曾晓波，李飞，周立彬，林云冲，肖杨
（海洋石油富岛有限公司，海南 东方572600）
［摘 要］海洋石油富岛有限公司化肥一期1 000 t/d合成氨装置采用ICI-AMV节能工艺，1996年10月建成投产。生产运行中，针对合成氨装置蒸汽系统存在的一些问题（尿素装置CO2压缩机跳车时手动操作放空极易引起中压蒸汽管网大幅波动、低压蒸汽管网不能封闭、合成氨装置无法提前开车、低变炉入口工艺气温度偏高致低变催化剂热老化等），通过对蒸汽系统进行分析与研究，掌握了蒸汽管网的控制逻辑，持续采取一系列优化改造措施后，解决了蒸汽系统存在的问题，保证了各等级蒸汽的足量供应；2016年5月合成氨装置原料气由富天然气改为贫天然气后，新增预脱碳单元打破了原有的蒸汽供需平衡，又陆续采取了一系列优化调整措施。目前，本合成氨装置蒸汽管网运行稳定、供需平衡，在蒸汽管网实现封闭的同时自身的调节余量能满足装置工况变化的需要，节能效益明显。
［关键词］ICI-AMV节能工艺；合成氨装置；蒸汽系统；控制逻辑；优化改造；新增预脱碳单元；蒸汽管网平衡
［中图分类号］TQ083+.3 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）06-0030-05
0 引 言
海洋石油富岛有限公司（简称富岛公司）化肥一期1 000 t/d合成氨装置，以南海海底开采的天然气为原料气，采用ICI-AMV节能工艺，具有转化系统二段炉加过量空气、氨合成压力低、燃机驱动空气压缩机、转化系统一段炉负荷低等主要工艺特点，装置于1996年10月建成投产，整体运行稳定，综合能耗较低。其中，转化系统二段炉设计加入过量20%的空气，系统副产高压蒸汽多，燃机高温排气送至辅助锅炉增产高压蒸汽。1 000 t/d合成氨装置运行20多年来，其蒸汽系统存在一些问题，富岛公司通过不断的优化改造，确保了蒸汽系统的稳定运行，有力地促进了整套装置的节能降耗。以下对有关情况作一介绍。
1 蒸汽系统简介
富岛公司1 000 t/d合成氨装置蒸汽系统设计高压（10.78 MPa、513 ℃）、中压（4.9 MPa、380 ℃）、低压（0.4 MPa、200 ℃）3个等级。正常生产中，高压蒸汽来自于二段炉出口、高变炉出口、合成塔出口废锅（系统余热回收）以及燃气透平（设计产能100 t/h）之废热锅炉（辅锅）副产，高压（SSH）蒸汽管网的压力通过辅锅负荷调节予以控制，高压蒸汽设计总产能为235 t/h，用于驱动合成气压缩机组透平、冷冻大冰机透平和甲烷化开工加热炉。合成气压缩机组汽轮机为抽汽凝汽式，抽汽至中压（MP）蒸汽管网，通过汽轮机抽汽量控制中压蒸汽管网的压力，中压蒸汽的用户主要有一段炉、尿素装置、原料天然气压缩机组汽轮机、锅炉给水泵汽轮机、尾气加热器、分子筛再生加热器等。冷冻大冰机汽轮机为抽汽背压式，其排汽量决定着低压（LP）蒸汽管网的压力；低变炉出口废锅副产低压蒸汽作为脱碳系统碳酸钾再生热量。另外，蒸汽系统设置有2个高压→中压减压站（PV95004/ PV95005）和1个中压→低压减压站（PV95003），并配套中压放空阀（PV95008）、低压放空阀（PV95009）。
2 蒸汽管网的控制逻辑
为确保富岛公司1 000 t/d合成氨装置蒸汽系统的稳定运行，其工作状态控制分为正常生产时的控制逻辑和机组跳车（或紧急停车）状态下的控制逻辑。
2.1 正常生产时的控制逻辑
正常生产中，蒸汽网管按照不同的压力等级分为高压、中压、低压管网控制，其控制逻辑描述如下。
高压蒸汽管网压力由辅锅负荷串级控制（G/T WHB PC95007）自动调整，当燃气组分波动过大或管网不稳定时可手动干预。当高压蒸汽管网系统压力大于高压→中压减压站（PV95005）的给定压力11.18 MPa时，高压蒸汽将通过PV95005自动减至中压，若PV95005打开不及时，超过高压蒸汽管网安全阀的设计启跳压力11.80 MPa，高压安全阀将启跳[高压蒸汽管网共设置有6个安全阀——废热锅炉汽包（03D001）和辅助锅炉汽包（02B001）顶部各设置2个安全阀，两汽包出口至蒸汽管网母管各设置1个安全阀，汽包顶部安全阀启跳压力大于母管安全阀启跳压力约08 MPa]。
正常生产中，中压蒸汽管网压力由合成气压缩机组透平抽汽（505E）自动控制保持稳定。当中压蒸汽管网压力低于高压→中压减压站（PV95004）的设置压力4.85 MPa时，高压蒸汽自动通过PV95004减至中压，以维持中压蒸汽管网系统的稳定；当中压蒸汽管网压力高至中压放空阀（PV95008）给定的5.1 MPa左右时，PV95008自动跟踪给定打开，若PV95008打开不及时，超过5.8 MPa，中压安全阀启跳。
正常生产中，低压蒸汽管网运行压力约0.4 MPa，管网压力低，其波动对系统影响小；低压蒸汽管网压力由大冰机透平排汽手动调整，中压→低压减压站（PV95003）一直处于手动控制状态，当低压蒸汽管网压力高至低压放空阀（PV95009）给定的0.49 MPa左右时，PV95009自动跟踪给定打开，若PV95009打开不及时，超过0.7 MPa，低压安全阀启跳。
2.2 机组跳车状态下的控制逻辑
更多内容详见《中氮肥》2024年第6期