談化工生產(chǎn)節(jié)能降耗環(huán)保小改造

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摘要：針對化工生產(chǎn)中裝置運行存在問題，進(jìn)行了幾項小改造，達(dá)到了優(yōu)化操作、節(jié)能降耗、環(huán)保目的。主要有熔硫釜改造、鍋爐省煤器改造、刮板輸灰及蒸發(fā)式冷凝器應(yīng)用等改造原因、改造效果情況。

關(guān)鍵詞：熔硫釜；省煤器；刮板輸灰；蒸發(fā)式冷凝器

歷來化工化肥是高耗能、高風(fēng)險、高污染行業(yè)，近幾年隨著安全、環(huán)保規(guī)范制度的不斷出臺，安全紅線、環(huán)保底線、能耗限額等“緊箍咒”迫使企業(yè)必須不斷進(jìn)行安全環(huán)保及節(jié)能降耗挖潛改造，才能使企業(yè)得以生存。山西蘭花清潔能源有限責(zé)任公司是山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司下屬子公司，該公司建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)200kt甲醇、100kt二甲醚，是一家現(xiàn)代化的煤化工企業(yè)。該企業(yè)結(jié)合生產(chǎn)實際情況，不斷進(jìn)行節(jié)能降耗小改小革，挖潛增效，消除安全環(huán)保隱患，為企業(yè)持續(xù)發(fā)展提供動力源。

1氣體凈化系統(tǒng)熔硫釜小改造

1.1改造原因

該公司凈化硫回收裝置采用常溫板框壓濾間歇熔硫工藝處理硫泡沫，副產(chǎn)硫磺。因壓濾機(jī)下方的濾餅斗為偏心斗，且東面坡度小，在每次卸硫膏時，大量硫膏落到料斗東側(cè)板黏在斗壁上，不便于清理，平時操作時只能用水進(jìn)行沖洗，沖洗后的水直接流入熔硫釜中與硫膏一起熔硫，導(dǎo)致熔硫后的殘液量較多，難回收，且熔硫釜熔硫效率不高，經(jīng)常出現(xiàn)熔不透及堵的現(xiàn)象，這樣就造成硫回收現(xiàn)場環(huán)境衛(wèi)生差，給現(xiàn)場環(huán)保檢查造成壓力。為了徹底解決壓濾機(jī)卸硫膏操作問題，并提高熔硫釜熔硫效率，改善現(xiàn)場環(huán)境，在系統(tǒng)大修期間對熔硫系統(tǒng)進(jìn)行改造。

1.2改造方案

結(jié)合現(xiàn)場位置情況，經(jīng)多次進(jìn)行現(xiàn)場位置測量，在減小投資，不改變現(xiàn)有熔硫釜及壓濾機(jī)整體框架及操作平臺的前提下，充分利用框架垂直高度，對現(xiàn)有裝置進(jìn)行改造：（1）根據(jù)壓濾機(jī)卸硫膏情況，對現(xiàn)有壓濾機(jī)東西吊轉(zhuǎn)方向，確保大量硫膏濾餅從料斗坡面角度大的一面落入釜中，根據(jù)落料口位置改動熔硫釜位置，并適當(dāng)提高壓濾機(jī)安裝高度，方便工人清理黏附在料斗上的少量硫膏。（2）結(jié)熔硫操作經(jīng)驗，新制作1臺熔硫釜，更換舊熔硫釜；與熔硫釜設(shè)計制造單位多次溝通，結(jié)合改造前舊熔硫釜運行存在問題，在保持現(xiàn)有熔硫釜安裝操作高度不變的情況下，合理設(shè)計、優(yōu)化熔硫釜結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵點為：①結(jié)合現(xiàn)場位置高度，加長熔硫釜夾套高度，增加換熱面積，新釜較舊釜筒體夾套高度增加781mm。②在熔硫釜下端錐體內(nèi)部增加換熱盤管，使釜內(nèi)硫膏在下落至底部時，里外受熱熔硫，更利于熔融硫磺的排出。③為了防止壓濾機(jī)卸硫膏時，硫膏下落砸壞盤管，在換熱盤管上方安裝防撞裝置。④在放硫口處增加小夾套錐體，確保放硫時，熔融態(tài)的硫磺在流動過程中因降溫而堵塞放硫口。⑤加熱盤管、防撞格柵及小錐體夾套為一個整體，便于拆卸檢修。（3）重新配制熔硫系統(tǒng)內(nèi)的蒸汽管及冷凝液管。新熔硫釜下部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.3改造效果

2019年6月大修項目改造完工投運后，達(dá)到預(yù)期效果：（1）壓濾機(jī)卸下的濾餅基本能完全順利進(jìn)入熔硫釜內(nèi)，有效解決了改造前卸硫膏時大量黏附在料斗側(cè)壁上的現(xiàn)象，大大減少了沖洗硫膏造成殘液量的增多。（2）熔硫釜內(nèi)部溫度分布更合理，釜內(nèi)熔硫溫度比改造前提高了5℃，能熔透硫膏，熔硫效果較好。特別是熔硫后所排殘渣顏色變黑，含硫量明顯降低。（3）熔硫效率提高，不堵釜，系統(tǒng)運行正常。同等氣量情況下，出硫磺數(shù)量增加，7月統(tǒng)計總共出硫磺約32t，平均每天約1t。（4）熔硫系統(tǒng)殘液明顯減少，有效改善了現(xiàn)場操作環(huán)境，為環(huán)保綠色評估奠定基礎(chǔ)。

2流化床鍋爐省煤器改造

2.1改造原因

該公司有兩臺35t/h流化床鍋爐，由于排煙溫度偏高（1#鍋爐空預(yù)器出口溫度180~190℃，2#鍋爐空預(yù)器出口溫度160~170℃），電除塵器運行中粉塵不易荷電，造成除塵效率下降，影響煙塵排放指標(biāo)。為了降低電除塵進(jìn)口煙溫，結(jié)合鍋爐設(shè)備及現(xiàn)場位置情況，對省煤器進(jìn)行改造。

2.2改造方案

結(jié)合鍋爐現(xiàn)有省煤器位置情況，在方便日常檢修且對設(shè)備結(jié)構(gòu)不做較大調(diào)整的情況下，將下級省煤器及集箱下移，并在下級省煤器上方增加換熱管束。通過改造技術(shù)核算，在原下級省煤器增加12根管束（6個管圈），增加換熱面積約390m2，省煤器進(jìn)口煙溫為630℃時，經(jīng)換熱，空預(yù)器出口煙溫≤140℃。改造后下級省煤器與空預(yù)器間距為1445mm，上級省煤器與下級省煤器間距為1154mm，均滿足省煤器及空預(yù)器日常檢修距離要求。改造。如圖2所示：

2.3改造效果

改造后，省煤器進(jìn)口煙溫為670℃左右，通過新省煤器換熱降溫后，省煤器出口煙溫為200℃左右，空預(yù)器出口排煙溫度均≤140℃，電除塵進(jìn)口煙溫為120~135℃，達(dá)到了電除塵進(jìn)口煙溫≤140℃目的，確保粉塵合適的比電阻，使粉塵顆粒更容易荷電，提高電除塵器除塵效率；且經(jīng)過鍋爐整體運行溫度熱量核算，改造后，有效回收了煙氣熱量，降低排煙溫度，鍋爐熱效率提高約2%，燃煤消耗至少降低100~120kg/h，每天節(jié)約燃料煤約2.4t，改造效果達(dá)到預(yù)期目的。

3三廢爐刮板輸灰改造

3.1改造原因

該公司有兩臺35t/h三廢混燃爐，回收造氣吹風(fēng)氣及提氫馳放氣，并配比一定比例的煤、渣等作為燃料，副產(chǎn)3.82MPa450℃的蒸汽供生產(chǎn)使用。組合除塵器為水封沖洗式定期排灰，經(jīng)常堵塞，排灰不暢；余熱鍋爐（高、低過熱器）、省煤器、空預(yù)器卸灰為人工定期卸灰，每4h，對8個下灰口卸灰一遍，由于卸灰口密封不嚴(yán)，造成漏風(fēng)進(jìn)冷空氣現(xiàn)象，這樣使空氣走了短路，加大了引風(fēng)機(jī)負(fù)荷，且造成了爐膛正壓，偏離指標(biāo)（爐膛壓力-1000~0Pa），給三廢爐長周期穩(wěn)定運行帶來隱患；同時，卸灰口不時地向外漏灰，造成現(xiàn)場環(huán)境差。針對此運行問題，在系統(tǒng)大修時，對組合除塵器及后序所有排灰口進(jìn)行改造，增加刮板輸灰裝置。

3.2改造方案

（1）根據(jù)單臺三廢爐下灰量及日常操作意見，每班下灰量為1.6~1.8t，選擇GBC—6B型號的上回程雙邊鏈刮板輸機(jī)兩組。拆除組合除塵器下方水泥槽，安裝刮板輸灰機(jī)；余熱鍋爐及后序排灰口下方安裝總長度約27m，鋼槽寬為606mm，槽深700mm的輸灰機(jī)，刮板輸灰機(jī)電機(jī)為變頻電機(jī)，可根據(jù)灰量情況，調(diào)節(jié)輸灰量。（2）將余熱鍋爐底部8根DN200下灰口外焊接DN350管道，加長伸入刮板輸灰機(jī)水槽中，由于余熱鍋爐正常運行時均為負(fù)壓（最低負(fù)壓為-300Pa），槽內(nèi)水位淹住下灰管口即可，考慮鍋爐運行不正常正壓情況，管道伸入水面下200mm。為確保三廢爐正常運行，配合引風(fēng)機(jī)風(fēng)葉改造后，爐內(nèi)負(fù)壓增加，則輸灰機(jī)水槽液面以上直管段不小于0.1m（按負(fù)壓1kPa考慮），以免水進(jìn)入灰倉內(nèi)，造成結(jié)塊堵塞。

3.3改造效果

該項目投運后，可連續(xù)穩(wěn)定除去分離的灰渣8~9t/d，消除了原下灰口漏風(fēng)進(jìn)氣、人工下灰不及時等造成爐內(nèi)積灰磨損設(shè)備及漏灰問題，提高了引風(fēng)機(jī)進(jìn)口負(fù)壓度，1#爐由改造前的-1.5kPa提高到-3.1kPa，2#爐由改造前的-2.7kPa提高到-2.9kPa，優(yōu)化爐內(nèi)引風(fēng)操作，滿足爐膛負(fù)壓指標(biāo)，同時可降低靜電除塵器的負(fù)荷，確保三廢鍋爐長周期穩(wěn)定運行，且有效改善了現(xiàn)場揚塵環(huán)境。

4二甲醚精餾冷凝器改造

4.1改造原因

該公司二甲醚裝置設(shè)計能力為100kt/a，最大生產(chǎn)能力為設(shè)計能力的120%，即年產(chǎn)達(dá)到120kt。在生產(chǎn)過程中，作為DME精餾冷凝分離的主要設(shè)備，二甲醚精餾冷凝器為列管式換熱器，通過循環(huán)水進(jìn)行降溫，原設(shè)計該設(shè)備利用甲醇循環(huán)水降溫，由于甲醇循環(huán)水溫度過高，降溫效果差，嚴(yán)重影響二甲醚產(chǎn)量，在生產(chǎn)運行中，對該設(shè)備單獨配制了600m3/h循環(huán)水冷卻塔進(jìn)行降溫，運行效果好轉(zhuǎn)，但在夏季高溫時期，循環(huán)水溫度還是偏高，依然影響二甲醚冷凝分離，且二甲醚精餾冷凝器換熱管多次出現(xiàn)漏點，堵管現(xiàn)象，影響換熱效果，進(jìn)一步影響二甲醚產(chǎn)量。因此，經(jīng)多次考察，結(jié)合二甲醚氣液冷凝性質(zhì)及系統(tǒng)壓力，選擇合適的冷凝器對原冷凝器進(jìn)行更新改造。

4.2改造方案

4.2.1改造流程簡述結(jié)合二甲醚裝置運行情況，對二甲醚精餾冷凝器進(jìn)行更新改造，更換為高效節(jié)能蒸發(fā)式冷凝器。即在二甲醚裝置框架三層頂現(xiàn)精餾冷凝器東邊空閑位置安裝蒸發(fā)冷凝器，替換現(xiàn)有的列管式精餾冷凝器，并配制介質(zhì)進(jìn)出口管道。

4.2.2蒸發(fā)式冷凝器原理蒸發(fā)式冷凝器以水和空氣作為冷卻劑，為了滿足換熱效果，節(jié)能降耗，選擇填料蒸發(fā)式冷凝器。蒸發(fā)式冷凝器工作時，冷卻水由水泵送到冷凝排管上部的噴嘴，均勻地噴淋在冷凝器外表面，形成一層很薄的水膜，高溫工藝介質(zhì)從冷凝排管上部進(jìn)入，被冷凝后的液體從下部流出，噴淋到冷凝排管上的水吸收了高溫工藝介質(zhì)的熱量后，一部分蒸發(fā)變成水蒸氣，其余落在下部集水盤內(nèi)，供水泵循環(huán)使用。風(fēng)機(jī)強(qiáng)制空氣與噴淋水同向通過冷凝排管，使冷卻水最大限度與盤管接觸，使排管低部不易形成干點和結(jié)垢，促進(jìn)水膜蒸發(fā)，強(qiáng)化冷凝管外放熱，并使吸熱后的水滴在落下過程中在填料層中被空氣冷卻；蒸發(fā)過程中未被氣化的水滴，經(jīng)上部擋水板后回落到下部水箱中，以減少水的消耗；補(bǔ)水為浮球自動補(bǔ)水裝置。

4.2.3設(shè)備選型二甲醚裝置原設(shè)計二甲醚精餾冷凝器介質(zhì)進(jìn)出口工作溫度為41.8/40℃，工作壓力0.84MPa，設(shè)計壓力1.0MPa；循環(huán)水進(jìn)出口工作溫度32.3/39℃，工作壓力0.25MPa，設(shè)計壓力0.7MPa。根據(jù)二甲醚裝置實際運行情況，在夏季高溫時期冷凝溫度常高于40℃，部分二甲醚氣體不能冷卻分離，造成二甲醚精餾回流槽壓力超過0.9MPa，回流泵流量增大（27t/h），塔后放空量增大，二甲醚產(chǎn)量降低（每小時產(chǎn)量小于17t，日產(chǎn)量低于420t），消耗偏高。當(dāng)二甲醚冷凝溫度低于40℃，二甲醚精餾回流槽壓力低于0.9MPa，冷凝溫度越低，二甲醚分離越好，采出量越高，不凝氣放空夾帶二甲醚減少，消耗降低。裝置原設(shè)計二甲醚精餾冷凝器進(jìn)口介質(zhì)流量29251kg/h，經(jīng)降溫冷卻后出口液相介質(zhì)流量27835kg/h，不凝氣流量1416kg/h，冷凝熱量為3292kW（含10%余量）。也可通過現(xiàn)運行循環(huán)水溫差及流量初略反算二甲醚冷凝所需冷量，即：循環(huán)水泵流量按500m3/h計，溫差6℃1kW=860kcal/h，得出：結(jié)合運行狀況，二甲醚精餾蒸發(fā)冷凝器設(shè)備設(shè)計參數(shù)確定如下：①介質(zhì)溫差：二甲醚精餾冷凝器進(jìn)出口溫差按10℃考慮，即進(jìn)口44℃，經(jīng)蒸發(fā)冷凝器換熱降溫后為34℃（此時采出瞬時流量為18.75t，班產(chǎn)達(dá)到150t）；②介質(zhì)流量：班產(chǎn)140t時，回流泵流量為26~27t/h，考慮10%富余量，則流量按30t/h設(shè)計。經(jīng)蒸發(fā)冷相關(guān)設(shè)計單位核算，選擇總排熱量為3500kW的蒸發(fā)式冷凝器，即：2臺長約4m，寬約4m，高約5m的蒸發(fā)冷凝器（304不銹鋼換熱管），滿足二甲醚精餾冷凝提產(chǎn)要求，總用電負(fù)荷約52kW。電機(jī)選用防爆電機(jī)，防爆等級為dⅡCT4，單臺設(shè)備重量約7t，運行重量約12t，補(bǔ)水量為5t/h。

4.3改造效果

從表1看，蒸發(fā)式冷凝器投運后，降溫效果顯著，能將自二甲醚精餾塔頂出來的產(chǎn)品介質(zhì)徹底冷卻分離，且降低系統(tǒng)壓力，為二甲醚裝置挖潛產(chǎn)能提供了有利條件，使二甲醚產(chǎn)量得到大幅提高。自項目投運后，系統(tǒng)運行平穩(wěn)，且氣溫低時，蒸發(fā)式冷凝器冷量稍有富余，二甲醚最高日產(chǎn)540t，班產(chǎn)較改造前增加40多t。

5結(jié)語

綜上所述，結(jié)合生產(chǎn)運行中存在的不同問題，對癥下藥，選擇合適的解決措施，不斷挖掘裝置潛能，小改造見效益，積少成多，使生產(chǎn)裝置更合理、節(jié)能、環(huán)保，高效運行。

作者：李志紅 單位：山西蘭花清潔能源有限責(zé)任公司