蒸氨系统问题诊断及改进措施

蒸氨系统问题诊断及改进措施
摘要：介绍了金鼎钢铁集团煤焦化有限公司(简称“金鼎煤焦化”)蒸氨系统的运行情况。现有的蒸氨装置受设备老化等原因影响，出现了换热设备频繁泄漏、蒸氨废水氨氮波动大等问题。本文通过水质指标化验分析，准确判断指标波动的原因，并提出优化操作建议。
关键词：剩余氨水；蒸氨废水；蒸氨；氨氮波动0引言金鼎煤焦化共有 3套蒸氨系统，分别在第一焦化事业部(一部)化产车间、第二焦化事业部(二部)的化一车间、化二车间。二部 2套蒸氨系统因初冷器、终冷塔等设备均存在不同程度的漏水情况，蒸氨系统水量远大于设计值，蒸氨蒸汽单耗较大，氨氮指标波动频繁。通过增加陶瓷过滤器、停产清洗等操作未见明显好转，现有的指标无法准确判断蒸氨系统的运行状况。
1 工艺流程
3套蒸氨工艺如图 1所示，蒸氨塔为垂直筛板塔，剩余氨水和32%碱液经管道混合器混合后通入蒸氨塔内，塔底通过再沸器加热将塔内温度控制在110℃左右，塔顶分缩器将蒸氨塔顶氨蒸气内温度控制在90℃左右，塔底设排渣口定期排渣。塔顶氨气经分缩器、氨水冷凝冷却器后得到4%~20%浓度的氨水送至HPF 脱硫工段作为脱硫碱源，塔釜蒸氨废水经换热器降温后送至园区污水处理站。
2 现状及存在问题蒸氨系统存在以下问题：(1)剩余氨水量偏高
化产系统剩余氨水在正常工况，焦炉满负荷情况下的氨水量为65m3/h，实际水量经常因初冷器、终冷塔、蒸氨塔顶分缩器等换热设备窜漏、配煤水分波动、直接蒸汽用量大等原因，处理量超过了75m3/h。
(2)蒸汽单耗大
剩余氨水间接蒸汽加热的蒸汽单耗通常在130~160kg/m3实际蒸汽单耗最高达到180kg/m3。
3 诊断分析
3.1硬度值判断泄漏位置剩余氨水因是煤结焦过程中产生的蒸汽凝液，由煤中的水分和炼焦过程中产生的化合水组成。它的硬度通常在20mg/L左右，循环水系统的硬度一般在500~800mg/L，通过引入硬度的化验指标监测，可快速对系统进行诊断循环水及蒸氨系统运行状态，并根据异常数据给出有针对性的改进措施。
图中一部蒸氨废水的硬度在30~50mg/L，剩余氨水硬度基本在20~30mg/L 波动，二部剩余氨水的硬度在100mg/L，说明二部剩余氨水内串入了硬度较高的循环水。
一部蒸氨废水与剩余氨水数据通过origin软件拟合，如图3所示，呈现高度线性关系，说明蒸氨废水在蒸氨过程中是一个稳定的浓缩过程，硬度应呈现上升趋势。浓缩比例为2.14。二部蒸氨废水与剩余氨水硬度并没有呈现这个趋势，且蒸氨废水与剩余氨水硬度没有出现浓缩的情况，说明二部蒸氨塔内有低硬度的蒸氨冷凝液进入。可能的原因是通入了直接蒸汽加热或再沸器蒸汽管道漏气。
3.2入炉煤水分及剩余氨水量的平衡
入炉煤水分和蒸氨废水有直接的比例关系，当入炉煤水分从11%降低至2%时，1t干煤产生的剩余氨水从133.2kg降低至32.4kg二部的入炉煤水分控制在 10.5%~11.5%区间，蒸氨废水的理论年产量差2.016万t。在装煤稳定的情况下，尽量将水分控制在10.5%~11%，剩余氨水量可明显下降。
4 改进措施
4.1维修窜漏的设备蒸氨系统的硬度指标是判断蒸氨系统水量异常的重要参考指标之一，剩余氨水的硬度超过50mg/L基本可判断有循环水窜漏至循环氨水中。通过检修初冷器，剩余氨水量由原来的75m3/h降低至35m3/h，水量明显降低。剩余氨水硬度逐步由100mg/L降低至50~60mg/L,证明剩余氨水的硬度主要来源是循环水串漏所致。4.2优化过程指标控制
针对化一车间1号蒸氨塔浓缩比长期大于2的问题，经分析是蒸氨塔内分缩器窜漏所致，通过维修或更换塔顶分缩器，剩余氨水与蒸氨废水的硬度比例基本在2.1左右。
化一车间2号蒸氨塔硬度浓缩比小于2，初步判断是直接蒸汽阀门开度大或再沸器泄漏导致。更换直接蒸汽阀门后，蒸汽消耗明显下降，硬度浓缩比恢复至2.0左右。
通过实时监控硬度的变化趋势，可准确判断蒸氨塔内分缩器、再沸器等设备的运行状态，有效缩短了故障判断时间。
4.3其他优化建议
蒸氨系统水量大的问题主要原因是入炉煤水分大，同时还可能是蒸汽窜漏或循环水窜漏所致。
氨氮波动的原因主要和蒸汽压力波动有关。
通过优化工艺参数，定期清洗再沸器及蒸氨塔，防止焦油渣板结，可保证蒸氨系统能耗在较低水平。
5 结论
蒸氨系统稳定运行是保障化产系统稳定运行的核心，蒸氨系统故障会造成整个化产系统的停产。通过监控氨氮、硬度、水量各项数据的波动，可准确判断蒸氨系统的异常。