合成氨裝置節(jié)能降耗分析

包凱安

摘要：本文就合成氨裝置的節(jié)能降耗措施進(jìn)行分析，論述了吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)、膜分離提氫系統(tǒng)、無動力氨回收系統(tǒng)、變壓吸附閃蒸氣回收系統(tǒng)等設(shè)備的節(jié)能降耗策略，就電動機(jī)功率因數(shù)、智能節(jié)電裝置的安裝、高壓大功率節(jié)電裝置的應(yīng)用等方面分析了合成氨裝置的節(jié)電措施，并探究了在溫度與水碳比控制、壓縮機(jī)出口壓力控制、空閥內(nèi)漏問題的控制等合成氨裝置操作過程中節(jié)約合成氨裝置能耗問題的相關(guān)舉措。

關(guān)鍵詞：合成氨;節(jié)能降耗;改進(jìn)措施

引言：節(jié)能降耗是工業(yè)生產(chǎn)中的重要話題。氨是主要的化工產(chǎn)品之一，其是制作化學(xué)肥料、相關(guān)化學(xué)制劑、制冷劑等的重要原料。在我國，合成氨技術(shù)通過不斷的探索與實(shí)踐，已經(jīng)使得氨的生產(chǎn)量以及生產(chǎn)效率大幅提升，但在實(shí)踐的過程中，無論是合成氨裝置的相關(guān)組件還是對于電能的消耗，均成為了合成氨過程中造成能源損耗的重要方面。因此，對于合成氨裝置的節(jié)能降耗研究具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。

1.合成氨相關(guān)組件的節(jié)能降耗措施

1.1吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)

吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)在長期的使用過程中會出現(xiàn)爐內(nèi)掛灰、爐內(nèi)正壓等問題，影響其正常運(yùn)行。就吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)，需要在以下方面進(jìn)行改進(jìn)：（1）以折流式的措施對于燃燒室內(nèi)原格子磚蓄熱層進(jìn)行改進(jìn)，避免其被爐灰阻塞，并借此減輕其實(shí)際運(yùn)作過程中的阻力，提升裝置的儲熱程度;（2）配置蒸汽吹掃系統(tǒng)，并執(zhí)行定期的清潔，對于換熱管表面的掛灰沉積進(jìn)行吹掃，以此來規(guī)避實(shí)際應(yīng)用過程中的掛灰問題，強(qiáng)化換熱效果（3）以臥式對于原有的立式低空換熱器進(jìn)行改造，避免掛灰、積灰等現(xiàn)象的出現(xiàn)，進(jìn)而強(qiáng)化系統(tǒng)的換熱效果;（4）可以應(yīng)用Y4-73NO8D型吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)中的引風(fēng)機(jī)，更換原有的引風(fēng)機(jī)，進(jìn)而提升系統(tǒng)工作過程中的引風(fēng)量級^[1]。

1.2膜分離提氫系統(tǒng)

在生產(chǎn)過程中主要以天然氣部分氧化尾氣為原料生產(chǎn)合成氨，由于傳統(tǒng)的膜分離提氫裝置一般對于原料氣的處理能力不高，并且氫氣的回收率較低，使得設(shè)備在長年的運(yùn)行后，需要通過有效的改進(jìn)措施，來提升設(shè)備節(jié)能降耗性。為此，需要通過新設(shè)備的購置來替代原有的變壓吸附提氫裝置，新裝置的規(guī)格可以設(shè)置為每小時2500立方米。應(yīng)用PLC觸摸式計算機(jī)操控系統(tǒng)作為此系統(tǒng)的整體控制系統(tǒng)，提升實(shí)際操作過程中的便捷程度。在進(jìn)行設(shè)備的更換后，可以在保證雙氧水制備基礎(chǔ)氫氣之上，促進(jìn)氫氣的有效回收，形成循環(huán)利用的體系，進(jìn)而提升設(shè)備的綜合降耗效能。

1.3無動力氨回收系統(tǒng)

在氨水制取后的余熱回收階段，通常會面臨回收效益差、運(yùn)作能耗大的現(xiàn)象。為此，需要就膜分離提氫系統(tǒng)進(jìn)行改造?？梢栽谀し蛛x提氫系統(tǒng)內(nèi)新增加一套無動力氨回收系統(tǒng)，利用換熱器對于液氨貯槽的馳放氣進(jìn)行降溫，通過分離冷凝操作使得氣氨分離，使之轉(zhuǎn)化為液氨。最后，通過換熱器的運(yùn)作，引導(dǎo)氣氨走向冷凝環(huán)節(jié)，并將反應(yīng)形成的尾氣轉(zhuǎn)向燃燒爐。在經(jīng)過上述改造后，可以在保證合成氨的量級有效提升的基礎(chǔ)上，回收液氨與氣氨，強(qiáng)化合成氨裝置的有效能源轉(zhuǎn)化率，進(jìn)而強(qiáng)化系統(tǒng)的能源循環(huán)利用能力。

1.4變壓吸附閃蒸氣回收系統(tǒng)

變壓吸附閃蒸氣回收系統(tǒng)的應(yīng)用在長期的運(yùn)作過程中，會造成變壓吸附脫碳以及碳丙脫碳在不同程度上出現(xiàn)排入空氣的現(xiàn)象，進(jìn)而造成原料的損失以及生產(chǎn)中必不必要的能源流失。為此，在改造的過程中，要充分考量原料的可回收利用性?？梢栽谏a(chǎn)的過程中，利用變壓吸附氫回收裝置，對于碳丙脫碳閃蒸汽以及變壓吸附裝置進(jìn)行引導(dǎo)，使之可以在應(yīng)用之后，一部分回到壓縮機(jī)入口，進(jìn)而避免實(shí)踐過程中氣體的浪費(fèi)，提升資源的回收利用率，提升原料煤的使用率。通過以上改造，可以提升設(shè)備運(yùn)作過程中，對于氣體的回收，降低原料的無端浪費(fèi)，進(jìn)而有效提升設(shè)備對于原料的回收能力。

2.合成氨裝置的節(jié)電措施

2.1提升電動機(jī)功率因數(shù)

為保證合成氨裝置的節(jié)電性，需要通過電機(jī)功率因數(shù)的提升，來減少電動機(jī)與變壓器的能耗，進(jìn)而避免在設(shè)備應(yīng)用過程中無功電流的產(chǎn)生，減少電纜以及供電線路的電力損耗。例如：可以通過高壓電容自動補(bǔ)償裝置的配置，提升系統(tǒng)運(yùn)行過程中的功率因數(shù)，進(jìn)而優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行過程中的有功功率使用，減少無功損耗。因此，在設(shè)備的應(yīng)用過程中，首先應(yīng)該進(jìn)行考量的就是對于電能損耗的規(guī)避與降低，使之控制在合理的范圍之內(nèi)，進(jìn)而提升設(shè)備應(yīng)用的針對性，避免電能的無端損耗^[2]。

2.2適配智能節(jié)電裝置

隨著信息化技術(shù)的應(yīng)用程度不斷加深，在合成氨裝置應(yīng)用的過程中，需要通過智能化設(shè)備的應(yīng)用來降低系統(tǒng)運(yùn)作過程中的電能損耗，提升節(jié)能操作的效率與質(zhì)量。尤其是針對電能負(fù)荷較大的設(shè)備而言，需要通過智能節(jié)電器的安裝，形成對于各用電階段的系統(tǒng)性數(shù)據(jù)收集，避免相關(guān)設(shè)備對于電能的損耗，提升生產(chǎn)過程中的節(jié)能效率。此外，通過數(shù)據(jù)的收集，可以發(fā)現(xiàn)用電較大的設(shè)備，完善合成氨裝置的節(jié)電效能。

2.3應(yīng)用高壓大功率節(jié)電裝置

為保證生產(chǎn)過程中的節(jié)電效率，可以利用高壓大功率的節(jié)電裝置來加深實(shí)際運(yùn)作過程中的節(jié)電效能。由于在生產(chǎn)的過程中，系統(tǒng)有極大一部分的電能是消耗在高壓大功率的設(shè)備中，因此，對于這類設(shè)備的改良就成為節(jié)能降耗過程中的重要環(huán)節(jié)。需要通過對于設(shè)備耗電量的實(shí)際考察，借助于數(shù)據(jù)的收集與整合，形成數(shù)據(jù)的比對性分析，進(jìn)而針對于耗電情況進(jìn)行設(shè)備的改進(jìn)，可以通過在一個高壓大功率裝置中應(yīng)用節(jié)電裝置來檢驗其節(jié)電效果，若實(shí)際情況良好，可以考慮加大應(yīng)用范圍，進(jìn)而通過推廣，使之發(fā)展為高壓節(jié)電領(lǐng)域中的重要技術(shù)。

3.合成氨裝置操作過程的節(jié)能降耗措施

3.1控制生產(chǎn)溫度與水碳比

在生產(chǎn)操作的過程中，需要按照標(biāo)準(zhǔn)化的操作流程，踐行規(guī)范化的操作技術(shù)，以此來降低生產(chǎn)過程中對于能源的消耗。為此，需要就合成氨的實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)，對于生產(chǎn)過程中的溫度與水炭比進(jìn)行有效控制，加深對于爐內(nèi)出口溫度的監(jiān)控，降低內(nèi)部煙氣殘氧，逐步提升生產(chǎn)過程中對于水碳比的控制能力。例如：通過對于水碳比的控制，可以降低生產(chǎn)過程中的燃?xì)鈸p耗，節(jié)約出的燃?xì)饪梢詮浹a(bǔ)爐出口提溫所需要的燃?xì)?，進(jìn)而提升爐內(nèi)的甲烷轉(zhuǎn)化率，避免能源的損耗。

3.2改善氨壓縮機(jī)出口壓力

為保證對于氨壓縮機(jī)出口壓力的有效改良，需要通過對于單元系統(tǒng)的優(yōu)化，提升低壓蒸汽的產(chǎn)氣量，并最大程度的對于氨壓縮機(jī)出口壓力進(jìn)行控制，使其在標(biāo)準(zhǔn)的框架下逐步降低，減少氨壓縮機(jī)透平的高壓蒸汽消耗。以此利用實(shí)時的監(jiān)控，減少能源在合成氨過程中的損耗，提升燃?xì)饫寐?，?qiáng)化操作的規(guī)范化程度，通過節(jié)能措施的優(yōu)化，提升生產(chǎn)效率，落實(shí)集約化生產(chǎn)理念。

3.3規(guī)避放空閥內(nèi)漏問題

空閥內(nèi)漏問題會降低生產(chǎn)動力，并且會加深能源的損耗，需要通過多部門的配合，應(yīng)用PV1004整閥設(shè)備對于閥門的內(nèi)漏情況進(jìn)行控制，降低空閥內(nèi)漏的持續(xù)時間，進(jìn)而將節(jié)能降耗理念貫徹于生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)中。例如：影響燃?xì)馔钙饺伎毡雀呶贿\(yùn)行的因素有很多，天然氣中夾帶的凝析油在燃?xì)馔钙綗斓臏u流器中結(jié)焦，堵塞燒嘴，是其中一種情況。需要更換新燒嘴等措施來減低不良情況對于生產(chǎn)的影響^[3]。

結(jié)論：綜上所述，為保證合成氨過程中，有效地降低合成氨裝置的能耗，需要通過踐行節(jié)能降耗的理念，對于合成氨裝置的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，并通過持續(xù)的探索，探究生產(chǎn)操作以及設(shè)備運(yùn)用過程中的節(jié)能降耗措施，進(jìn)而將可持續(xù)發(fā)展理念落實(shí)到氨生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，在保證生產(chǎn)效能的同時，降低生產(chǎn)成本，避免無端的能源損耗，踐行綠色發(fā)展理念，有效提升合成氨生產(chǎn)過程中的集約性與可持續(xù)發(fā)展性。

參考文獻(xiàn)：

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