基于布朗流程合成氨一段炉故障原因分析与对策

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1、大连理工大学硕士学位论文布朗流程合成氨一段炉故障原因分析与对策姓名：李强申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：张述伟20091201大连理工大学硕士学位论文摘要布朗流程合成氨以其较低的能耗在化肥工业被广泛采用，其特点是轻度的一段转化、采用燃气透平、深冷净化和采用独特的布朗回路设计，以达到节能的目的。一段炉是整个合成氨的关键设备，其作用主要是产生H2和驱动后续工段燃气轮机的高压蒸汽。一段炉的平稳运行，对整个合成氨生产系统至关重要。乌石化二化肥布朗流程合成氨一段转化炉能耗一直过高，掺烧瓦斯气以来出现了烧嘴箱外壁超温、天然气烧嘴被烧

2、坏以及过热蒸汽盘管严重变形的故障。本研究对该装置一段炉能耗进行研究，找出一段炉能耗高的真正原因，并提出故障解决方案，同时对实际运行的一段炉工况进行优化，以提高一段炉效率。研究拟分为以下几个部分：第一部分，对设计工况进行物料衡算和能量衡算，找出一段炉进出口产物和入口反应物之间的组成关系，同时校核一段炉设计工况下的物料和能量是否平衡；找出符合设计工况的计算方法，为后续实际工况的能量衡算和物料衡算计算建立统一的基准；同时对比设备设计值，校核设计工况是否有设计缺陷的问题。第二部分，对实际运行的工况进行计算，结合实际工况下出现的故障，对比设

3、计工况和实际工况的变化，找出一段炉能耗高的原因。为一段炉大修提供理论依据和具体方案。第三部分，根据一段炉故障诊断的原因，提出解决一段炉故障的对策，为一段炉大修改造方案提供指导性意见。第四部分，对一段炉大修后实际运行的工况进行校核，分析一段炉大修后的能耗情况，检验大修效果。最终计算发现：烧嘴超负荷、燃气透平乏气分配不合理、燃料废气的可燃组分低和高压蒸汽产量过大、蒸汽转化反应能耗较高是造成一段炉故障的主要原因。根据故障原因提出了一段炉大修改进方案。大修后，天然气的消耗量显著降低，燃气的效率大幅度提高；烧嘴外壁超温的情况得到有效解决，炉

4、膛烧嘴火焰长度正常，一段炉排烟温度降到175"(2,，更换的过热过热蒸汽盘管已经平稳运行了三年。关键词：合成氨；一段转化炉；故障诊断；对策FailureDiagnosisofPrimaryReformerofBranuTechnologyAmmoniaSynthesisPlantandCountermeasuresAbstractBranuammoniumsynthesisiSwidelyadoptedinchemicalfertilizerindustrybecauseofitsrelativelylOWerenergycons

5、umption．Itischaracterizedbymildprimaryreforming,applicationofgasturbineandcryogenicpurification,andadoptionofauniquebrauncircuitdesignasallenergysavingmethod．TheprimaryreformeriSthekeyequipmentinammoniaproduction,whosemainfunctionistoproduceH2andt0drivehighpressureste

6、amofgasturbineinsubsequentsection．Thus，astableoperationoftheprimaryrefornlerisofparamountimportancetothewholeammoniaproduction．TheenergyconsumptionhasbeinghighintheproductionofUrumqiPetrochemicalCompany2ridFertilizerPlantbyBranuammoniumsynthesis．Aftertheapplicationofr

7、efininggasmixtRrecombustion，failureappearsinmanyaspects：overheatingofexteriorsofburnerbox,burntoutofnaturalgasburnerandseriousdeformationofsuperheatedsteamcoil．Inthisstudy,weconductedsystematicresearchtofindouttherealcausesofhigIlenergyconsumptionofprimaryreformerinor

8、dertoputforwardsolutionsofthefaultsmentionedabove，andtooptimizetheactualrunningconditionsofprimaryreformerSOastoenhancetheen