吹风气余热回收装置运行总结

王维兵

（山西兰花科创化肥分公司，山西晋城 048000）

山西兰花科技创业股份有限公司化肥分公司合成氨生产能力达180kt／a，尿素300kt／a，甲醇10kt／a。现有三套造气装置，共17台煤气炉（φ2 650mm），常开13台。其中一套造气产生的吹风气配有10t／h余热锅炉。该装置自去年改造后，效果良好，可回收4～5台炉的吹风气，产汽量可达10t／h以上，系统运行稳定。二套造气常开5台煤气炉，配有15t／h余热锅炉，由于原装置换热效果差，实际运行中只能回收2～3台炉吹风气，且系统烟气正压严重，可燃物燃烧不完全，排烟温度高、粉尘含量超标严重，故蒸汽产量低，无法满足生产和环保要求。为此，我分公司委托安徽阜阳市节能化工工程有限公司进行整体设计安装、技术指导和开车调试。2012年4月投运后，可回收6台炉的吹风气。系统微负压运行，烟气中可燃物燃烧完全，烟气达标排放，整体状况良好，达到了本次技术改造的目的。

1 新吹风气回收装置

1.1 工艺流程

造气工段各台造气炉产生的250℃吹风气进入吹风气总管，经旋风除尘器除尘后，与高温空气预热器送来的400℃高温空气经混燃器混合后进入燃烧炉燃烧。与此同时，从合成送来的弛放气经减压后入缓冲罐、安全水封，与低温空气预热器送来的150℃助燃空气在燃烧器内混合燃烧，产生的高温烟气入燃烧炉，从而保证燃烧炉内的温度保持在750～900℃的安全燃烧温度。燃烧炉出口的（800～950℃，42 000m3／h）高温烟气依次进入高温空气预热器、蒸汽过热器、余热锅炉、软水加热器、第一空气预热器，热量阶梯利用后，被引风机抽送至简易烟道喷淋装置，除尘后直接放空。

1.2 主要设备

主要设备规格、型号见表1。

表1 主要设备规格、型号

1.3 技术特点

（1）燃烧炉 由于此次改造时间紧、任务重，且场地十分有限，因此燃烧炉在原有设备基础上进行改造。原计划将直筒段加高3m，但由于受场地限制（上部有皮带走廊），因此将直筒体加高1.5m。由平顶改为锥顶结构。混燃器改在顶部，因此增加了燃烧空间，在整体结构上更加合理、安全可靠。由于原蓄热层采用格子砖结构，实际运行中极容易出现积灰堵塞。此次改造重新设计蓄热层，采用四层折流式蓄热层，这样既可以保证可燃气体和助燃气体（空气）多次反复混合接触着火燃烧和烧尽，又消除积灰堵塞，达到长周期运行的良好效果。由于原燃烧炉基础较低，下部清灰极不方便，因此改造时在原有灰池的外面重新制作一个沉灰池，将灰浆冲至外面的灰池，这样，大大方便了操作，保证了系统的安全稳定运行。

（2）旋风除尘器 由于我分公司造气系统长期掺烧型煤，吹风气中粉尘含量高，造成吹风气回收系统中设备堵塞严重。此次改造，在燃烧炉之前增加了一台新型结构的旋风除尘器，该除尘器除了具有原有除尘器的特点外，下部增设了扩张段，内部增加一整流锥，这样，既可除去大直径的粉尘，又防止了细小粉尘随气流带出，除尘效果十分明显。

（3）蒸汽过热器 蒸汽过热器换热管采用蛇形管错排，与高温烟气逆向换热。在进口集箱上设置了一条外供蒸汽管，开停车时利用外供蒸汽，对蒸汽过热器进行降温，防止其过热烧坏。

（4）高温空气预热器 高空预热器为列管式结构，采用耐热钢光管形式，一端焊接，另一端为密封自由端，可有效避免热胀冷缩因素对设备造成的损坏，延长设备使用寿命。

（5）软水加热器 软水加热器的换热管采用横置式翅片管结构，既强化传热，又能够有效防止积灰。

（6）吹灰器 针对我分公司吹风气中粉尘含量较大的实际情况，此次改造中增设了五台吹灰装置，安装位置为，余热锅炉对流管上中下布三台，软水加热器与低温空预器设备前各一台。其工作原理是通过电机驱动跑车和吹灰枪管，枪管上的喷头在炉内旋转喷出过热蒸汽（0.8MPa），吹扫换热设备受热面上的积灰和结渣。根据各设备受热面的大小，选择不同的吹扫半径，依据系统运行情况定期吹灰，保证各换热设备高效、稳定运行。

（7）烟囱简易喷淋装置 为了降低烟尘的黑度，在引风机出口烟道上加装五组实心锥喷头，采用循环水进行喷淋。由于实心锥具有喷淋面积大，不易堵塞的特点，因此除尘效率较好，能满足要求。

2 装置运行情况

该装置2012年3月施工安装结束，4月初烘炉后，4月10日正式投入生产运行。

（1）由于燃烧炉内衬较厚，烘炉初期应控制较低的升温速率，防止大量水分急剧蒸发对内衬造成损坏。具体做法是，先期在燃烧炉底部配置简易的点火装置，可保证有效调控升温速率，使耐火材料中的水分均匀缓慢蒸发出来，防止内衬出现裂纹，甚至大面积脱落等现象的发生。后期采用在炉顶燃烧器点火烘炉，以提高炉温、强化烘炉质量。当然，任何时候开车点火前，均须做好安全置换和隔离工作，特别是在灭火等情况后，必须彻底置换合格才能重新点火。

（2）运行中应注意的问题

① 送吹风气时，一定要注意燃烧炉内温度是否高于安全燃烧温度，即是否大于吹风气等气体中几种主要可燃组分的着火点。一般要求蓄热层炉温超过750℃，并且随着吹风气的不断送入密切注意炉温的变化，及时作相应的调节，要特别注意观察配风阀是否与造气吹风气回收阀同步启闭。

②燃烧炉炉温正常后，注意水管锅炉、过热器的工作压力，严禁超压，注意水管锅炉保持正常水位。

③锅炉应连续给水，以保持正常水位，不允许水位低于最低水位或高于最高水位。

④系统开车初期，必须引用外来蒸汽冷却过热器换热管束，不允许加水来冷却过热器。同时打开配风阀组的近路阀，以确保高温空预器管内有冷空气流动，防止烧坏管束。回收系统正常运行期间，因为吹风气的送入具有不连续性，所以该近路阀应始终保留一定的开度。

⑤当锅炉超压，蒸汽需放空时，应在过热器出口或过热器后其他管路上放空，不允许在上锅筒放空，目的在于锅炉产生的饱和蒸汽全部通过过热器，使过热器的换热管得到充分的冷却。

3 改造效果及经济效益

改造后可全部回收六台炉的吹风气，解决了较长一段时间内困扰我分公司吹风气直接放空污染环境的问题，烟气经水膜除尘组合式烟囱除尘后放空，粉尘含量不超过100mg／m3，林格曼黑度一级，极大地改善了工作环境，实现了达标排放。

本套装置总共投资250万元，现汽量达12t／h以上（由于受限电影响，生产未达到满负荷，正常运行5台φ2 650mm煤气炉），多产汽6t／h。蒸汽价按100元／t、年运行300d计，则年增效益432万元。6个月可全部收回投资，经济效益显著。

4 结 语

15t／h吹风气余热回收装置改造投运后，系统微负压稳定运行，产汽量及各项控制指标均达到了设计要求，各项指标均有所优化，解决了制约生产的许多问题，达到了良好的社会效益和经济效益。