造气风机节能技术改造总结及设想

造气风机节能技术改造总结及设想

造气风机节能技术改造总结及设想

摘要：在造气生产过程中，采用低压过热蒸汽通过汽轮机，将这部分压力能转变为有用功，取代电机直接拖

动鼓风机，实现这部分蒸汽能源的综合利用，节能效果非常显著。

关键词：造气热功联产汽轮机鼓风机节能

0前言

我公司目前造气工段要大量消耗0.883MPa(表压)的过热蒸汽，而造气工序实际使用的过热蒸汽压力仅需0.06MPa,使得蒸汽中大量的压力能在节流降压的过程中损失掉了，为了回收这部分能量，我公司采用青岛华捷的汽轮机技术，对造气鼓风机进行改造，实现了热功联产。

1改造前的状况

我公司造气共35台煤气炉，一、二工段各14台，三工段7台。配置为7台1列，鼓风机供3或4台煤气炉用风。其中一、二工段鼓风机为KD550，所配电机功率都为315kW、电压为6kV，每台炉子吹风时间在25s左右，上加氮时间15s左右；三工段鼓风机为KD600，所配电机功率为400kW、电压为6kV，每台炉子吹风时间在30s左右，上加氮时间20s左右。正常情况下风机（4台用风）不外送风的时间比较短（停炉及特殊情况除外）。造气所用蒸汽来自低压蒸汽管网（实际压力0.7MPa,温度280℃）减压后和造气自产蒸汽（0.1MPa，120℃）、少量纯碱二次蒸汽（0.3MPa，140℃）送缓冲罐混合后，进造气煤气炉制气。

2改造方案

将来自蒸汽管网的0.7MPa蒸汽经蒸汽缓冲罐缓冲后，送至汽轮机，利用蒸汽膨胀减压做工驱动造气鼓风机，排汽压力为0.18MPa（根据所选的汽轮机型号），排汽用于造气工段，实现热功联产。考虑到每套装置的蒸汽总用量及选型的汽轮机型号，对一、二期每列的一台KD550的电机改为功率400kW、电压为6kV，各配置一台汽轮机，连接型式为风机-电机-汽轮机。这样改造的方法对现有生产影响较小，当汽轮机发生故障时，可以将汽轮机停下脱开检修，风机还可继续使用。蒸汽管改造是从DN250总管接一路DN200蒸汽管线去汽轮机，出口总管DN400分两路DN300管路去造气用蒸汽缓冲罐。原有蒸汽减压管线不变，做热备用，因为实际蒸汽总流量略大于汽轮机用量，故可以调节系统的蒸汽压力。

3主要设备及工艺参数

汽轮机型号：B0.6-0.8/0.18（三期）B0.5-0.55/0.17（一、二期）蒸汽缓冲罐：DN1500H=3685进汽压力：0.5～0.8MPa进汽温度：280～320℃排汽压力：≤0.18MPa排汽温度：165-250℃额定转速：3000rpm

超速保护动作转速：3360rpm汽轮机轴瓦温度：≤80℃油温：35-60℃

额定耗汽量：12.5t/h

4操作运行要点

4.1启动前的准备工作

（1）仔细检查汽轮机及附属设备。（2）检查前后轴承座内油位是否正常。（3）将主汽门关闭。

（4）确认主蒸汽管路及排汽管路上的隔离门关闭。（5）开启汽轮机全部疏水门，开启向空排汽门。（6）开启前、后轴承座冷却水进出水门。

（7）检查HJ系列控制器、执行器、电磁阀等。4.2汽轮机保护装置实验及主汽门速关实验

注意：实验前必须确认汽轮机进汽主蒸汽管路上的隔离阀关闭。

（1）主汽门挂闸：①顺时针转动手轮到底，主汽门挂闸；②逆时针转动手轮，开启主汽门

（2）操作电子调速器及保护装置使主汽门关闭。该实验需要在汽轮机大修后或停机一个月以上进行上述实验。

4.3暖管暖机及开机注意事项

（1）汽轮机隔离阀前的蒸汽管路暖管。将汽轮机隔离阀前段的总汽门开启少许，启动汽轮机。当转子转动后，立即关小汽门使汽轮机转速保持在300～500r／min，暖机10min。仔细测听内部声音，检查是否有不正常的声音。

（2）当一切正常后，将转速维持在8001200r／rain，暖机15min。注意轴承油温，各部位的膨胀及振动情况。

（3）低速暖机后，在肯定机组一切正常后，逐渐开大主汽门，以300r／min的升速率提升转速至转速控制器动作转速(～2200r／min)；若转速升至2200r／min以上调速器仍不起作用，则按动“HJ系列转速控制器”上的降速按钮直至转速控制器起作用。当转速控制器可以控制汽轮机转速后，全开隔离汽门，并用转速控制器器将转速升至额定转速，然后按下自动健。（4）当汽轮机投运正常，转速在2800-2900r／min时，立即启动电动机，若转速超过2950r／min时，必须将转速降到2800-2900r／min时才能启动电动机。4.4正常停机

（1）停机卸负荷前应通知造气岗位做好准备。（2）检查主汽门阀杆是否有卡涩现象。（3）将升速速率降到8-4之间，停电机。

（4）将控制器转换到手动状态，然后手动降低汽轮机转速。在降负荷过程中，随时注意机组的膨胀及振动。

（4）汽轮机转速手动降至2200r／min时，按急停按钮，关闭主汽门。（5）关闭排汽管路上的隔离阀，开启排汽阀。（6）停机时记录汽轮机惰走数据。

（7）在转子惰走期间注意测听汽轮机声音。

（8）开启主汽门、汽缸底部及进、排汽管路上的疏水门。4.5发生故障汽轮机必须立即停机，查明原因修复后在开。

5改造后的经济效益

汽轮机利用蒸汽减压作功驱动鼓风机，单套造气鼓风机完全不再耗电，每小时节电约500KWh，节能效果十分明显，而改造一套总投资仅为43万元（包括汽轮机29万元/套，管道阀门等8万元，基础、安装保温等6万），半年就收回投资成本，投资回报率非常高。一、二、三期的鼓风机全部采用蒸汽汽轮机驱动，则节能效益非常可观。

6系统存在的不足及设想

（1）单列7台煤气炉系统用蒸汽量只是略大于汽轮机额定的蒸汽用量，只能满足一台汽轮机拖动一台汽轮机，其余一台还在耗电。当系统中停炉多的话，蒸汽用量小于额定用量，压力将偏高，影响安全生产。

（2）汽轮机投用后，入炉蒸汽温度在140℃左右，整个系统的蒸汽温度偏低，对生产有一定的影响，且蒸汽容易带水。

（3）加强对造气蒸汽管线、缓冲罐的保温修复，确保保温的完整性，管线在满足工艺条件的情况下尽量短，减少热损失。（4）将部分外来的饱和蒸汽过热，如纯碱二次蒸汽经废气炉过热，过热器安装在汽包和省煤器之间，将能提高10～20℃入炉蒸汽温度，这部分将在废气炉升级改造中完成。

（5）如果能将造气水夹套设计压力从0.2MPa改造成与低压过热蒸汽管网相同的压力，工艺改为4台煤气炉共用1台废锅，将自产的饱和蒸汽经废锅过热，这样与管网来的蒸汽混合的量足够2台汽轮机的用量来驱动鼓风机，造气风机耗能将成为历史。

7结语

在如今电费1年涨2次的情况下，用汽轮机代替造气鼓风机电机的节能技术改造不仅节省了可观的电费，而且为蒸汽能源的合理利用创造了有力的条件，为公司的节能树立了良好的开端。

参考文献：

1、青岛华捷汽轮机说明书2、《功热电联产造气汽轮机的运用》张爱民李英安徽化工201*年增刊（1）3、《工业汽轮机应用经济性分析》来自百度文库4、《造气风机节能技术改造小结》张小平全国中氮情报协作组第28次技术交流会论文集

扩展阅读：我公司造气节能技改总结

我公司造气节能技改总结

作者/来源：陆萍，孟庆顺（江苏恒盛化肥有限公司，新沂221400)日期：201*-12-25

1造气系统的改造

江苏恒盛化肥有限公司造气系统共有固定床造气炉21台，201*年已改造8台，201*年6月淘汰了其余13台造气炉。1.1主要设备

（1）造气炉：选用φ2800mm造气炉，炉体为夹套式，炉条机械传动排渣。

（2）洗涤塔：φ5800mm，总高23610mm，内装瓷环填料，分两段装填，每段高4500mm。

（3）空气鼓风机：选用C600-1.30型高压高效率鼓风机，风量36000m／h，风压30kPa，电机功率440kW，电压6kV。

（4）采用热管废热式锅炉（φ2600mm，H＝15100mm）回收水煤气显热，副产0.3MPa的低压蒸汽。（5）水帘除尘器：φ1200mm／φ2400mm，H＝35552mm。（6）旋风除尘器：φ1800mm，H＝9250mm。1.2节能方面改造

（1）扩大炉膛直径：均改为φ2800mm。在改造中，各炉上行出口管放大至DN700mm，并延伸至三楼楼板顶面，增加了有效空间，有利于高炭层操作和降低制气阻力，单炉发气量大大提高。

（2）炉底的选型：造气炉炉膛扩径后，炉内加煤量增加，使炉底运行阻力变大。为保证运行正常，炉底运行机构改为滚动底盘，传动的摩擦系数较小，减轻炉条机的运行负荷，炉底连续运行周期延长近1倍，为造气的稳产、高产创造有利条件。

（3）采用新型炉箅：把所有炉箅改为六边形炉箅。该炉箅具有布风均匀、通风面积大，排、破渣能力更强（排出的灰渣均在150mm以下）、燃烧完全（残碳量下降了5％）等优点。

（4）吹风系统的改造：造气炉的最佳工况是在短时间内使炉温提高，蓄存足够的热量，供制气用。这就要求单位时间内风机必须具备高风速、大风量的性能，故把所有风机改为C600-1.30型风机，同时也实现了1台风机供4台造气炉生产。为进一步提高炉内吹风强度，将入炉风管及阀门由原DN500mm全部更换为DN600mm，阻力由近2750Pa降低到1050Pa。

（5）改造制气系统：采用过热蒸汽造气，并采取了简化工艺流程、管道扩径、减少弯头等措施。而且将洗气塔水封高度降到80mm左右，使制气阻力大大降低，提高了造气炉的单炉发气量。

（6）采用自动加焦机：在相同工况下，由原每30～40min停炉加1次炭（每次停炉时间1.5min，每天共停炉40次）改为每2min加1次炭（不停炉），即每天可节省60min加炭时间，且造气炉平均温度平稳、增高，有利于单炉产气量的提高。

（7）造气炉油压系统改造：把50L／min的油压泵改为80L／min；φ10mm通径的阀站集成块、电磁阀更换为φ12mm；吹风阀、下行阀、上加氮阀等阀选用双电磁阀控制。这样大大加快了各个油压阀的起落速度，DN600mm的大阀的起落时间也不到3.5s，从而减少了阀门“开、关”在循环时间内所占的百分比，增加制气时间。

2淘汰分散的小锅炉，实现热电联产

原锅炉为SHFC15-2.45／400和SHC20-2.45／400，其燃烧效率仅为50％～60％，造成能源浪费，为此选用3台75t／h次高压循环流化床（CFB）锅炉加2台15MW抽汽式汽轮机，配2台18MW发电机组。300kt／a合成氨系统造气炉不能利用的无烟煤末约100kt／a，造气炉排出的炉渣、飞灰量约为134.8kt／a，这两部分废弃物共约250kt／a。所以，采用中国氮肥工业协会推广的燃渣式CFB锅炉技术，利用原已废弃的造气炉渣及无烟煤末作为CFB锅炉的燃料。CFB锅炉由于床中强烈的湍流混合和物料的循环燃烧，增加了燃料燃烧时间，其燃烧效率可达97.08％，锅炉热效率达90％以上，节约煤炭近100kt／a，节能直接经济效益达2600万元，且减少SO2排放量。

3采用50t／h的三废混燃炉

采用50t／h造气三废流化混燃炉将造气生产过程产生的吹风气、造气炉渣、除尘器细灰，掺入部分粉煤和煤矸石以及合成弛放气在三废流化混燃炉进行流化燃烧，达到制取高位热能蒸汽的目的。产出的中温中压蒸汽部分经背压驱动压缩机，背压后的低压蒸汽供造气、甲醇精馏使用，少量中温中压蒸汽经减温减压后供变换和其它工段使用，达到一炉多用，其流程见图1。

3.1主要配置参数

（1）燃烧物料：造气吹风气、造气炉渣、造气细灰、高硫煤、煤矸石、湿法脱碳闪蒸气、铜洗再生气、合成气（也可不用）、变压吸附的逆放气等。（2）三废混燃炉：φ8528mm×201*0mm。

（3）组合式除尘器：规格为φ6520mm×19800mm。

（4）隧道窑式余热锅炉1套：Q＝50t／h，P＝3.82MPa，T＝450℃（包括蒸汽过热器、锅炉、省煤器、空气预热器、炉内冷却器）。

（5）主要参数：燃烧温度950～1050℃、排烟温度≤150℃，混燃炉内截面流速≤4m／s，系统阻力≤2500Pa，炉膛压力－10～－50Pa。3.2节能效果

（1）使用该装置后，对以前只能排入大气的吹风气和全公司放空气进行彻底回收利用，变废为宝，减少了对大气的污染，保护了环境。

（2）三废流化混燃炉回收造气吹风气过程中，是以煤为点火源，可少用或不用合成点火气，即造气吹风气回收不受合成因素的影响，节约氢气和半水煤气，可使氨产量提高3％～5％。

（3）使用三废流化混燃炉后，可达到全公司蒸汽自给，实现了尿素生产的“两炉变一炉”和“两煤变一煤”的目标。

（4）解决了造气生产废气、废渣、煤灰综合治理的难题，保护了环境。

（5）一炉多用，停运了能耗高的锅炉，节约能源，提高效率，节约投资达50％。

（6）同样工况条件下，采用汽轮机驱动压缩机比使用电力驱动可提高能源利用效率约10％。4建成蒸压粉煤灰砖生产线

造气炉、热电循环流化床锅炉、三废流化混燃炉产生大量的煤泥、煤灰、炉渣等废弃物，为此，201*年6月投资1200万元建成了5000万块／a蒸压粉煤灰砖生产线。蒸压粉煤灰砖作为粘土砖的替代品，符合目前国家产业政策，既节约了土地资源，又实现了废弃物的再利用，经济效益与社会效益都十分显著。可实现年纯利润300万元。粉煤灰砖生产工艺流程见图2。

热电循环流化床锅炉产生的灰渣自硬结性强，可用于制砖、填路、水泥掺合料等。公司将其产生的灰渣全部作为制砖的原料，形成全公司灰渣等再利用产业链（见图3）。

5污水处理技改，实现污水零排放5.1对造气、脱硫污水处理系统的改造

随着生产规模的不断扩大，原有的污水处理系统已远不能满足生产的要求，系统水浊度严重超标，造成系统管道、凉水塔填料及设备喷嘴、喷头被堵塞，零排放无法实现。为此，公司与徐州水处理研究所合作，采用微涡流塔板澄清器对造气、脱硫污水处理系统进行了扩产改造。该工程投运后污水处理能力达到了3000m／h，经过两年多的运行，既满足了生产要求，又节约了水资源。5.1.1改造后流程

造气、脱硫工段来的污水首先进入平流沉淀池。在沉淀池内，较大的灰尘颗粒沉淀下来，被吸泥机送入浓缩池，浓缩后的泥渣外运，清水回沉淀池内。沉淀后的热水经热水泵送入微涡流塔板澄清器，同时在热水泵的进口和出口分别加入絮凝剂和助凝剂。在微涡流塔板澄清器内，绝大部分的颗粒被絮凝沉淀下来送入浓缩池，清水靠静压流入凉水塔，降温后的水被凉水泵送往造气、脱硫各用水岗位。改造后流程见图4。

5.1.2主要设备规格及结构

（1）微涡流塔板澄清器：规格φ2201*mm×13500mm，混凝土结构，内部分为第1、第2及第3反应室，设有栅板和斜管结构。

（2）冷却塔：玻璃钢，处理水量1000m／h，共3台，水冷却温差＞25℃。（3）水泵：350s-16型循环热水泵，350s-26型循环冷水泵。

（4）方形池：平流沉淀池20m×30m，浓缩池10m×20m，清水池10m×10m。5.1.3经济效益

（1）采用微涡流塔板澄清器处理造气污水，每年可减少管道、凉水塔填料、设备喷头、喷嘴更换次数，节省32.5万元。

（2）节约水资源：系统补水由改造前12.5t／h降至2.5t／h，按每年300d、吨水成本1.5元计算，则每年节省10.8万元。

（3）节省处理药费：污水处理系统加处理药费由0.065元／t降至0.040元／t，按处理能力为3000m／h计算，则每年节省药费54.0万元。

（4）节电费：系统出水温度比改造前降低了3℃，凉水塔风机电耗年降低约53万kWh，电费0.25元／（kWh），年节电费为13.25万元。综上该系统每年节省110.55万元。5.2循环水的综合治理

201*年6月18日，投资约3800万元建成尿素循环水、合成氨循环水、压缩机循环水、热电循环水、脱硫循环水、造气循环水、废水回收处理站等循环水冷却处理系统。实现了带压回水，减少了水的渗漏、飞溅等损失，节约了水资源。各循环水系统已投入生产运行，各工艺冷凝水全部回收使用，至此全公司顺利实现污水零排放（见图5）。

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6结语

通过节能减排改造，公司合成氨生产过程中的三废得到合理的利用，是一种循环经济模式，具有节约能源、改善环境，使资源得到最有效的利用，实现了资源输入减量化、废物再生资源化；实现社会、经济和环境的共赢发展。

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