HR型无动力氨回收技术应用总结

HR型无动力氨回收技术应用总结
该技术在分离气氨的过程中，根据不同企业实际情况，其流程又各有所不同。

为补偿冷量不足，可增加小功率氨气压缩机，或引进其它可利用气源参与膨胀，提供冷量，以达到更好分离效果。

该技术其优点是整个工艺过程，没有氨水的二次污染，分离效果好，运行成本很低，操作简单方便，安全稳定。

四、工艺流程及主要设备
（1）工艺流程
由氨贮槽来的弛放气和合成放空气混合后温度约10～15℃，进入缓冲罐稳压后进入氨回收系统，经过第一特效换热器，与净氨后的低温气体(称净化气)冷热交换，回收冷量后，温度降到-10℃左右，进入第一气液分离器，分离出部分氨后，气体经高效除油装置除油后，进入第二冷、热交换器，气体进一步冷却，温度降到约-15℃，进入第二气液分离器，分离出绝大部分氨后，气体进入第三冷热交换器及第三分离器，进一步分离掉少量氨后，温度降到-20℃，气体最后进入第四冷热交换器及第四气液分离器，被膨胀机来的气体冷却，温度降到-40℃以下，分离掉残余的微量氨后，气体返回第三热交换器，交换冷量复热后，净化气去能量回收装置，及保护气系统，利用膨胀制冷原理，产生低温气体，膨胀后的低温净化气依次通过四、三、二、一冷热交换器，冷热交换后，出系统，去吹风气回收工段作为助燃气用。

一段分离器分离出的液氨节流返回第一冷热交换器，进行蒸发吸热，降低贮槽来的原料气的温度，气氨排出系统，二段分离器分离出的液氨节流返回第二热交换器，蒸发吸热后排出系统。

三、四级分离器分离的少量液氨与二级分离器分离出的氨混合后，一并进入第二冷交换器，蒸发换热后排出系统。

（2）主要设备
五、主要工艺指标
六、装置运行效果
(1)装置氨回收效果：
氨回收工程竣工后，经过一周的试运行，装置运行较为平稳，对弛放气处理效果明显，经过标定，改造前后弛放气中氨回收率分别为22.54%和95.5%，处理效果见下表一：
表一：
改造前后气体分析对比表
（2）对终端污水处理影响：
无动力氨回收装置稳定运行后，随着氨回收率的提高，氨回收补充到冰机系统的氨量日益增加，回收氨量可满足45kt/a铜洗工段自用氨需求，并大幅度减少外排污水氨氮含量，见表二：
表二：
污水氨氮变化表
数据摘录：2006年11月1日～12月20日
上表可看出，氨回收对化肥厂污水氨氮消减率达61.48%，使污水中氨氮含量平均在500mg/l以下，降低了后续污水处理的技术难度。

七、装置运行要点
（1）稳定装置操作压力：本套氨回收系统设计运行压力为1.4～1.6Mpa，而实际操作压力为1.0～1.2Mpa。

作为氨回收装置操作压力越高，对冷量的回收利用越充分，特别气相中平衡氨浓度越低，回收效果越好，因此尽量保证能量转换器正常运行压力≥1.0Mpa。

（2）进入装置气量保持稳定：稳定的气量是保证能量回收装置安全、平稳运行的关键，生产中尽量稳定操作，减少波动，调节幅度
（3）保证分离器液位：分离器液位高低、稳定，直接影响回收及分离效果，正常操作中将液位保持在1/2位置。

（4）液氨罐装充压应缓慢：由于一般液氨槽车容积较大，充氨罐装开始时压力较低，因此对氨回收系统造成压力大幅波动，影响膨胀机平稳运行，如果条件允许，可采取机械罐装。

八、经济环保效益
氨回收装置投运后每天直接回收液氨量在2吨多，每年可回收液氨667吨（按8000小时计），每吨液氨按市场价2000元计算，每年创造经济效益133.4万元。

装置解决了氨气污染环境问题，大幅度降低了外排污水氨氮含量，减少了污水处理技术难度，降低了150万元污水处理费用。

九、结语
氨回收装置解决了化肥厂环境污染问题，使污水氨氮消减率达到61.48%，装置氨回收效率达到95.5%，每年创造经济效益约133万元，是一项较好的经济环保项目。

作为吹风气潜热回收装置已由过去低压、小型化向大型化发展，由过去只满足造气自身的蒸汽自给，向追求综合效益最大化发展。

随着规模的不断扩大，设计中一些新的观念、新的结构、新的工艺也不断融入其中，使现有吹风气潜热回收装置更加合理、完善，使其发挥最大的经济效益。

河南省安阳化学工业集团公司是国家大型一类企业，河南54家重点企业，国家500家最大化工企业之一。

05年初，安化公司经过认真调研、考查论证、公开招标，决定由山东郯城华润化工节能技术有限责任公司承担该公司大型吹风气回收项目的总体设计及燃烧炉砌筑工作。

二、设计参数
安化集团目前采用Φ3.6m UGI造气炉，间歇法工艺生产合成氨原料半水煤气。

全厂共有12台造气炉，常开10台；造气风机为2378/542型，流量为66000M3/h，实际入炉风量为45000~48000M3/h，每台风机配套三台造气炉，制气循环时间为175秒，其中净吹气时间为42秒。

另外合成氨放空气和贮槽驰放气提氢尾气部分供职工作为生活煤气使用，部分供吹风气装置助燃。

根据方案设想及下步规划，对当前吹风气回收装置的设计思路为：回收8台Φ3.6m造气吹风气，并且吹风气先经过造气废锅回收显热后，再送入吹风气回收系统。

蒸汽品质确定为P=2.8MPa（与现有汽轮发电机匹配）、T=400℃，产汽40~50吨/h，蒸汽发电背压后回造气使用。

根据上述要求经过综合平衡计算，确定以下工艺参数（计算书略）：
1、吹风气量：：~104000Nm3／h 温度140℃；
气体成分：CO2 13.6% CO 9.2% O2 0.2% N2 74% H2 2.5% CH4 0.5%
2、入炉二次风量：取41000Nm3/h
3、烟气量：取143330Nm3/h
4、合成二气消耗量：取2600Nm3
气体成分为： CH4 27% NH3 0.5% H2 45% N2 Ar 27.5%
5脱盐水压力: 5.6MPa；温度104℃
三、主要设备选型
1、燃烧炉：经过严格工艺计算，结合生产实际情况，从安全、稳定、低阻、高效等方面考虑，特别考虑Φ3.6m炉型及配套风机，其风压高，风量大、重风时吹风气瞬间波动大等不稳定因素，因而燃烧炉的设计选型，既要满足生产中的不稳定操作，又要保证可燃物燃烧完全，不产生爆鸣。

设计中燃烧炉内部结构采用大通道、低阻力、多部燃烧单元、分区折流式结构，外部则增加了自动防爆卸压装置，为安全运行创造有利条件。

2、余热锅炉：本套装置选用立式三回程结构余热锅炉。

作为近年新推出的立式锅炉，以占地少、结构紧凑、热回收好、效率高、操作稳定等特点已逐步被大型吹风气装置所普遍采用。

3、组合式安全水封：吹风气回收系统，一般设两个水封，一是安全水封（稳压作用）以防合成助燃气压力波动燃烧不稳定，使助燃烧嘴灭火；另一个是防回火水封，防止炉内瞬时压力波动气体倒回引起安全事故。

而作为本套装置设计的组合式水封，则巧妙的将二者合二为一，既满足了安全需要，又减少了占地，简化了流程，使装置更紧凑。

4、中温空预器、软水加、低温空预器：
该套回收装置通过理论计算，取消高空，设置中、低空预器，中空、软水加热器为列管式，自上而下，直接悬挂于锅炉后烟道，低温空预器则采用镍基钎焊翅片式热管型空预器，其效率高、体积小，结构紧凑，易于布置，方便配管。

5、助燃气烧嘴、吹风气预混器：
本套装置设计中，吹风气分两股入炉，夹角120℃。

助燃气烧嘴，共设计三组，同时取消传统的点火枪点火形式，新型烧嘴设计为自动点火装置，既安全又方便操作，同时具备较高的热效率，燃烧平稳不灭火。

四、工艺流程
合成二套提氢送来的提氢尾气，经组合水封及水分后，分别进入燃烧炉的3个预混器与低温空气预热器来的热空气（150℃）混合后，在燃烧炉内燃烧，为吹风气提供持续燃烧的热量。

自造气炉来的吹风气（140~150℃），在燃烧炉前分为两条管线，同时进入燃烧炉的两个预混器与中温空气预热器来的热空气（250℃）混合后，进入燃烧炉燃烧，热量一部分被格子砖砌体蓄热，保持炉内温度900℃，燃烧炉内的格子砖砌体中设有折流板，高温烟气在格子砖砌体内曲折流动，强化换热，增加蓄热效果。

其余热量随烟气由燃烧炉烟气出口（850~880℃左右），进入45t/h余热锅炉的蒸汽过热器，经过热器后，烟气温度降至780℃左右，然后进入立式三回程水管余热锅炉，经水管余热锅炉后的烟气温度降至300~310℃左右，此后烟气依次经过中温空气预热器、软水加热器、低温空气预热器。

最终烟气温度降至128~150℃左右，经引风机抽至烟囱放空。

五、装置技术特点
1燃烧炉内的折流板取代了单纯的格子砖排列蓄热结构，使吹风气能更好的燃烧和蓄热，降低了阻力。

炉墙采取多层复合保温措施，燃烧炉热损失小，炉顶炉底温差在20℃以内，外壁≤55℃。

保证了吹风气潜热的充分回收。

2采用炉前旋风除尘技术，避免了烟尘阻塞烟道和对换热管的冲刷、积聚，延长了装置的使用寿命，提高了换热效率。

旋风除尘器内装有耐磨铸铁板，延长了除尘器的使用寿命。

3吹风气配风管线设有四个油压座板阀。

每个油压座板阀后设手动蝶阀，作调节风量之用。

吹风气配风管线设有副线，在开车或正常生产阶段都可适当常开，让一定的空气量不断地通过中温空气预热器然后进入燃烧炉，避免吹风气未送来之前油压座板阀关闭，没有空气通过而烧坏换热管。

4燃烧炉助燃气烧嘴采用高温快速燃烧喷头，降低了助燃气消耗量，可实现助燃气完全燃烧，消除了爆炸、爆鸣现象。

5余热锅炉设多个液位计，有石英管现场液位和双色板液位计，远传电子液位计，同时双色板液位计又采用监视器在操作室内显示，确保了安全生产，方便了操作与监控。

6燃烧炉顶防爆板改为防爆快开装置，避免了防爆板烧坏或因造气炉开停频繁，吹风气气量变化过大导致炉内压力波动过大而损坏防爆板，消除了因更换防爆板对生产的影响。

7采用DCS全程自控技术，所有调节控制信号全部输入微机，通过微机直接调整，提高了装置的稳定性、安全性，简化了操作。

8引风机的进口调节风门采用电动执行机构驱动（也可切换为手动），通过微机对调节风门的开关进行控制，对吹风气系统的操作压力进行控制。

同时引风机进口与出口之间，设有一根回路管线及蝶阀，在开车阶段吹风气未送来或未全部送来，燃烧炉前及吹风气总管均为负压，可以用该回路阀调节其负压程度，或调至微正压操作．当吹风气全部送入本装置正常生产后，可以关闭该回路阀，保持燃烧炉前及吹风气总管为+150mm~100mmH2O操作状
态。

六、运行工艺指标
该套装置自2005年3月开工建设，于2005年12月点火投运且一次开车成功。

到目前装置一直运行良好，具体运行参数如下：
1.吹风气温度：140~150℃
2.燃烧炉各点温度：1点(878℃)、3点(874℃)、5点(902℃)、7点(907℃)、10点(894℃)、
3.出燃烧炉温度：880℃
4.过热蒸汽压力：2.5MPa
5.过热蒸汽温度：420℃
6.班产蒸汽量：~355吨(送7台造气炉的吹风气，最高产量达48T/h)
7.引风机出口烟气O2含量：3-5％可燃气<0.1％。

8.引风机出口烟气温度128-135℃
七、施工中应注意事项
1燃烧炉是整个吹风气回收装置的心脏，它的安装及施工质量，直接关系到整个系统能否稳定长周期运行。

为确保安装质量，华润公司采取了以下措施：
①施工前制定科学的施工方案。

②严把施工原料关。

③施工过程中各项控制指标，高标准严要求。

如等，均超过行业标准。

④边施工边检测，发现问题及时解决。

所有数据如等，均有专门记录。

对于隐蔽工程，如等，不检测，不进行下一道工序施工。

2)与大多数厂家吹风气回收装置不同的是，该套装置在燃烧炉出口和蒸汽过热器之间设有高温空气过热器，以提高入炉空气的温度，减少对合成驰放气的需要量。

经高空加热后的空气温度较高，超过了500℃，因此入炉空气管道不能再用碳钢管而应用不锈钢管，最好将高温空气过热器出口端的空气集箱也一并用不锈钢板制作。

以延长设备的运行周期。

3)由于燃烧炉的保温效果较好，燃烧炉出口至高温空气过热器这段的烟道温度较高，经常会超过800℃，该处耐火层处理要特别加强。

烟道应用耐火砖砌成拱形的整体烟道，才能保证不会在高温作用下而塌陷。

4)由于所产蒸汽并入电厂总管用于发电，因而蒸汽过热器中的减温器作用显得更加重要。

它是控制吹风所产蒸汽能否达到汽轮机发电要求的最后一个手段。

减温器的喷水孔孔径很小，在安装过程中一定要注意，不能让杂物进入其中，否则会降低加水量而导致蒸汽温度居高不下。

5)煮炉过程中要关闭双色板液位计，只使用石英管液位计，以防止双色液位计受碱作用而变模糊，影响锅炉正常运行时对炉内液位的观测。

9、锅炉的运行操作
锅炉应连续给水，以保持正常水位.不允许水位低于最低水位或高于最高水位.
过热器温度不允许超过最高允许值。

（12CrMoVG换热管壁温≤580℃）
每班操作人员进行下列工作：
（1）冲洗玻璃水位计一次
（2）核对其它水位指示是否和玻璃水位计一致
（3）锅水碱度每班化验两次，调节表面排污阀的开度，定期排污一次至两次
（4）压力表冲洗一次
（5）每10天应校对压力表一次
（6）每月检查一次上下锅筒的膨胀指示仪，并作记录。

10、使用情况：
1）燃烧炉蓄热保温能力强，运行后顶底温差不超过20℃，炉内热点温度高，经常需关小驰放气量以控制炉内温度，防止超标。

经计算燃烧炉的高温系数η达到了0.9。

2）该套吹风气回收装置运行后，每班可产蒸汽350~360吨，小时产蒸汽量达45吨以上。

3）大吹风气运行后，造气炉吹风气极少外排，减少了对周围环境的污染。

4）由于吹风气回收运行时，有引风机抽燃烧炉内的吹风气，造气炉在送风时阻力下降，入炉风量加大，提高了造气炉炉温，增加了发气量，提高了半水为煤气质量。

吹风气回收运行时造气氢比明显高于停送吹风气时的氢比，可以多加回收，在一定程度上缓解了造气供气紧张的局面。

5)三台燃烧炉助燃烧嘴，两台吹风气预混器，经前期点火烘炉，直至正常开车的运行检验，均达到设计要求，完全满足生产需要，其中燃烧炉助燃烧嘴，点火方便，不熄火，容积热度高，助燃气用量少，为吹风气回收系统安全、平衡、高效运行打下了基础。

6)吹风气预混器，设计合理，气体混合均匀，吹风气可燃物燃烧完全，经尾气分析，可燃物仅为0.01%，完全满足生产需要，达到设计要求。

3、效益分析(按发电情况下计算，实际情况不明 )
（1）根据背压式汽轮机的技术参数：
每产3.82MPa蒸汽24t/h可以发电1870kw，同时背压出0.49MPa蒸汽24吨，自用电按15%计，可外供电1590kwh/h。

销售收入：
电：1590kwh/h×0.3元/kwh×8000h=381.6万元
蒸汽：24t/h×120元/t×8000h=2304万元
山东郯城华润化工节能技术有限责任公司是一家集设计、工程施于一身的专业技术公司，具备项目总承包能力。

公司拥有一批专业设计及施工人员，其中专业技术及施工人员30余人，工程师5人，高级工程师2人，并与有关院校、专业设计院所建立了长期合作关系。

★本公司长期从事化肥、化工节能技术专业设计及技术开发，尤其在氮肥生产中氨回收、造气节能技术、吹风气余热回收、NHD脱碳新工艺、中低低变换工艺设计等改造方面为广大用户提供技术支持和工程施工服务。

特别HR-Ⅱ型氨回收技术的推出，受到了众多生产企业的关注。

同时本公司在大型吹风气的设计及施工中，具有自己的独到之处。

目前本公司设计施工的全国首套Φ8500吹风气回收装置，已在河南安阳化学工业集团公司顺利投运，回收蒸汽量达48吨/小时。

★先进的技术，一流的服务，严谨的工作作风是华润公司不懈的追求，诚实守信是我们的做人原则，用户满意是我们的最终目标。