蒸汽量与烟气量对蒸汽温度的影响

摘 要：本文主要研究了某甲醇厂生产中，高压蒸汽产量和转化炉烟道气流量对高压蒸汽温度的影响。由于高压蒸汽温度与高压蒸汽产量、汽包上水量、汽包排污量、烟道气流量、烟道气温度、转化气流量、转化气温度、减温水量等因素有关，为了能找到在装置开车过程中影响高压蒸汽温度的主要因素，本文依据热量传递理论和工艺技术包中的开车关键参数，结合高压蒸汽温度波动的现象，找出影响高压蒸汽温度的主要因素并提出解决措施。

关键词：蒸汽温度 烟道气流量 蒸汽产量 热量

在化工生产过程中，存在着大量的与传热相关的过程。因为绝大多数的化学或物理过程均要在一定的温度条件下进行，这就要求向系统输入或输出热量，以求建立适宜的温度条件。因此，传热是化学工业中最常见的单元操作之一[1]。在我厂甲醇生产过程中利用转化气热量和烟道气热量产生过热高压蒸汽的过程，也是典型的化工传热操作。

一、工艺流程简介

重庆年产85万吨甲醇装置的锅炉系统主要有转化气急冷器和汽包调温器。在正常生产过程中，转化气急冷器利用转化气热量产生高压蒸汽。而在开车过程中，急冷器利用转化气产生高压蒸汽，急冷器产汽量与转化气热量紧密相关。

汽包调温器的产汽方式与急冷器不同。在开车和正常生产过程中，汽包调温器利用高压蒸汽的热量来产生高压蒸汽。

结合工艺管道及仪表流程图可知，当转化炉传热速率处于稳定状态，急冷器和汽包调温器产汽量越多，则蒸汽在盘管中吸收烟道气的热量越多，汽包调温器产汽量越多，将形成良性循环，反之亦然。由此可知，汽包调温器产汽量与转化气热量和蒸汽产量紧密相关[2]。

二、问题分析

由转化气急冷器产汽原理可知，在氮气循环升温时，转化炉出口氮气热量有限，产汽量较少。由汽包调温器产汽原理可知，在氮气循环升温时，因急冷器的产汽量少，烟道气温度低，则蒸汽在盘管中吸收的烟道气热量少，调温器产汽量很少。若在氮气循环升温阶段，调温器和调温汽包未形成良好自循环，则总的产汽量更少。

进入蒸汽升温阶段，随着转化炉炉膛温度逐步升高，转化炉出口蒸汽和氮气热量增大，急冷器产汽量增大，蒸汽在盘管中吸收的烟道气热量增大，调温器产汽量增大。但随着转化炉温度的升高，过热高压蒸汽温度也不断提高，虽然通过减温水来调节，但蒸汽温度一直处于波动状态。

造成过热高压蒸汽温度不断升高，难以控制的影响因素可能是：

（1）转化炉升温速率过快；

（2）汽包短时间排污量过大，上水量过大；

（3）高压蒸汽放空量过小；

（4）开车初期，调温器加热蒸汽未投用；

（5）减温水控制相对滞后；

（6）主烧嘴助燃空气量过大；

（7）未及时点燃二烧，调温器产汽量过少。

三、影响因素分析

根据以上影响因素，结合装置运行情况可知：

（一）转化炉升温速率过快

我厂在正常开车，氮气升温阶段时，转化炉严格按照10-15℃/h的速率升温，蒸汽升温阶段按照15-20℃/h的速率升温。因此，由转化炉升温速率过快导致的产汽量过少，蒸汽温度过高的可能性较小。

（二）汽包短时间排污量过大，上水量过大

为了提高蒸汽品质，我们采取间断增大汽包排污量并增大补水量维持汽包液位的方式。此种方式仅限于短时间的增大排污量，对蒸汽产量的影响也应该是短暂的，不会导致蒸汽温度持续升高。

（三）高压蒸汽放空量过小

在蒸汽并网前，我们严格按照戴维操作手册的要求，高压蒸汽放空控制阀开度至少在10%以上，保证一定的蒸汽流量。

（四）调温器的加热蒸汽未投用

在蒸汽升温前，我们已投用调温器的加热蒸汽，应该形成了自循环，不会对蒸汽产量造成太大影响，导致蒸汽温度过高。

（五）减温水控制相对滞后

由于减温水阀根据蒸汽温度控制，现场两点相距较远（大约200米），温度反应相对滞后，对稳定控制蒸汽温度增加了难度。此外，戴维设计的减温水加入点位置可能存在缺陷。

（六）主烧嘴助燃空气量过大

由于主烧嘴的助燃空气量直接影响到烟道气流量，也影响到烟道气传热量，从而影响蒸汽产汽量和蒸汽温度。按照戴维设计要求，在转化炉20%负荷之前，主烧嘴助燃空气量应维持在130t/h，即100.4kNm3/h。而我厂助燃空气量约253kNm3/h，请见下图表。

（七）未及时点燃二烧，调温器产汽量过少

根据戴维提供的开车关键参数，我们应在25t/h蒸汽升温时，开始点燃二烧。实际开车过程中，我们是在转化炉负荷20%以上时点燃二烧。高压蒸汽温度波动最严重时处于蒸汽升温阶段，若能在适当时间点燃二烧，产生更多的蒸汽，则蒸汽温度不会过高，请见下表。

四、分析结论

由以上影响因素分析可知，在开车过程中，我们应从减少主烧嘴助燃空气量，按“开车关键参数表”点燃二级烧嘴和改变减温水控制方式三个方面做出调整。

参考文献

[1]何潮洪，冯霄.化工原理.北京：科学出版社，2001：166

[2]重庆卡贝乐化工有限责任公司带控制点的工艺流程图，2011

[3]ProcessOperatingManualSection5InitialStartup，2009