之間,應(yīng)用過(guò)熱蒸汽入爐制氣技術(shù),所帶來(lái)的節(jié)能效果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:1)煤氣發(fā)氣量可提升20%~30%;2)吹風(fēng)時(shí)間大約可以節(jié)約15%左右;3)可大幅度提升蒸汽分解率,每合成1t氨,蒸汽效率可節(jié)約0.30t~0.45t。

        (6)積極推廣集中式余熱回收和洗氣工藝。原有每臺(tái)氣化爐制出的煤氣采用一臺(tái)余熱回收器和一臺(tái)洗氣塔來(lái)進(jìn)行回收,具有設(shè)備種類多、利用率低、管道長(zhǎng)、阻力大的問(wèn)題,難以滿足現(xiàn)代化和標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展需求。因此,可采用四臺(tái)氣化爐制出的煤氣共用一臺(tái)集中式余熱回收器和一個(gè)洗氣塔。設(shè)備利用率從傳統(tǒng)1對(duì)1的70%提升現(xiàn)在4對(duì)1是的90%,大大降低了余熱器中的熱損失,并且余熱的回收率可提高15%~20%,洗氣塔循環(huán)冷卻水的用量也可以節(jié)約20%~25%,而且在運(yùn)行中,產(chǎn)生的系統(tǒng)阻力也比較低,有利于發(fā)氣量的提升,可節(jié)約投資成本30%以上,值得大范圍推廣應(yīng)用。

        3 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,本文結(jié)合理論實(shí)踐,深入分析了合成氨生產(chǎn)造氣工段能耗分析與節(jié)能途徑,分析結(jié)果表明,原料煤的消耗是目前造氣工段能耗最大的內(nèi)容,為達(dá)到節(jié)能減排,提高經(jīng)濟(jì)效益的目的,就必須通過(guò)一系列行之有效的方法來(lái)降低原料煤的消耗量。具體而言,可以從采用蒸汽驅(qū)動(dòng)空氣鼓風(fēng)機(jī)、充分應(yīng)用自動(dòng)加煤技術(shù)、合理應(yīng)用自動(dòng)出渣技術(shù)、應(yīng)用專業(yè)高效的爐箅、應(yīng)用過(guò)熱蒸汽入爐制氣技術(shù)、積極推廣集中式余熱回收和洗氣工藝六個(gè)方面入手,可有效減低合成氨生產(chǎn)造氣工段能源的損耗。

        參考文獻(xiàn):

        [1]馮向忠,陳延棟.淺議造氣工段節(jié)能降耗及應(yīng)掌握的重點(diǎn)[J]. 化工安全與環(huán)境,2017(33):22-24.

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