循环水系统节能降耗技术改造

2010年第31卷第6期氮肥技术19循环水系统节能降耗技术改造王奉军许志明(山西天泽煤化工集团股份公司晋城048026)摘要简要介绍合成氨系统扩产后循环水系统存在的问题及改造前后的运行情况比较。关键词循环水节能降耗改造概述净化度下降、冰机负荷重等许多问题,尤其在夏山西天泽煤化工集团股份公司化工厂前身季，直接造成合成氨产量下降和生产成本的升为中国人民解放军第6013工厂。1999 年被兼并高。经过认真分析原因并对全系统循环水量进行后，经多次扩产改造，目前合成氨产能已达到了平衡计算,认为主要是循环水系统前后改造所300kt/ao该厂的改造是在原有15 kt/a合成氨基础配冷水泵扬程不一,水泵效率下降;扩产后,循环.上进行的，主要进行了3次大的改造,分别为水量增加,管网阻力增大;无压回水(热水)量增2002年9月合成氨装置扩产至120k/a;2003年加,冷却塔配置不平衡;脱碳和合成工段冷却水底扩产至180k/a,并配套建有300kt/a大颗粒尿量不足等原因造成的。2010年4月我们对循环水素; 2009年10月扩产至300kt/ao先后淘汰了变系统进行了改造,7月.8月份日产合成氨基本稳压吸附脱碳、铜洗精炼及0.8MPa全低变等落后定在850 ~ 910t左右,改造取得了较好的效果。工艺,采用了碳丙脱碳、醇烃化双甲及2.7MPa全1全厂 合成氨装置主要工艺及设备配置情况低温变换等先进工艺,生产规模不断扩大,各项全厂合成氨装置主要工艺及设备配置情况综合能耗指标及生产成本大幅下降。但同时全系见表1。统也暴露出如合成原料气温度高、碳丙液温度高表1合成氨装置主要工艺及设备配置情况表工段数量主要工艺主要设备主要设备规格名称(台)02 650mm1造气固定床间歇制气煤气发生炉02 800mm变换0.8MPa全低温变换变换炉05 4005000 x 23076mm2.7MPa全低温变换03 800 x 22795mm脱碳碳丙液脱碳吸收塔03 200 x 44190mm26MD32- -180/3209压缩.往复活塞式压缩压缩机6MD20 -110/320醇化塔02 00mm醇烃化15.0MPa醇烃化烃化塔01 800mm合成30MPa高压法氨合成合成塔01 600mm(内件MJD)01 400mm200万keal/h冷冻氨冷螺杆冷冻机中国煤化工4循环水逆流通风冷却塔HYHCNMHG-6座注:1keal=4.1868kJ(下同)20，氨肥技术2010年第31卷2改造前生产 系统存在的主要问题各工段所需循环水量见表4。(1)循环水管网阻力增大,总管压力增高,水表4产1000 合成氨装置循环水平衡表泵效率下降,8台冷水泵全开仍不能满足工艺要工段名称消耗定额循环水量回水情况(m'h氨) (m/h)求;(2)扩产后合成、双甲工段所需冷却水量增变换15.4642有压回水加,无压回水(热水)量增加。原有1台2 00m/h脱碳59.52479有 压回水其中:有压回水3241mr)h,冷却塔远远不能满足新增热水的冷却需要,造成压缩89.13721无压回水480m/h。冷水温度升高;因热水泵出口总管和冷却塔配置醇烃化48.02000无压回水能力不足,全开3台热水泵,仍无法平衡水量,造氨合成40.01667无压回水成热水池溢流,旁滤器不能正常反洗,循环水浊冷冻3125有压回水度高、水质差,换热器易堵、换热效果差等问题。氨回收1.25(无压回水为避免热水池溢流，合成工段被迫减少冷却水计其中:有压回水9 487m/n,13684无压回水 4197m)h量,造成循环气温度高,氨冷器负荷大,进而造成注:消耗定额摘自某设计院为我公司化工厂2003年冰机负荷重;(3)扩产后,脱碳工段净化气CO2含量超指技改项目编制的《年产180kt合成氨300kt大颗粒尿素技标(其体积分数指标为≤0.5%)，气温高时达到改项目可行性研究报告》。1.8% ,造成双甲工段H2损失增加,合成氨产量减从平衡表中可以看出,总循环水量超出冷却塔处理能力1 684m/h(冷却塔处理能力为12 0003存在问题的原 因分析m?h),无压回水总量超出单台冷却塔处理能力13.1 管网阻力增大、水泵效率 下降原因分析倍多,由此可见出现上述问题就不足为奇了。因合成氨装置分期实施扩产改造,循环水量3.3脱碳净化气 CO2含量超标原因分析增加,造成管网系统阻力增大;循环水系统冷水由于扩产后,热水量大幅增加,冷却热水的泵前后选型不同(2002 年改造时所选水泵扬程冷却塔配置不够,造成循环冷水温度升高,碳丙低,流量小;2003年改造时所选水泵扬程高,流量液温度降不下来;加上脱碳工段原设计满量为大,具体参数见表2),造成一期水泵出力率降低,240kt/a合成氨,系统已超负荷运行,接近极限，因电流减少。管网压力及水泵电流变化情况见表3。此造成CO2严重超标。表2循环水系统水泵参数表4技术改造措施通过以上分析,采取了以下技改措施。设备名称.技术参数数量(台)(1)按回水压力将循环水系统分为有压回水冷水泵DQ=1 746m/h,H=27m4和无压回水两个供水系统，有压系统供变换脱冷水泵.Q=2 020mY/h,H=35m碳工段和9台6MD32-180/320压缩机,无压系统热水泵Q=1 746m/hn,H=17m供醇烃化、氨合成工段和3台6MD20-110/320压注:①2002年改造配置;②2003年改造配置缩机。无压系统新增一根 DN600mm的上水管至裹3管网压力及水泵电流变化情况合成工段。分开后扬程低的水泵供无压回水系统，扬程高的泵供有压回水系统,这样可解决因水泵电流(A)冷却上水循环水全系统运行时间130总管压力开泵数(台)水泵扬程不- -所造成的水泵出力下降的问题。(2)重新分配冷却塔,有压回水系统4座,无2004 -02-02 343600.33压回水系统2座,并增加一根DN600mm的热水2004-02-03 320 3400.37泵出水总管,- -方面平衡了新增热水量的冷却需2004-02-04 300 3200.40要,还可降低管道阻力。注:1*.30水泵均为2002年改造配置中国煤化工的4台列管式3.2扩产后合成氨系统循环水量平 衡分析换热=w的蒸发式冷按合成氨装置日产1 000t氨(醇)进行计算,凝器:YHL CNMH Gk量2500mh,第6期王奉军等:循环水系统节能降耗技术改造减轻有压回水系统冷却塔能力不足的问题。回水管就近接至有压回水系统的主管道,解决供(4)对原有循环水管网进行改造,降低管道脱碳和变换工段主回水管道(DN600mm)偏小的阻力。将脱碳工段扩产后新增两台水冷器的冷却问题。.水管直接碰至主管道上,增加水冷器的过水量并5改造前 、后的运行情况比较(见表5)降低阻力;同时利用原供铜洗装置DN200mm的从表中可以看出，改造后取得了较好的效表5改造前、后运行情况比较D项目改造前改造后无压:0.33水泵出口压力(MPa)0.45有压:0.36 ,循环水上水温度(C)改造后比改造前.上水温度下降2-4碳丙液温度(C)改造后比改造前碳丙液温度下降2-4旁滤器使用不能正常反洗可以正常反洗循环水中SS(mg/L)>20<20脱碳CO2合格率(%)09%冷水泵运行数(台)6(有压系统4,无压系统2)热水泵运行数(台)2冷冻机运行数(台用4大2小.3大合成氨产量(vA)800-860860-930注:①上述参数均为合成氨装置夏季正常满负荷运行状况下的参数。②大机:200万kcal/h,小机:50万keal/h。果。少,同时降低了生产成本。.(1)水泵运行台数减少,出口压力明显降低，6经济效益分析水泵效率提高,电耗降低;通过此次循环水系统的节能降耗技术改造，(2)夏季循环水温度明显降低,提高了脱碳一方面降低了动力消耗,粗略计算,每年可节约工段和压缩工段水冷器的换热效果, CO2的净化用电6912 000度,节省电费259.2 万元;另一方度合格率(其体积分数≤0.5%为合格)大幅提高，面CO2净化度的提高，降低了合成原料气H2的原料气温度也明显降低，综合能耗进-步降低;损耗,按年产300kt合成氨计算,CO2的体积分数(3)无压回水(热水)得到平衡,杜绝了热水每降低0.5%,年可增产合成氨6600t,少产甲醇池溢流现象;旁滤器能够正常反洗,循环水水质6 210t,少耗蒸汽432t;同时提高了合成氨装置夏得到明显改善,水冷器进出水温差增大,降低了季开工率,每年增产合成氨600t,新增利润150水冷器的污堵率,减少了水冷器的清洗频率;万元,经济效益十分可观。(4)冷冻机负荷明显降低,降低了电耗;(收稿日期:2010-10-26)(5)夏季合成氨装置产能提高,综合能耗减欢迎刊登告中国化工YHCNMHG