氨冰机蒸发冷改造小结

杨 彬, 刘天亮, 李 勇, 陈鹏华

(安徽晋煤中能化工股份有限公司, 安徽临泉 236400)

安徽晋煤中能化工股份有限公司年产氨醇150万t、尿素180万t、甲醇40万t、双氧水60万t、复合肥25万t[1]。公司拥有3套氨冰机装置,随着节能降耗及安全、环保要求提升,2#系统氨冰机蒸发冷换热管频繁出现泄漏现象。因反复查漏、堵漏的操作,不仅造成各种资源的浪费,而且制约装置高负荷生产,同时还存在安全环保隐患,改造迫在眉睫。

1 蒸发冷概况

联合车间二期氨冰机于2011年7月投入运行,其主要任务是为一期、二期航天炉系统提供冷量。蒸发冷是该系统的关键设备。

(1) 蒸发冷：型号为2N×2 800,设计温度为50 ℃,设计压力为2.00 MPa,工作排热量为5 600 kW。

(2) 风机：数量为4台,型号为JZL/ZF/DZ,机号为24B-2-2,风量为140 000 m3/h,风压为180 Pa,转速为380 r/min,单台功率为11 kW。

(3) 水泵：数量为2台,型号为MAR125-350,额定体积流量为350 m3/h,转速为1 460 r/min,扬程为6 m,单台功率为45 kW,效率为67%。

2 现状分析及存在问题

原蒸发冷换热管设计为无缝椭圆光管,材质为碳钢。循环水杂质较多且有一定的腐蚀性,造成换热管外表面腐蚀。加之换热管加工时表面存在缺陷,很容易集聚杂物,导致腐蚀更为严重[2-3]。尤其在运行末期(2021年、2022年),换热管频繁泄漏。经统计：1#—4#蒸发冷检修次数分别为9、12、10、11次,分别堵管103、86、85、110根。反复查漏、堵管的操作,不仅造成各种资源浪费,还存在安全环保隐患。堵管后,蒸发冷换热面积减少,蒸发冷液氨出口温度升高,造成液氨储罐温度和压力升高。

液氨出口温度升高,经循环运行后,会造成氨冰机负荷重;汽轮机排汽温度和排汽压力高,导致凝汽器列管易结垢,造成汽轮机效率下降。同样的负荷下,进入汽轮机的蒸汽量就会增大。蒸汽量越大,汽轮机的排汽温度和排汽压力就越高,列管越容易结垢,如此形成恶性循环,严重影响氨冰机的安全经济运行。

液氨压力高时,蒸发冷安全阀就会起跳。由于原设计中,蒸发冷安全阀为就地排放,一旦起跳后,现场条件非常恶劣,处置困难。

另外,因原始安装没有考虑单台蒸发冷的置换和吹扫,导致每次检修堵漏后蒸发冷换热管中附着的水不能被彻底清除,蒸发冷投用时易造成工况波动。

为改变原有状况,公司决定改造氨冰机蒸发冷。

3 改进措施

为了不影响生产,同时结合现场实际位置,采取边生产边改造方案。

(1) 技改卸压管线,回收气氨,避免直接排放大气;技改蒸发冷安全阀放空管道回收排放氨。

(2) 为节约费用,保留原蒸发冷外箱体的东、西、北侧板,拆掉南侧板,吊出泄漏的无缝椭圆光管换热器;新购一台波节管换热器,利用原钢结构进行安装,恢复南侧板及各管口后投运生产。

(3) 技改增加蒸发冷换热管置换和吹扫阀门,确保检修后蒸发冷换热管中附着的水能被彻底置换掉,避免投用蒸发冷时因分离器液位波动导致工况波动。

(4) 定期清理水箱内的淤泥和锈渣,确保水质清洁。

(5) 在蒸发冷水泵进口处增配过滤网,防止杂物进入泵及管道并附着残留在换热管上,影响换热效果及换热管使用寿命。

(6) 在蒸发冷进风口处布置钢丝网,阻挡杨絮和飞虫,改善蒸发冷运行环境,以免水质恶化,影响蒸发冷后温度。

(7) 改造蒸发冷水箱补水,补中水或是补温度低的浓水。

(8) 加强水质管理,定期分析水质,确保水质合格。

(9) 强化管理和维护循环水加药装置。

上述方案既不影响生产,又能做到节能改造,能够彻底改变蒸发冷换热管经常泄漏的不利状况,从而为氨冰机的稳定、高效、经济运行打下良好的基础。

4 发明点及创新点

(1) 将无缝椭圆光管改为波节管[4-5]。与椭圆光管相比,波节管的凹凸结构增加了冷热流体的接触面积。由于波节管内存在波峰和波谷,强烈扰动管道内外的流体,提高了传热管的传热系数,同时污垢不易堆积,防止污垢层的形成。

(2) 改配泄压管线回收气氨,减少检修次数,防止物料浪费。

(3) 增加置换和吹扫管道,杜绝检修后液氨带水现象,避免氨冷器液位波动,稳定工况。

(4) 在蒸发冷水泵进口处增配过滤网,避免杂物进入水循环系统。

(5) 在蒸发冷进风口布置钢丝网,阻挡杨絮和飞虫,改善蒸发冷运行环境,以免水质恶化,影响蒸发冷后温度。

(6) 强化管理和维护循环水加药装置,制定措施并监督落实。

(7) 加强对蒸发冷水质的管理,建立制度台账,定期分析,确保水质合格。

5 改造效果

同比2021年与2022年,氨冰机蒸发冷后温度降低 2～3 K;氨冰机节省蒸汽量为1.5 t/h左右;杜绝蒸发冷列管泄漏检修,每检修一次回收液氨约为6 t;氨冰机氨罐压力小于1.68 MPa(最高操作压力),没有开放空泄压;氨冰机汽轮机排汽温度降低5 K左右。

6 经济效果

通过以上改进,不仅保障了一期、二期航天炉装置的安全环保高效稳定运行,而且节能降耗经济效果明显。

(1) 夏季高温时段,氨罐压力均在1.68 MPa以下,没有人为放空,避免了产品氨的浪费。2020年、2021年的8—9月氨罐压力高,需通过放空维持压力,每隔6 d需向氨罐补氨1次,每次补氨约8 t。氨罐放空气不能被完全回收,约一半在现场高点排放,浪费氨约40 t。而2022年8—9月没有现场排放,即少浪费氨约40 t,按氨单价为3 900元/t计算,共节约15.60万元。

(2) 改造后,因蒸发冷出口温度、压力降低,氨冰机蒸汽消耗量下降,节约蒸汽1.5 t/h,2022年8—9月节约蒸汽2160 t,按4.90 MPa蒸汽成本为200元/t计算,共节约43.20万元。

(3) 自2021年以来,1#—4#蒸发冷分别检修9、12、10、11次。据统计,每台蒸发冷检修一次,需要排放液氨约为6 t。技改前,检修泄压需要对空排放,既浪费又污染环境。技改后,检修泄压排放的氨可被完全回收,经济效益可观。按氨单价为3 900元计算,共节约98.28万元。

以上合计节约157.08万元。

7 结语

通过对蒸发冷列管查漏堵漏、技术改造,稳定了氨冰机蒸发冷的良好运行;由原来的无缝椭圆光管更换为波节管,解决了蒸发冷频繁泄漏的问题,改善了周边环境,节约了生产成本。同时,为员工提供了良好的工作环境,为机组长周期经济稳定运行打下坚实的基础。