魯長(zhǎng)海

(唐山中浩化工有限公司　河北唐山　063611)

?

雙加壓法硝酸裝置開車操作統(tǒng)籌優(yōu)化探討

魯長(zhǎng)海

(唐山中浩化工有限公司河北唐山063611)

介紹了雙加壓法硝酸裝置開車主要操作步驟，結(jié)合實(shí)際選取參考點(diǎn)對(duì)操作步驟進(jìn)行統(tǒng)籌，并對(duì)開車過程中的原料和動(dòng)設(shè)備的投用、控制操作進(jìn)行優(yōu)化。開車操作統(tǒng)籌優(yōu)化后，縮短了開車時(shí)間，降低了原料消耗，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

雙加壓法硝酸統(tǒng)籌優(yōu)化

大多數(shù)化工裝置從開車至生產(chǎn)出合格產(chǎn)品需要一段時(shí)間，在此過程中需消耗水、電、氣(汽)等原料。若統(tǒng)籌安排不合理、操作人員的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平不高，將導(dǎo)致開車過程耗時(shí)增加；另外，原料和設(shè)備的不合理投用，也會(huì)造成生產(chǎn)原料的浪費(fèi)。雙加壓法硝酸裝置的開車同樣如此，從公用工程投用直至成品硝酸產(chǎn)出，開車過程中也存著原料的浪費(fèi)，因此,有必要對(duì)雙加壓法硝酸裝置的開車操作步驟和內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)籌優(yōu)化，合理銜接各項(xiàng)操作，適時(shí)投用相關(guān)原料，以降低開車過程中的原料消耗。

1　開車操作的統(tǒng)籌

雙加壓法硝酸裝置開車主要操作步驟為公用工程投用、動(dòng)設(shè)備投運(yùn)、系統(tǒng)聯(lián)鎖試驗(yàn)、閉路循環(huán)系統(tǒng)建立、廢熱鍋爐系統(tǒng)預(yù)熱、機(jī)組盤車電機(jī)啟動(dòng)、機(jī)組蒸汽管線暖管、汽輪機(jī)抽真空、機(jī)組沖轉(zhuǎn)及加負(fù)荷、氧化爐過熱段預(yù)熱、吸收塔建立壓差、引氨及氨空比配比、氧化爐點(diǎn)火通氨、自產(chǎn)蒸汽并網(wǎng)及系統(tǒng)升負(fù)荷，整個(gè)開車過程可分為氧化爐點(diǎn)火前的準(zhǔn)備和點(diǎn)火后的操作兩大部分。氧化爐點(diǎn)火通氨為雙加壓法硝酸裝置開車操作過程中的一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，可作為其他操作步驟的一個(gè)參考點(diǎn)，依據(jù)此點(diǎn)對(duì)開車操作進(jìn)行統(tǒng)籌優(yōu)化。

以氧化爐點(diǎn)火通氨為參考點(diǎn)，氧化爐點(diǎn)火前相關(guān)操作應(yīng)達(dá)到以下要求：①鍋爐預(yù)熱合格(汽包表壓>3.0 MPa)。按照鍋爐升溫升壓曲線要求，此過程需耗時(shí)20 h，因此,需提前20 h進(jìn)行鍋爐預(yù)熱。②過熱段預(yù)熱合格(>200 ℃)。按照管線升溫要求，結(jié)合鍋爐預(yù)熱情況，應(yīng)提前3 h與機(jī)組沖轉(zhuǎn)同時(shí)開始進(jìn)行操作。③吸收塔壓差建立合格(表壓50～60 kPa)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，建立壓差過程需耗時(shí)1 h左右。吸收塔建立壓差的前提是一次空氣量滿足點(diǎn)火要求，這要求機(jī)組沖轉(zhuǎn)加負(fù)荷提前完成，此項(xiàng)操作耗時(shí)2 h左右，而機(jī)組沖轉(zhuǎn)要求汽輪機(jī)抽真空合格(耗時(shí)約1 h，可以進(jìn)行統(tǒng)籌，在機(jī)組蒸汽管線暖管前30 min進(jìn)行操作)、機(jī)組蒸汽管線暖管合格(溫度>380 ℃)及暖管前機(jī)組盤車啟動(dòng)(耗時(shí)約5 h)。④氨空比配比合格(8.5%)。配比氨空比前，首先需進(jìn)行引氨操作，此項(xiàng)操作耗時(shí)約30 min，其前期準(zhǔn)備可在吸收塔建立壓差即將完成時(shí)開始進(jìn)行。氧化爐準(zhǔn)備點(diǎn)火時(shí)，需要做好點(diǎn)火用氫氣的相關(guān)準(zhǔn)備工作，可在汽包預(yù)熱合格前30 min進(jìn)行準(zhǔn)備。氧化爐點(diǎn)火后，在30 min內(nèi)將系統(tǒng)調(diào)整穩(wěn)定，然后將自產(chǎn)蒸氣并網(wǎng);同時(shí),對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升負(fù)荷，此過程耗時(shí)約90 min。雙加壓法硝酸裝置開車操作統(tǒng)籌示意如圖1所示。

A. 除氧器用脫鹽水和低壓蒸汽、鍋爐預(yù)熱中壓蒸汽、調(diào)節(jié)閥用儀表氣　B. 機(jī)組油封用儀表氣及油冷器循環(huán)水　C. 機(jī)組暖管所用中壓蒸汽　D. 抽真空所用蒸汽、凝液器補(bǔ)加脫鹽水　E. 閉路循環(huán)系統(tǒng)用脫鹽水及吸收塔上部冷卻水　F. 氧化爐過熱段預(yù)熱中壓蒸汽、凝汽器所用循環(huán)水、加負(fù)荷過程中投用機(jī)組的內(nèi)、外密封氣　G. 高壓反應(yīng)水冷卻器和吸收塔下部冷卻器循環(huán)水　H. 低壓反應(yīng)水冷卻器和酸冷卻器循環(huán)水、氨系統(tǒng)用低壓蒸汽、吸收塔加脫鹽水　I. 啟動(dòng)鍋爐水給水泵和鍋爐水循環(huán)泵　J. 啟動(dòng)機(jī)組潤(rùn)滑油泵、油霧風(fēng)機(jī)、機(jī)組盤車電機(jī)　K. 啟動(dòng)機(jī)組冷凝液泵　L. 啟動(dòng)循環(huán)水泵和循環(huán)水升壓泵，根據(jù)吸收塔上部冷凍水盤管同時(shí)排氣的需要啟動(dòng)冷凍水泵　M. 啟動(dòng)開工酸泵，氧化爐點(diǎn)火前啟動(dòng)稀酸泵、鍋爐系統(tǒng)加壓泵，同時(shí)再次啟動(dòng)鍋爐水給水泵圖1　雙加壓法硝酸裝置開車操作統(tǒng)籌示意

由圖1可看出，經(jīng)統(tǒng)籌后，雙加壓法硝酸裝置整個(gè)開車過程需時(shí)22 h左右。廢熱鍋爐系統(tǒng)預(yù)熱操作步驟耗時(shí)較長(zhǎng)(20 h左右)，是雙加壓法硝酸裝置開車操作的控制步驟。從機(jī)組抽真空開始，需要操作的項(xiàng)目相對(duì)較多，考慮到操作過程的安全性和穩(wěn)定性，一般將此操作的開始時(shí)間安排在白班(如08：00)，結(jié)合圖1便可確定開車開始準(zhǔn)備的時(shí)間(如前一天的16：00)。

2　開車操作優(yōu)化

2.1公用工程投用

公用工程(水、氣、蒸汽)在投用前應(yīng)先引至所用設(shè)備前備用(針對(duì)用水的換熱器可提前做好排氣操作)，根據(jù)雙加壓法硝酸裝置開車進(jìn)度逐一進(jìn)行投用，而不是在開始引用時(shí)便按正常生產(chǎn)用量投用給所有需用的設(shè)備，以避免造成不必要的原料浪費(fèi)。為減少雙加壓法硝酸裝置開車過程中的原料浪費(fèi)，應(yīng)對(duì)公用工程投用操作進(jìn)行優(yōu)化，即按需分階段對(duì)公用工程進(jìn)行投用，并對(duì)投用順序進(jìn)行編號(hào)(A～H)。

2.2動(dòng)設(shè)備投運(yùn)

與公用工程投運(yùn)相同，動(dòng)設(shè)備提前投運(yùn)也會(huì)造成不必要的用電浪費(fèi)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際操作，按需分階段投運(yùn)相關(guān)動(dòng)設(shè)備，并對(duì)開車過程中動(dòng)設(shè)備的投運(yùn)順序進(jìn)行編號(hào)(I～M)。

2.3氣氨放空控制

在雙加壓法硝酸裝置開車配比氨空比的過程中，需通過氣氨放空來模擬進(jìn)入氧化爐的氣氨量。在氨系統(tǒng)的壓力高于正常壓力或氨蒸發(fā)器未建立液位時(shí)，由于操作人員的操作經(jīng)驗(yàn)和技能不足，短期內(nèi)很難完成氨空比的配比；即使完成氨空比的配比，但有些操作人員也不敢進(jìn)行點(diǎn)火通氨操作，直至氨系統(tǒng)壓力恢復(fù)正常值且氨蒸發(fā)器建立一定液位時(shí)，才進(jìn)行點(diǎn)火通氨操作，這勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致大量氣氨長(zhǎng)時(shí)間放空，造成了原料氨的浪費(fèi)。

導(dǎo)致氨系統(tǒng)壓力偏高的主要原因：①氨蒸發(fā)器內(nèi)存有液氨，常溫下蒸發(fā)導(dǎo)致氨系統(tǒng)壓力偏高。若閉路循環(huán)系統(tǒng)建立過早，隨著系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)時(shí)間的延長(zhǎng)，泵的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為循環(huán)水的內(nèi)能，水溫升高，加劇了氨蒸發(fā)器內(nèi)液氨的蒸發(fā)，會(huì)進(jìn)一步使氨系統(tǒng)的壓力升高，甚至導(dǎo)致儀表滿量程及安全閥動(dòng)作，在一定程度上增大了氨空比配比操作的難度。②由于操作人員操作不當(dāng)，導(dǎo)致氨系統(tǒng)壓力偏高。

可采取的措施：①裝置停運(yùn)時(shí)，盡量減少氨蒸發(fā)系統(tǒng)存留的液氨量，有條件的話，當(dāng)氨系統(tǒng)的壓力高于上游液氨儲(chǔ)罐壓力時(shí)，可將氨蒸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)的液氨送回液氨儲(chǔ)罐。②合理確定閉路循環(huán)系統(tǒng)建立的起始操作時(shí)間。③提高操作人員的經(jīng)驗(yàn)和技能，在氨系統(tǒng)的壓力高于正常壓力或氨蒸發(fā)器未建立液位時(shí)，嘗試進(jìn)行下一步的點(diǎn)火通氨操作，積累操作經(jīng)驗(yàn)。據(jù)了解，此種操作方式已多次成功運(yùn)用，但應(yīng)保證氣氨壓力和流量調(diào)節(jié)閥有一定調(diào)節(jié)余地，并且壓力值不能超過聯(lián)鎖值。

2.4中壓蒸汽放空控制

在雙加壓法硝酸裝置的工藝開車過程中，中壓蒸汽不僅放空時(shí)間長(zhǎng)，而且放空量相對(duì)較大。如圖1所示(包括虛線部分)，經(jīng)統(tǒng)籌，從機(jī)組蒸汽管線暖管開始至自產(chǎn)蒸汽并網(wǎng)結(jié)束，中壓蒸汽放空歷時(shí)9 h左右。為滿足汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)蒸汽溫度指標(biāo)，需要一定的中壓蒸汽放空量才能提高暖管溫度，在機(jī)組準(zhǔn)備沖轉(zhuǎn)時(shí)放空量最大；另外，氧化爐過熱段預(yù)熱也需要一定量的中壓蒸汽放空。若在此過程中未做好統(tǒng)籌，會(huì)使機(jī)組蒸汽管線暖管時(shí)間延長(zhǎng)、蒸汽放空量控制偏大，造成中壓蒸汽的浪費(fèi)。此外，氧化爐點(diǎn)火通氨后，系統(tǒng)開始自產(chǎn)中壓蒸汽，若未及時(shí)將其并入汽輪機(jī)，也會(huì)造成中壓蒸汽的浪費(fèi)。

為此，在雙加壓法硝酸裝置工藝開車過程中，需加強(qiáng)中壓蒸汽的放空控制：①統(tǒng)籌安排各項(xiàng)操作步驟，合理確定各項(xiàng)操作的起始時(shí)間(如在機(jī)組蒸汽暖管即將合格時(shí)，開始準(zhǔn)備機(jī)組抽真空工作)，避免因各項(xiàng)操作銜接不及時(shí)而導(dǎo)致中壓蒸汽暖管放空時(shí)間的延長(zhǎng)。②結(jié)合管線溫度情況及時(shí)調(diào)整暖管蒸汽放空量。在暖管前期，蒸汽放空量不宜太多，既便于管線升溫的控制，又避免蒸汽放空量過多。在機(jī)組沖轉(zhuǎn)過程中，保證汽輪機(jī)入口蒸汽溫度的情況下，隨著蒸汽用量的增加，應(yīng)及時(shí)關(guān)小暖管放空閥，直至全部關(guān)閉。③盡早進(jìn)行自產(chǎn)蒸汽并網(wǎng)操作，將此項(xiàng)操作步驟統(tǒng)籌安排在氧化爐穩(wěn)定后。氧化爐點(diǎn)火通氨后，應(yīng)及時(shí)將生產(chǎn)系統(tǒng)調(diào)整穩(wěn)定，以便及時(shí)進(jìn)行自產(chǎn)蒸氣并網(wǎng)操作；另外，操作人員在自產(chǎn)蒸汽并網(wǎng)過程中，在保證管網(wǎng)蒸汽穩(wěn)定的情況下，應(yīng)盡量縮短并網(wǎng)操作時(shí)間。

3　統(tǒng)籌優(yōu)化效果

統(tǒng)籌前，某公司150 kt/a雙加壓法硝酸裝置工藝開車需時(shí)30.8 h，統(tǒng)籌后需時(shí)23.5 h，統(tǒng)籌前、后原料消耗對(duì)比(氣氨放空量未配置流量累計(jì)表，液氨量參考氨空比配比時(shí)氣氨的放空時(shí)間和放空量估算得出)見表1。

表1　150 kt/a雙加壓法硝酸裝置統(tǒng)籌前、后原料消耗對(duì)比

注：1)上述統(tǒng)計(jì)為各儀表累計(jì)量差值，以公用工程開始投用為起始時(shí)間，系統(tǒng)達(dá)到100%負(fù)荷時(shí)為結(jié)束時(shí)間。

由表1可看出：各種原料和電量消耗均有所減少，共計(jì)節(jié)省費(fèi)用約57 627.04元，其中循環(huán)水和中壓蒸汽節(jié)省費(fèi)用分別為24 027.18元和17 493.60元，占節(jié)省總費(fèi)用的70%以上。

4　注意事項(xiàng)

(1)尊重客觀規(guī)律，不能一味地為了減少開車時(shí)間而縮短操作步驟時(shí)間，否則會(huì)出現(xiàn)安全事故，如廢熱鍋爐系統(tǒng)預(yù)熱、蒸汽管線暖管及機(jī)組沖轉(zhuǎn)暖機(jī)必須按照升溫、升速曲線進(jìn)行操作。

(2)提前充分做好開車前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，包括人員安排、物質(zhì)準(zhǔn)備、設(shè)備和儀表的檢測(cè)等，避免開車過程中出現(xiàn)異常情況，確保各項(xiàng)操作步驟按統(tǒng)籌安排進(jìn)行。

(3)提高操作人員的經(jīng)驗(yàn)和技能，確保操作人員掌握每項(xiàng)操作步驟的起始時(shí)間節(jié)點(diǎn)和優(yōu)化操作的方式。

(4)有些雙加壓法硝酸裝置的操作人員相對(duì)較少，在開車操作步驟相對(duì)集中的階段，無充足人員同時(shí)進(jìn)行多項(xiàng)操作，此時(shí)應(yīng)對(duì)操作步驟進(jìn)行新的統(tǒng)籌。另外，新建硝酸裝置的操作人員的經(jīng)驗(yàn)和技能相對(duì)不足，設(shè)備、儀表還欠磨合，難以進(jìn)行操作統(tǒng)籌優(yōu)化。

5　結(jié)語

減少不必要的原料消耗是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑之一，企業(yè)在生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)深入挖掘內(nèi)部潛力以降低生產(chǎn)成本，能夠提高企業(yè)的盈利能力和抗風(fēng)險(xiǎn)能力。從雙加壓法硝酸裝置工藝開車統(tǒng)籌前、后原料消耗量對(duì)比來看，裝置開車過程的挖潛效益是比較可觀的，此環(huán)節(jié)應(yīng)引起企業(yè)的重視。

Discussion of Overall Optimization of Start-up Operation of Dual-Pressure Nitric Acid Plant

LU Changhai

(Tangshan Zhonghao Chemical Co., Ltd.Hebei Tangshan063611)

An introduction is given to the main operation steps of start-up of dual-pressure nitric acid plant, and overall planning of operation steps is carried out combining practice in selection of reference points, and optimization is made of application of raw material and rotating equipment in start-up process, and control operation. After overall optimization of start-up operation, the start-up time is shortened, the consumption of raw material is reduced, having remarkable economic benefits.

dual-pressure processnitric acidoverall optimization

魯長(zhǎng)海(1977—)，男，工程師，主要從事己二酸生產(chǎn)管理及技術(shù)開發(fā)工作；adanl66@126.com。

TQ111.26

B

1006-7779(2016)03-0041-03

2016-03-02)