談化工生產節能降耗環保小改造

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摘要：針對化工生產中裝置運行存在問題，進行了幾項小改造，達到了優化操作、節能降耗、環保目的。主要有熔硫釜改造、鍋爐省煤器改造、刮板輸灰及蒸發式冷凝器應用等改造原因、改造效果情況。

關鍵詞：熔硫釜；省煤器；刮板輸灰；蒸發式冷凝器

歷來化工化肥是高耗能、高風險、高污染行業，近幾年隨著安全、環保規范制度的不斷出臺，安全紅線、環保底線、能耗限額等“緊箍咒”迫使企業必須不斷進行安全環保及節能降耗挖潛改造，才能使企業得以生存。山西蘭花清潔能源有限責任公司是山西蘭花科技創業股份有限公司下屬子公司，該公司建設規模為年產200kt甲醇、100kt二甲醚，是一家現代化的煤化工企業。該企業結合生產實際情況，不斷進行節能降耗小改小革，挖潛增效，消除安全環保隱患，為企業持續發展提供動力源。

1氣體凈化系統熔硫釜小改造

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，副產硫磺。因壓濾機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板黏在斗壁上，不便于清理，平時操作時只能用水進行沖洗，沖洗后的水直接流入熔硫釜中與硫膏一起熔硫，導致熔硫后的殘液量較多，難回收，且熔硫釜熔硫效率不高，經常出現熔不透及堵的現象，這樣就造成硫回收現場環境衛生差，給現場環保檢查造成壓力。為了徹底解決壓濾機卸硫膏操作問題，并提高熔硫釜熔硫效率，改善現場環境，在系統大修期間對熔硫系統進行改造。

1.2改造方案

結合現場位置情況，經多次進行現場位置測量，在減小投資，不改變現有熔硫釜及壓濾機整體框架及操作平臺的前提下，充分利用框架垂直高度，對現有裝置進行改造：（1）根據壓濾機卸硫膏情況，對現有壓濾機東西吊轉方向，確保大量硫膏濾餅從料斗坡面角度大的一面落入釜中，根據落料口位置改動熔硫釜位置，并適當提高壓濾機安裝高度，方便工人清理黏附在料斗上的少量硫膏。（2）結熔硫操作經驗，新制作1臺熔硫釜，更換舊熔硫釜；與熔硫釜設計制造單位多次溝通，結合改造前舊熔硫釜運行存在問題，在保持現有熔硫釜安裝操作高度不變的情況下，合理設計、優化熔硫釜結構。關鍵點為：①結合現場位置高度，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部增加換熱盤管，使釜內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）重新配制熔硫系統內的蒸汽管及冷凝液管。新熔硫釜下部結構如圖1所示。

1.3改造效果

2019年6月大修項目改造完工投運后，達到預期效果：（1）壓濾機卸下的濾餅基本能完全順利進入熔硫釜內，有效解決了改造前卸硫膏時大量黏附在料斗側壁上的現象，大大減少了沖洗硫膏造成殘液量的增多。（2）熔硫釜內部溫度分布更合理，釜內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，系統運行正常。同等氣量情況下，出硫磺數量增加，7月統計總共出硫磺約32t，平均每天約1t。（4）熔硫系統殘液明顯減少，有效改善了現場操作環境，為環保綠色評估奠定基礎。

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#鍋爐空預器出口溫度180~190℃，2#鍋爐空預器出口溫度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。為了降低電除塵進口煙溫，結合鍋爐設備及現場位置情況，對省煤器進行改造。

2.2改造方案

結合鍋爐現有省煤器位置情況，在方便日常檢修且對設備結構不做較大調整的情況下，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，省煤器進口煙溫為630℃時，經換熱，空預器出口煙溫≤140℃。改造后下級省煤器與空預器間距為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，空預器出口排煙溫度均≤140℃，電除塵進口煙溫為120~135℃，達到了電除塵進口煙溫≤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，每天節約燃料煤約2.4t，改造效果達到預期目的。

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，回收造氣吹風氣及提氫馳放氣，并配比一定比例的煤、渣等作為燃料，副產3.82MPa450℃的蒸汽供生產使用。組合除塵器為水封沖洗式定期排灰，經常堵塞，排灰不暢；余熱鍋爐（高、低過熱器）、省煤器、空預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，造成漏風進冷空氣現象，這樣使空氣走了短路，加大了引風機負荷，且造成了爐膛正壓，偏離指標（爐膛壓力-1000~0Pa），給三廢爐長周期穩定運行帶來隱患；同時，卸灰口不時地向外漏灰，造成現場環境差。針對此運行問題，在系統大修時，對組合除塵器及后序所有排灰口進行改造，增加刮板輸灰裝置。

3.2改造方案

（1）根據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兩組。拆除組合除塵器下方水泥槽，安裝刮板輸灰機；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，刮板輸灰機電機為變頻電機，可根據灰量情況，調節輸灰量。（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水槽中，由于余熱鍋爐正常運行時均為負壓（最低負壓為-300Pa），槽內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，配合引風機風葉改造后，爐內負壓增加，則輸灰機水槽液面以上直管段不小于0.1m（按負壓1kPa考慮），以免水進入灰倉內，造成結塊堵塞。

3.3改造效果

該項目投運后，可連續穩定除去分離的灰渣8~9t/d，消除了原下灰口漏風進氣、人工下灰不及時等造成爐內積灰磨損設備及漏灰問題，提高了引風機進口負壓度，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，優化爐內引風操作，滿足爐膛負壓指標，同時可降低靜電除塵器的負荷，確保三廢鍋爐長周期穩定運行，且有效改善了現場揚塵環境。

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計能力為100kt/a，最大生產能力為設計能力的120%，即年產達到120kt。在生產過程中，作為DME精餾冷凝分離的主要設備，二甲醚精餾冷凝器為列管式換熱器，通過循環水進行降溫，原設計該設備利用甲醇循環水降溫，由于甲醇循環水溫度過高，降溫效果差，嚴重影響二甲醚產量，在生產運行中，對該設備單獨配制了600m3/h循環水冷卻塔進行降溫，運行效果好轉，但在夏季高溫時期，循環水溫度還是偏高，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漏點，堵管現象，影響換熱效果，進一步影響二甲醚產量。因此，經多次考察，結合二甲醚氣液冷凝性質及系統壓力，選擇合適的冷凝器對原冷凝器進行更新改造。

4.2改造方案

4.2.1改造流程簡述結合二甲醚裝置運行情況，對二甲醚精餾冷凝器進行更新改造，更換為高效節能蒸發式冷凝器。即在二甲醚裝置框架三層頂現精餾冷凝器東邊空閑位置安裝蒸發冷凝器，替換現有的列管式精餾冷凝器，并配制介質進出口管道。

4.2.2蒸發式冷凝器原理蒸發式冷凝器以水和空氣作為冷卻劑，為了滿足換熱效果，節能降耗，選擇填料蒸發式冷凝器。蒸發式冷凝器工作時，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，高溫工藝介質從冷凝排管上部進入，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的熱量后，一部分蒸發變成水蒸氣，其余落在下部集水盤內，供水泵循環使用。風機強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垢，促進水膜蒸發，強化冷凝管外放熱，并使吸熱后的水滴在落下過程中在填料層中被空氣冷卻；蒸發過程中未被氣化的水滴，經上部擋水板后回落到下部水箱中，以減少水的消耗；補水為浮球自動補水裝置。

4.2.3設備選型二甲醚裝置原設計二甲醚精餾冷凝器介質進出口工作溫度為41.8/40℃，工作壓力0.84MPa，設計壓力1.0MPa；循環水進出口工作溫度32.3/39℃，工作壓力0.25MPa，設計壓力0.7MPa。根據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，二甲醚產量降低（每小時產量小于17t，日產量低于420t），消耗偏高。當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。裝置原設計二甲醚精餾冷凝器進口介質流量29251kg/h，經降溫冷卻后出口液相介質流量27835kg/h，不凝氣流量1416kg/h，冷凝熱量為3292kW（含10%余量）。也可通過現運行循環水溫差及流量初略反算二甲醚冷凝所需冷量，即：循環水泵流量按500m3/h計，溫差6℃1kW=860kcal/h，得出：結合運行狀況，二甲醚精餾蒸發冷凝器設備設計參數確定如下：①介質溫差：二甲醚精餾冷凝器進出口溫差按10℃考慮，即進口44℃，經蒸發冷凝器換熱降溫后為34℃（此時采出瞬時流量為18.75t，班產達到150t）；②介質流量：班產140t時，回流泵流量為26~27t/h，考慮10%富余量，則流量按30t/h設計。經蒸發冷相關設計單位核算，選擇總排熱量為3500kW的蒸發式冷凝器，即：2臺長約4m，寬約4m，高約5m的蒸發冷凝器（304不銹鋼換熱管），滿足二甲醚精餾冷凝提產要求，總用電負荷約52kW。電機選用防爆電機，防爆等級為dⅡCT4，單臺設備重量約7t，運行重量約12t，補水量為5t/h。

4.3改造效果

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

5結語

綜上所述，結合生產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，使生產裝置更合理、節能、環保，高效運行。

作者：李志紅 單位：山西蘭花清潔能源有限責任公司