安徽晋煤中能化工股份有限公司航天炉(HT-L)粉煤加压装置于2009年2月开车,变换岗位的汽提塔自投用以来一直运行不好,给生产带来一定的影响。经检修后技术分析,认为主要存在如下问题:(1)在蒸汽入口管对正塔壁处出现砂眼渗漏,超声波测厚仪检测发现,该处0.5 m2范围内减薄2~5 mm,虽多次补焊,但效果不好;(2)冷凝液去塔顶莲蓬喷头易堵塞,造成气液分布不均匀,塔体易产生“壁流”现象;(3)塔内冷凝液外送不易控制,蒸汽消耗高。为彻底解决这些问题,公司采取了优化改造措施。
1.对蒸汽入口喷淋器进行改造
检修发现1.3 MPa蒸汽入口用的是缺口直管形喷淋器,由Φ89 mm×5 mm的20#钢管制成,其前端防冲端盖为材质Q235的5 mm钢板,直接焊接在前侧的端面,起防冲作用。受1.3 MPa蒸汽入口源源不断地直接冲击的影响,防冲端盖很快因冲刷而断掉,因防冲板距塔壁只有40 mm,这样该处塔壁受蒸汽冲刷影响,很快出现砂眼泄漏,同时局部范围内减薄严重。
经与厂家联系,对损坏的塔壁筒节进行更换。将缺口管蒸汽喷淋器改为环管喷淋器,选用Φ89 mm×8 mm的不锈钢管制成环管,环管的直径控制为塔径的0.65倍左右,并水平安装在靠近填料层上方180 mm处。在环管下部正下方圆周方向均匀打4 mm小孔,在环管内侧沿着45°圆周方向也打同样的小孔,当蒸汽开启后,因气体在环管内圆周方向均匀向下布气,可减小气体的冲刷,避免出现缺口管喷淋器易被冲蚀的现象。同时,调整液体流经小孔的压降比分布器内流动的压降大6~8倍,将液体流经小孔的流速控制在1.5~1.8 m/s。
2.改进莲蓬喷头和分配锥结构
由于自变换气分离器送来的冷凝液中含有少量细小的煤尘颗粒,在检修汽提塔莲蓬喷头时发现小孔周围易结垢,造成布水不均匀,从而影响洗涤效果。又因塔径较小,莲蓬喷头向外扩散的分散喷水易造成“壁流”现象,使塔壁处阻力小,液体容易沿着塔壁淋下,填料淋水不均匀,形成“干锥体”现象,导致分配锥上有偏流痕迹。经过分析后,将莲蓬喷头更换为多孔环管喷淋器,其优点是喷水均匀不易扩散。另外,将分配锥下部锥体的管口加工成60°角的锯齿形结构,这样从上部填料层淋下的液体就会沿着分配锥的齿尖流下,从而改善液体分配不均匀现象。
3.增加塔前换热器、过滤器和液位调节装置
汽提塔的作用是脱除变换气中的NH3等气体,在进入变换气分离器时,在分离器的上部用泵加入脱盐水对变换气进行洗涤,洗涤后的水通过液位自调阀控制进入汽提塔,用蒸汽汽提水中的NH3,汽提后的高温冷凝液送至气化汽包;塔顶解吸气体通过压力调节阀送火炬总管。为保证汽提效果,必须源源不断地加1.3 MPa蒸汽,导致蒸汽消耗量大。又因经蒸汽加入后的汽提塔温度为190 ℃,而从变换气分离器送来的冷凝液温度为30 ℃。经过研究,决定在塔前增加1台换热器和2台过滤器,这样就可通过汽提塔体排出的高温冷凝液来提高塔体入口的冷凝液温度。改进后,经过核算,冷凝液入口温度由30 ℃提高至80 ℃,可节约蒸汽20 kg/h左右,这样就可适当调整1.3 MPa蒸汽的补给量。
另外,通过检查过滤器前、后压差的变化,及时切换清洗滤芯,预防多孔环管喷淋器的小孔结垢。
对于汽提塔液位不易控制和外送冷凝液困难的问题,我们将塔底的冷凝液出口管由DN50更换为DN100,以提高冷凝液流通量;在出口管上加配1台液位调节阀控制系统,将远传信号连接到微机上,通过微机监盘和现场磁性翻板液位计的配合使用,实现在线调节塔体液位,及时送出冷凝液,改善塔体内冷凝液不易调节的现象。
4.加强日常工艺管理
(1)操作时液体压力应控制为恒定值,避免多孔环管喷淋器喷淋半径的改变而造成喷淋不均匀。蒸汽的加入应做好流速调节,避免局部液泛现象。
(2)经常抽查塔体冷凝液的pH、氯离子含量和电导率等的取样分析,保持在工艺要求范围内,控制好水质,避免设备腐蚀。
(3)认真检查液位计是否正常,定期清理旋塞和连通管,及时清理堵塞。
(4)调节阀门应尽量做到缓慢启闭,防止液体冲击而导致液位波动。
通过以上改进,喷头堵塞现象得到了有效改善,液体分布相对均匀,液位调节顺畅,节能效果明显,汽提塔运行安全、稳定,促进了生产的顺利进行。