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1、140泸天化科技2008年第2期大型合成氨第一废热锅炉逆循环分析泸天化股份公司生产部陈吉明孙亚非摘要针对合成氨装置凯洛格流程中第一废热锅炉可能产生逆循环的情况,对锅炉水循环原理及循环判断进行详细的分析,并提出生产中避免产生逆循环的操作要点,以便进一步指导工艺操作。关键词废锅逆循环危害泸天化股份有限公司现1500t/d合成氨装置从二段转化炉103-D底部出来的近1000采用的是美国凯洛格流程,蒸汽发生器由辅助锅的二段转化工艺气,通过气体分布器进入并联的炉101-BU、第一废锅101
2、-CA/CB、第二废锅两台废锅101-CA/CB壳侧,与双套管外管的锅102-C和第三废锅103-C组成。5台锅炉实际炉水进行换热。二段炉转化工艺气的温度降为上是高强度的换热器,锅炉水自汽包下降管进入400左右,从壳程上部进入第二废锅102-C。废锅,受热后部分锅炉水变成水蒸汽,流体密度下锅炉水从汽包101-F一根下降管进入101-CA/降,由热虹吸作用,汽水混合物便沿汽包上升管进CB管箱,经小管板分布进入刺刀管,外管吸收二入汽包,产生的蒸汽在汽包中分离后,引出至蒸汽段转化工艺气的热量,产生的汽水混合物再经两系统。在这几台锅炉中,以第一废锅工作条
3、件最根上升管返回汽包。工艺流程简图如图1所示。苛刻,加热介质为近1000的二段转化出口气。为解决设备结构上的困难,第一废锅设计为双套管式,又称为刺刀型,正常生产中水从内管流下,汽水混合物从外管上升,管外走高温的二段转化出口工艺气。双套管式的锅炉在建立锅炉水循环时有可能产生逆循环,即锅炉水由上升管进入第一废锅外管,受热后汽水混合物沿内管经下降管进入汽包。逆循环发生后对装置的安全生产将带来极大的危害,装置一旦发生逆循环后应尽快停图1101-CA/CB工艺流程简图车纠正。2008年2月8日,合成氨装置在开车过程中2101-CA/CB设备结构简图10
4、1-CA/CB均发生了逆循环,10日装置决定停车,至停车前蒸汽中SiO2含量达60ppb左右。2101-CA/CB每台废锅由206根双套管组月11日开车,工艺制定了相应的纠正逆循环操作成,正常生产中来自下降管的水进入101-CA/要求,并成功纠正了逆循环。通过两次开车的数CB小管板管箱,自206根双套管内管流下,二段据收集整理及相关技术资料的查证,在此对逆循转化气自下而上与双套管外管内的锅炉水并流换环的现象、判断、纠正措施和防范措施等进行深入热,锅炉水受热变成汽水混合物从外管上升,进入的分析,以便指导今后的操作,避免逆循环的发大管板管箱,再经两根上
5、升管进入汽包101-F。生。从气体走向可知,对设备要求严格的管板只设在温度较低的工艺气出口一端,从而解决了设备结1工艺流程简介构上的困难。101-CA/CB设备结构简图如图2所示。2008年第2期大型合成氨第一废热锅炉逆循环分析141图3中,P、P0、P1、P2、P3为图中几处的压力指示。h0=14783m,H=16650m,h=10126m。31为常温水密度997kg/m;2为下降管内锅炉水密度;3为上升管内水汽混合物的密度。为了在开车过程检查101-CA/CB循环是否建立正常,设定了两个压差计PDI-32/3
6、4和PDI-33/35,其中,PDI-32/34为101-CA/CB下降管在下降高度为h0=14783m上的压差指示(低压侧有h0高度的常温水柱补偿)。PDI-33/35为101-CA/CB下降管与上升管在同一水平面上的压差指示。41PDI-32/34的确认与分析PDI-32/34:图2101-CA/CB设备结构简图P1=P0+1gh0P2=P0+2gh03锅炉水循环原理PDI-32/34=P1-P2=(1-2)gh0锅炉正常循环时,已知下降管压差计PDI-正常循环时的推动力表示:32/34后,就可计算出下降管内锅炉水的密度
7、2,(H+h)!(水-混)因此该压差计又更贴切的称为密度计。式中:对本装置而言,正常循环时新补充的锅炉水H+h∀∀∀汽包至刺刀管底部的位差;温度与炉水温度比较接近,且锅炉水在汽包内充水-混∀∀∀下降管中锅炉水与上升管中的汽水混合物分混合,下降管内密度2近似等于炉水密度,即的重度差。近似等于汽包压力下对应的饱和水的密度。这样重度差和液位差造成足够的推动力,以克服就可以反向计算出汽包在一定压力下锅炉水发生流体在循环通路中的摩擦阻力,从而建立正常循正常循环时的压差值。环。锅炉水受热越多,产生的蒸汽越多,锅炉水与例:当101-F压力为63MP
8、a时,查2=汽水混合物间的重度差越大,循环速度也越快。3748kg/m为了有助循环的建立,设计中将汽包安设在101PDI
