合成氨系统锅炉除氧器联胺浓度的控制与管理 

      200kt/a合成氨系统高压锅炉给水系统除氧采用低压蒸汽汽提与化学除氧(N2H4·H2O)结合的方式,在以往的生产管理中,由于种种问题,致使锅炉除氧器联胺浓度波动极大,经常造成锅炉除氧器联胺浓度过高,造成不必要的浪费。通过对实际生产操作过程中存在问题的调查和分析,对锅炉除氧器联胺浓度的控制提出了一套新的管理办法,使锅炉除氧器联胺浓度得到了有效的控制,并显著降低了联胺的耗用量。
1、锅炉除氧器除氧工艺
1.1除氧流程
      联胺用于锅炉除氧器对锅炉给水中的微量氧进行化学除氧,其除氧机理为:N2H4+O2N2+H2O。即使是使用好的锅炉除氧器,经热力除氧后仍然会残留微量的氧。因此,必须不断地向锅炉除氧器中注入过量的联胺,使水中的联胺有一定的余量。
      其除氧流程为:在加药槽中配制好一定浓度的联胺溶液,用柱塞泵加压从锅炉除氧器中部加入,锅炉给水经液位调节阀LIC-30从锅炉除氧器顶部与除氧蒸汽逆流接触汽提后进入锅炉除氧器,从底部流出经高压锅炉给水泵打入高压锅炉汽包。锅炉除氧器联胺加药系统示意见图1。图1锅炉除氧器联胺加药系统示意
1.2锅炉除氧器工艺要求
      锅炉除氧器操作温度:367～378K；
      锅炉除氧器中联胺浓度:>0.02×10-6；
2、锅炉除氧器问题及处理
2.1现状
由于以下现状的存在,造成联胺耗用量大:
      (1)锅炉除氧器中联胺浓度的控制指标无上限且联胺取用量无操作规定,造成配液取用的随意性大;
      (2)配制联胺前加药槽内剩余的联胺溶液较多,造成槽内联胺累积;
      (3)配液时加水过少,造成加药槽的联胺浓度过高;
      (4)106-LJ/LJA行程调节无指示,易引起班组调节混乱(因行程调节过小泵打不起压,班组误认为是加药槽内溶液浓度不够,从而反复向加药槽添加联胺,致使锅炉除氧器联胺浓度从0急增至1.5×10-6,这样的情况经常出现);
      (5)操作工错误地认为加药槽浓度越高,加药泵行程越小,就可以减少配液的次数;
      (6)采用抽枪取联胺的配药方式溅洒浪费大;
      (7)联胺存放地点缺少防护用品,取用方式的安全隐患大,亦间接造成操作工采用“多取用,少配药”的方式,从而导致浪费。
2.2锅炉除氧器措施制定
      从以上现状调查结果分析,联胺耗用量大主要存在2个层面的原因:一是技术层面,采用加药泵取用联胺的方式过于陈旧,不利于发挥操作工的主观能动性;二是管理层面,由于管理缺乏规范,操作工随意配药的情况严重。针对这2个方面因素,车间制定了如下联胺管理措施。
(1)加强联胺存放点的管理
      取用联胺的方式由抽枪改为软管虹吸,消除操作工取用联胺时的心理负担;取用工具用玻璃烧杯代替铁桶,避免取后的联胺与铁锈发生反应,造成浪费,烧杯用后洗净存放在总控并交接班。
(2)加强联胺加药槽配药管理
      联胺加药槽内余液必须尽量打完之后再进行配液(打开顶盖观察),避免联胺在槽内累积造成不必要的浪费;配制时先加联胺再加水,以便使加药槽内联胺溶液混合均匀;加水至溢流位置,保证每次新配溶液浓度一致;规定联胺的取用量在200～400mL。
联胺取用量试运行规定根据如下计算结果投加:
      锅炉除氧器操作温度为378K(378K下水的密度为0.95t/m3),FI-56为151t/h(92%负荷),锅炉除氧器液位LIC-30为54%时,锅炉除氧器有效容积73m3,联胺取用量200～400mL,联胺密度1.032t/m3,加药槽体积0.128m3,106-LJ大行程体积流量0.007337m3/h。以取400mL联胺配液为例,计算加药槽内溶液浓度为:1000×1.032÷0.128=0.003225t/m3
      锅炉除氧器中联胺浓度为:FI-56器水量=(.57×0.525=0.118×10-6锅炉除氧器联胺浓度指标要求大于0.02×10-6,试运行初期根据计算规定联胺取用量为400mL,随后降低至200mL,运行数据见表1。
表1新管理方法试运行前后锅炉除氧器联胺浓度对比

      注:改进后1—联胺取用量为400mL,加药槽浓度为3125×10-6,锅炉除氧器联胺的计算浓度为0.118×10-6;改进后2—联胺取用量为200mL,加药槽浓度为1562×10-6,锅炉除氧器联胺的计算浓度为0.059×10-6。
(3)加强联胺加药泵管理
      泵的行程固定为大,班组不对泵行程进行调节,规避泵打不起压及调节混乱致使锅炉除氧器联胺浓度波动大的问题,用控制加药槽浓度来控制锅炉除氧器联胺浓度。
(4)加强联胺分析管理
      根据目前用控制加药槽浓度来控制锅炉除氧器联胺浓度的思路,增加对加药槽浓度分析。要注意2个问题:
      ①由于联胺分析方法采用比色法,其工作曲线的k值线性范围的联胺浓度较低,而加药槽浓度较高,所以用比色法分析前应先对样品进行稀释(为了使联胺槽浓度的分析与目前实验期间分析数据有可比性,其稀释倍数必须与实验期间的稀释倍数相同);
      ②锅炉除氧器联胺的分析方法不变,但应对所有分析班组规定比色前的放置时间(放置10min待反应完全后再进行比色测定),保证分析数据的准确性和可比性。
      在对班组贯彻了以上的管理规定后,经过一段时间的试运行,锅炉除氧器联胺浓度得到了有效的控制和降低(见表1)。
从表1数据可以看出:
      (1)改进前锅炉除氧器联胺浓度波动极大,而改进后联胺浓度比较稳定,特别是取用量降低至200mL后,锅炉除氧器浓度波动范围在(0.06～0.1)×10-6。
      (2)联胺取用量规定为400mL运行期间,每日9:00取样分析锅炉除氧器联胺的浓度,平均值为0.147×10-6(计算值为0.118×10-6);之后降低联胺取用量至200mL运行,每日9:00分析锅炉除氧器联胺的浓度,平均值为0.079×10-6(计算值为0.059×10-6)。可以看出,改进后试运行期间,锅炉除氧器联胺的浓度与计算值比较吻合,说明计算与分析方法是准确的。
      (3)目前系统负荷在90%～92%,从运行数据看,联胺配液取用量为200mL能满足当前负荷下锅炉除氧器内联胺浓度指标,根据前述计算方法计算在低负荷(50%负荷,FI-56为130t/h)下运行时,锅炉除氧器联胺浓度为0.066×10-6,即200mL取用量可以适应任何工况下锅炉除氧器联胺浓度的需要。
      (4)从运行数据看,目前的联胺管理方法是可行且有效的。
3、锅炉除氧器经济效益分析
      由于规定了每次配液联胺的取用量,同时联胺的取用方法采用虹吸后,避免了取液和配液过程中联胺的大量损失和浪费。若按照每次取用量200mL来计算,1桶联胺(净重200kg,约200L)可用约1000次,另外根据目前班组配液记录,每次配液间隔约为19h,即每桶联胺可用时间为:1000×19/(24×365)=2.17a。
      根据数据统计,12月28日至11月8日共运行865d,即2.37a,共耗用联胺11桶,则年耗用量为4.64桶,按联胺每桶价格5527元计算,改进后,则每年联胺的消耗成本可降低23105元。
      通过加强对联胺使用及操作方法规范的管理、工作条件的改善以及调节方式的简化,有效遏制了联胺使用及管理的混乱状况,大大降低了联胺的消耗量,达到了节能降耗的目的,且班组反映良好。