減少無(wú)謂的阻力 降低合成氨綜合電耗

周生賢，王 丹，肖廣苓

（1.山東濟(jì)氮研究所，山東微山 277600；2.山東大學(xué)，山東濟(jì)南 250100）

合成氨是高耗能產(chǎn)業(yè)，耗電量較大，因此綜合電耗的高低對(duì)生產(chǎn)成本影響較大。電耗是一個(gè)企業(yè)生產(chǎn)水平高低的重要標(biāo)志，降低電耗是企業(yè)應(yīng)當(dāng)追求的目標(biāo)之一。降低電耗，一方面要從能量的綜合利用入手，改進(jìn)工藝、改造設(shè)備，調(diào)整工藝指標(biāo)，廣泛采用節(jié)能產(chǎn)品，如電機(jī)變頻、汽輪機(jī)拖動(dòng)、渦輪機(jī)等等；另一方面，就是最大限度地消除系統(tǒng)瓶頸，減少無(wú)謂的系統(tǒng)阻力。相比而言，后一類措施是企業(yè)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮的，特別是對(duì)于老裝置的改造更是非常必要的。這種改造，投資少，見(jiàn)效快，可以利用大修的機(jī)會(huì)實(shí)施。對(duì)于消除瓶頸，減少阻力的實(shí)施，不少?gòu)S家重視不夠，缺少相應(yīng)的有效措施，本文就筆者在長(zhǎng)期工作實(shí)踐中采用的部分減少系統(tǒng)阻力的方法介紹如下，供化肥、甲醇企業(yè)的同仁參考，以期達(dá)到較好的節(jié)電效果。

1 管道連接采用Y型接口代替原T型接口

在設(shè)備安裝過(guò)程中，經(jīng)常遇到多臺(tái)設(shè)備并聯(lián)工作向總管碰頭，或多系統(tǒng)同時(shí)向另一系統(tǒng)輸送流體時(shí)，支管向總管碰頭，我們習(xí)慣于使用T型接口連接，這樣方便施工，同時(shí)也美觀規(guī)范。可是由于流體相互抵觸，增加了系統(tǒng)的阻力，造成動(dòng)力的浪費(fèi)。改成Y型接口，情況就大不一樣了。由于采用Y型接口，管道的流體是順著主管道流體方向并入總管的，根據(jù)文丘里效應(yīng)，流體相互抽吸，不但降低了本臺(tái)設(shè)備的流體阻力，而且對(duì)主管道流體有一個(gè)相互帶動(dòng)的力，降低系統(tǒng)阻力，壓縮機(jī)等動(dòng)力設(shè)備的電流都有明顯的降低，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。并有減震、消聲、節(jié)約管材等優(yōu)點(diǎn)。

2 增設(shè)近路，消除分離設(shè)備縮口造成的阻力

對(duì)于化肥企業(yè)采用的氣液分離設(shè)備，設(shè)計(jì)部門(mén)和設(shè)備制造廠家采用提高氣體的流速來(lái)提高設(shè)備的氣液分離效果，因此，他們故意對(duì)高壓分離設(shè)備（諸如氨分、油分、醇分等）的進(jìn)出口采用縮口的做法。大部分設(shè)備縮口至1／3～1／5，有的設(shè)備縮口至1／7以下，在氣體流程中人為造成諸多瓶頸。由于這些瓶頸的存在，氣流在此受阻嚴(yán)重，系統(tǒng)阻力增加較多，造成電耗增高。為了解決這些問(wèn)題，我們沒(méi)有對(duì)設(shè)備進(jìn)出口進(jìn)行改造，因?yàn)楦邏涸O(shè)備改動(dòng)程序嚴(yán)格，手續(xù)復(fù)雜，我們只是將設(shè)備的進(jìn)出口用合適的管道連接起來(lái)，增加設(shè)備近路，就減少了瓶頸，降低了阻力。當(dāng)然，我們?cè)诮饭艿纼?nèi)部增加了特制的分離內(nèi)件，保證了通過(guò)近路氣體的氣液分離效果。保證出口氣體的質(zhì)量合格。

3 排查管路，消除瓶頸，減少系統(tǒng)阻力

排查各個(gè)系統(tǒng)管路，認(rèn)真核算流速。對(duì)于明顯制約氣體通過(guò)的管道進(jìn)行更換。特別是那些從小規(guī)模逐步擴(kuò)大而形成較大生產(chǎn)能力的生產(chǎn)廠，往往有些管道改造不到位，必須對(duì)每段管道都認(rèn)真進(jìn)行排查，湊檢修的機(jī)會(huì)予以更換。

取消造氣爐入爐蒸汽流量計(jì)，脫碳?xì)?、液流量?jì)，取消循環(huán)水泵止回閥，改造羅茨鼓風(fēng)機(jī)止回閥等，只要是能夠形成阻力的配件都取消或者增加近路，以確保系統(tǒng)阻力的降低。

4 降低變換催化劑阻力

變換爐內(nèi)阻力，一般是在每層催化劑層底部形成。這是因?yàn)樵谘b催化劑之前，需在柵板上面鋪設(shè)2～3層不銹鋼絲網(wǎng)，催化劑重重地壓在上面，形成較大的阻力。升溫和降溫采用的不是干氣體，而是含有一定水分的潮濕氣體，造成催化劑機(jī)械強(qiáng)度降低，容易粉化。隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，阻力越來(lái)越大，有時(shí)達(dá)到0.05MPa，甚至超過(guò)0.1MPa。這不僅造成羅茨鼓風(fēng)機(jī)和高壓機(jī)電流升高，更嚴(yán)重的是造成高壓機(jī)三段入口壓力低，進(jìn)氣量減少，送合成的氣量減少，總氨產(chǎn)量降低，噸氨平均電耗增高。對(duì)于催化劑阻力的產(chǎn)生，我們認(rèn)為主要是在每段催化劑的底部，特別是催化劑與底部絲網(wǎng)、耐火球之間更容易，為此，我們?cè)诟鼡Q催化劑時(shí)，設(shè)計(jì)安裝了減阻器，大大降低了系統(tǒng)阻力，具體方法如下。

（1）在每層催化劑層底部絲網(wǎng)表面上增設(shè)數(shù)十只小減阻器，其規(guī)格為100×100mm的正方體，五面用絲網(wǎng)包裹，網(wǎng)孔略大于催化劑顆粒，數(shù)量視變換爐直徑而定。此項(xiàng)措施可增加流通截面積80%，同時(shí)也減少阻力80%。

（2）在原絲網(wǎng)兩層之間加隔筋若干，避免網(wǎng)眼因錯(cuò)位而堵孔。

5 結(jié) 語(yǔ)

以上改造項(xiàng)目均是筆者在多年工作中積累的經(jīng)驗(yàn)，并在全國(guó)幾十家化肥企業(yè)得到應(yīng)用，均取得了顯著的效益。這些改造項(xiàng)目投資少，見(jiàn)效快，利用大修即可完成，是一項(xiàng)值得推廣的技術(shù)，希望得到專家同行的支持，并在廣大化肥、甲醇企業(yè)得到應(yīng)用，以期取得較明顯的節(jié)能效果。