煤制油天然气制氢装置主要设备操作规程.doc

煤制油天然气制氢装置主要设备操作规程 天然气制氢装置与其它大型装置相比，在设备数量上虽然没有其多，但天然气制氢装置设备种类涉及较广，操作较为繁琐，且该装置为70年代产品，同时为利旧设备，为此就部分设备的结构、操作等进行介绍。一、101-CA、101-CB（第一废热锅炉）1、废热锅炉的型式和结构特点工艺流程中的废热锅炉，实际上是一个高温高压换热器，是为了冷却工艺气体同时产生高压蒸汽，它与设置在烟气中的废热锅炉是有所不同的。此类锅炉，由于热负荷大，传热面积大，大多数采用管壳式，其中又可分成火管式和水管式两类：凡是高温气体走管程，水和蒸汽走壳程的是火管式锅炉，反之就是水管式锅炉。具有以下的特点：（1）工艺气体是不允许泄露，设备密封性要求高。（2）工艺上的要求，必须要有稳定的出口温度，因此都设有温度调节装置。（3）工艺气体干净，流速大，传热系数大。101-CA、101-CB废热锅炉的型式：刺刀式锅炉换热管由内管、外管组成，内管与小管板相连接，外管与大管板相连接，水从顶部进入内管，至换热管端折回，从外管向上流动，同时汽化，汽水混合物自大、小管板间引出。 转化气从炉底进入，通过气体分配气进入炉内，在壳体上部出口，锅炉壳体内部有绝热层保护，外部有水夹套。特点是避免了管子与壳体由于温差产生的膨胀差所引起的应力，有效地解决了热补偿问题，同时水循环较好，操作可靠。2、废热锅炉主要故障分析。管子与管板连接处开裂的原因：（1）连接接头因高温应力松弛而失效，（2）接头因受高温高压气体腐蚀而破坏；（3）管束在高压气流冲击下产生振动，使接头疲劳破坏；（4）制造工艺不合理，接头中焊接残余应力过大，在操作中引起疲劳破坏；（5）操作不当，水循环不正常或给水温度波动，使管板温度产生周期性的变化或忽冷忽热，引起管子疲劳破坏；（6）热补偿不好，使接头承受过大的温度应力而破坏。二、101-F（汽包）在生产工艺系统中，第一、二废热锅炉，高变废热锅炉共一个汽包，汽包不仅连接上升管、下降管，而且还承担收集蒸汽、储存沸水；同时也有分离汽水的作用（在汽包中有汽水分离设备）汽包连接上升管及下降管示意图：在汽包中心线以下两侧连接各上升管，汽包的一侧接有第一废热锅炉（101-CA、101-CB）、第二废热锅炉（102-C）和高变废热锅炉（103-C）及辅助锅炉（E、B改造封堵）的上升管；另一侧接有辅助锅炉（A、C、D改造封堵）的上升管；为使汽包内蒸汽上升量沿长度方向分布均匀，各上升管是均匀分布接入汽包的，为使每根上升管进入汽包的汽液量大致接近，将第一废热锅炉（101-CA、101-CB）的上升管在进汽包时分为两股。下降管沿汽包垂直中心线方向，均匀布置，在各下降管的进水口都装有防旋涡装置，而且下降管的管头一般扩大成喇叭形，以减少进入管子时的液体压降，保证连续循环。给水管由汽包水平中心线方向进入汽包，给水管的出口端一直伸到下降管防旋涡装置的上部。汽包内下部存水上部储汽，二者以平面为界，汽包内水平面要保持一定或波动较少，正常水位通常在汽包水平中心线以下200250mm处。从最高水位到水蒸发完毕所需的时间称为汽包的停留时间。对同一汽包，如生产蒸汽量大，则停留时间就短，一般要求最低的停留时间为1.5分钟,即在正常蒸发量下,从最高水位到干锅的时间为1.5分钟,正常水位到干锅的时间比最高水位到干锅的时间要少10%.汽包上安装的仪表有:玻璃水位计、高低位水位警报器、水位调节器和蒸汽流量计。汽水分离：即在汽包内设置一些部件，利用汽流流过时产生的惯性力和离心力将大部分水滴分离出来。锅炉排污：锅炉运行时，蒸汽带走的盐份比给水带入的要少得多。因而锅炉水的含盐量比给水的要大，而且愈来愈大。当锅炉水含盐量达到一定程度时蒸汽水质变坏。因此要排污，将锅炉水的含量控制在一定范围内。排污就是放出一部分含盐较多的锅炉水，补充含盐较少的给水。排污有两种形式：连续排污和定期排污。连续排污是不断的放出锅炉水；定期排污是间断的排污，其目的是排除沉积下来的沉淀物，连续排污一般是从汽包中水面附近引出，而定期排污则从循环回路的最低处进行，一般废热锅炉的排污量为额定蒸发量的1%。三、CO2吸收塔和再生塔（1101-E、1102-E）3、1 填料塔内部的附属构件：液体喷淋器、气体分布器、填料支承板、液体再分配器、除沫器1） 液体喷淋器：CO2吸收塔和再生塔的液体喷淋器是由刺刀管式喷淋器和升气管式分布盘结合而成。管式喷淋器位于分布盘上约500mm2）气体分布器：工业填料塔对气体入塔的分布要求一般不严，但不宜使气体直接由管接口或水平管冲入塔内。3）填料支承板：支承板必须满足二个基本要求（1）自由截面率不小于填料的空隙率；（2）其强度和刚度足以支承上面填料和液体重量。本装置填料支承板为波纹状多孔板，4）其自由截面率可达100%以上，且刚性较好，材料节省，适合大直径的填料塔。液体再分配器：由于填料层内液流有“塔壁效应”，因此填料层中每隔一定距离，必须设置液体再分配器。本装置液体再分配器是将升气管式分布器和波纹状支承板结合起来，使液体通过分布盘流下，在下层填料中能重新得到均匀分布。3、2 设备操作中注意事项：3、2、1、起泡：热钾碱溶液在生产过程中容易生成稳定的泡沫，造成塔的液泛，甚至将碱液带至后一工序造成恶果；而泡沫严重时可能造成泵不上量，清洁的苯菲尔溶液是不起泡的，但带入的灰尘、触媒粉沫、铁锈、油污都可以促使形成稳定泡沫。如果吸收塔和再生塔的全塔压降增大，说明溶液可能起泡，进行泡沫实验，假如发现起泡现象，若需要则向系统注入消泡剂。处理方法：1）使用消泡剂 2） 再生塔的贫掖在进入吸收塔前有10%的量通过机械过滤器以连续除去固体杂质 3）注意安装质量避免杂务残留、除去铁锈和水垢、4）进行脱脂处理3、2、2 腐蚀结构材料的腐蚀有三种情况：1） 含有CO2气体的冷凝掖对金属材料的酸性腐蚀，在60以上腐蚀较严重，因此在系统中酸性腐蚀主要发生在再生塔上部和去水冷器之前的管线，再生塔上部采用不锈钢复合板主要是防止酸性腐蚀。2） 碱性溶液引起金属材料侵蚀性的腐蚀。在苯菲尔溶液中加入V2O5是一种氧化性的缓蚀剂，它可使铁氧化成三氧化二铁，在碳钢的表面上生成密致的保护膜（钝化膜），从而能防止碳钢的继续腐蚀。3） 碱液的应力腐蚀。在受压容器壁上由于应力腐蚀会发生裂缝，并且将以很快的速度延伸扩大，从而导致设备的破坏。四、一段转化炉4、1 一段转化炉辐射段的受压部分结构包括如下：1） 进气支管，工艺原料气分配与九排的辐射段炉管中，每一排有一根进气支管。直径6寸，壁厚Sch150，材质碳钢。2) 上猪尾管，每个辐射管通过一个蛇形猪尾管连接到进气支管，这种结构用来吸收膨胀量。直径3/4寸，壁厚Sch40，材质低铬钢。3) 转化管 ,蒸汽和烃的混合气从上向下通过装有触媒的转化管，管子排成九排，转化管总长40尺。这个长度的绝大部分是在炉子燃烧室里由25Cr-20Ni材料（HK-40）离心浇铸成的，上端用一法兰盲死。4) 上升管, 一个上升管下面连接一个下集气管，上边通向炉顶上的集气总管。上升管由集气总管承重，膨胀主要是向下的方向，以与转化管的向下膨胀配合起来。5) 集气总管, 所有的上升管通过一个集气总管和二段转化炉连接。集气总管位于炉顶之上与竖琴的平面垂直。壳体结构内衬隔热衬里，壳外有水夹套。受压壳体依靠内衬隔热衬里和水夹套保持在约212F。 4、2 整个系统的全部重量是由两种弹簧支撑：4、2、1 转化管的弹簧 所有炉管都用弹簧吊在炉子上空的钢架上，一个弹簧吊一对炉管，但在两端一根弹簧只吊一根炉管。吊两根炉管的弹簧用轭板托住这两根炉管的管耳，此外下集气管和上猪尾管的重量也分担在各弹簧上。4、2、2 集气总管弹簧 集气总管也是依靠弹簧支撑在炉子的钢结构上，但在自由膨胀端是一固定的支点。弹簧位于每两个上升管之间，而在两端也有弹簧。每个弹簧所支撑的重量是集气总管的一部分加上上升管的重量。4、 3 操作要点：4、3、1 顶喷烧嘴的燃烧 基本要求是保持火焰和热的分配均匀，在正常和开车时都是如此。如燃烧不均匀，就会使上升管内产生弯曲力矩，另外对下集气管也会产生一个较小的弯矩。4、3、2 触媒如果一个转化管由于触媒出现问题而使流量减少，导致温度的变化，将减少炉管寿命。如果上升管的一边有多个热管子，就会引起附加的热应力。4、3、3 热冲击（指骤冷或骤热现象） 有水泼在热金属或耐火材料上能产生严重的后果。水的来源可以从集气总管的夹套漏出，必须防止这事发生，操作上应注意补水速度。工作状态下的铸造管和上升管其延伸性要差一些，激烈的温度变化造成急剧膨胀，会使材料中的应力达到不能承受的程度，在操作时应力求减少系统的温度迅速改变到最小程度即减少热冲击。4、4、4 集气总管夹套的水位 在总集气总管夹套中维持水液面是操作和检查的重点，要极其重视保证不使夹套烧干，否则会产生水平膨胀，严重损坏上升管。五、 空气过滤器5、1 结构原理51FV3141系列在线自洁型空气过滤器由过滤模块、出口集管、电控系统和支架四部分组成。过滤模块包括过滤芯（6支为一组，共计48组）、文氏管、自洁系统（含电磁阀）等。5、2 工作原理 5、2、1 过滤过程：过滤器采用两级过滤，空气先经过防护丝网，然后经过高效过滤芯，由于重力、惯性扩散、接触阻留、静电等综合使用，灰尘沉降堆积在过滤元件上，净化空气经过文氏管再到出口集管送出。5、2、2 自洁过程：当空气被过滤后，尘埃被吸附在过滤原件上，导致压差升高、报警，此时过滤器反吹自洁。51FV3141系列空气过滤器为用户准备了3种反吹自洁的方式，用户可根据现场情况选择：A、用定时的方式，控制器按顺序控制每组滤芯的反吹自洁， B、当过滤元件阻损超过过滤阻损指标时，用定压差方式进行连续反吹自洁；C、手动自洁方式，由用户按需要对单组滤芯进行反吹。 如图示：图 5-1 51FV3141过滤器工艺原理图1#、3#位置 上的过滤模块为正常过滤工作状态。2#位置上的过滤模块为自洁状态。5、3 技术特点1） 初级粗过滤。主要作用是防止鸟类及其它外部飘来的物品堵塞过滤器，减轻二级过滤器的负担，延长二级过滤器的使用寿命。2） 过滤滤芯置于密闭的进气室中，并不直接裸漏在大气中，可有效抵御沙尘暴、霜冻，并且由于滤芯有超细玻璃棉曾，有显著抗湿效果，增强了设备防冻、防霜能力，可以保证过滤器在-31.4摄氏度（本项目极端环境温度）下正常使用。3） 反吹自洁采用了专用的进口脉冲隔膜电磁阀。该阀的特点：开启快，动作灵敏，口径大，使用寿命长。按间隔30秒一组进行反吹自洁，按10组计算，5分钟为一个自洁清洗周期，它的使用寿命可达大于8年。为确保过滤器的过滤效率，每个电磁阀控制反吹6支滤芯，同时能延长滤筒的使用寿命。4） 文氏管在过滤器设备上主要起到一种引流爆发反吹自洁的作用，使得滤筒在自洁过程中更加清洁。文氏管根据滤芯清洗最佳效果的要求设计。5） 控制系统包括PLC、压差变送器、测压仪、液晶屏及其他附件。抗干扰性能强、结构紧凑、性能稳定,通讯接口采用RS485. 6） 在使用过程中可灵活采用三种自洁方式式：程序自洁、差压自洁、手动自洁。手动自洁模式为现场检修调试及更换滤筒时专用；程序自洁模式在设定负压值650pa以下，按间隔60s/次进行反吹自洁清灰；当差压650Pa时，程序自洁功能自动转换成差压自洁功能，按间隔30s/次进行反吹自洁清灰。7） 空气过滤器采用在线分组反吹的方式，不设过滤介质收集器，过滤介质反吹后直接进入大气，设备也有效的减小了体积。8） 滤芯更换方便，每支更换只需1分钟。在停车和在线情况下均可更换。在线更换时，将PLC控制面板中对应该组的控制方式由自动改为手动，分组逐支更换，5、4 易损件和易换件整套设备正常使用情况下，除滤芯外无易损和易换件。5、4、1 高效过滤滤芯过滤滤芯是自洁式过滤器的核心部件，我们选用世界知名厂家- 波束公司生产的滤料。该滤料与其它滤料的区别是：它在专业自动流水线上用二种三层不同的过滤材质进行合成，即中间一层超细玻璃棉，两边各有一层木浆纸。超细玻璃棉的主要作用是为增加强度；木浆纸的主要作用是增加过滤效率。另外，它采用新工艺对每种滤料进行上浆处理（浸液处理），利用特别的浸液工艺，促使毛细孔的有效率达到90%以上。而一般的只有3040%左右。同样的过滤面积，它们的过滤量完全不一样。参数如下：1） 同样大的过滤面积，它的处理量是一般滤纸的2.8倍左右；2） 在10m时，过滤效率为99%；3） 耐潮湿，可在短时间100%相对湿度下正常运行；4） 阻力损失小，一般初始阻力在150pa以下；5） 寿命长，在正常工作条件下使用，滤芯寿命为24个月，每只滤芯可反吹的理论次数为27000次。5、5 设备钢结构1） 设备支腿横梁采用10#角钢制作；2） 所用的钢板，全部采用3-8mm。3） 设置前置过滤器防护网。4） 整体设备采用积木模块式组合，安装方便、快捷。5） 钢结构件使用寿命可达20年左右。5、6 可编程控制仪1） 显示控制电磁阀号、反吹间隔时间、差压阻力、报警；2） 设置参数、反吹间隔时间、差压报警3） 三种自洁方式：程序自洁（150-650Pa、间隔60S）差压自洁（650-1200Pa、间隔30S）手动自洁；4） 可远传4-20M差压输出信号进DCS，中控室可控制起停及报警。5、7 抗沙尘暴的设计1） 选择大尺寸滤芯，增大单只过滤面积。2） 增快自洁频率，由设定为60S/次及设定为30S/次自洁频率，减少滤筒表面积灰，减少进风阻力，延长滤筒使用寿命。3） 进风口初级过滤器阻留树叶及大颗粒杂物于前置过滤器外，减少高效滤筒过滤负担，延长沙尘暴天气情况下的使用寿命。4） 配置随机备用高效滤筒及控制电磁阀。5） 滤芯至于密闭的进气室中，有效防止沙尘暴。