[实用新型]合成氨二段炉余热回收利用系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种合成氨二段炉余热回收利用系统，属于合成氨工艺领域。

背景技术

氮肥厂合成氨工艺总流程为：来自长输管线的天然气首先进入天然气配气站，天然气在配气站进行缓冲及调压后进入合成氨装置的常温脱硫系统，然后通过天然气压缩，高温脱硫，换热式一段蒸汽转化、二段富氧空气转化，一氧化碳高、低温变换，改良热钾碱法脱碳，甲烷化深度净化除去残余的CO和CO2，合成气压缩，14.0MPa下氨合成，冷冻分离，最终得到产品液氨。

合成氨装置造气工序采用的是换热式转化工艺，天然气混合蒸汽加热后进入换热式转化炉的管程，大部分天然气在管程内催化剂的作用下反应生成CO、CO₂和H₂，小部分未反应的天然气和反应后的工艺气体一起从换热式转化炉的管程出来后从二段炉的顶部进入。从加热炉来的富氧空气从二段炉的顶部进入，工艺气体与富氧空气在二段炉的顶部接触后再次进行反应，此时天然气里面的甲烷基本上全部转化为CO、CO₂和H₂，反应后的工艺气体从二段炉的底部出来后进入换热式转化炉的壳程，高温的工艺气体提供的热量足以支持换热式转化炉管程反应所需热量，最后工艺气体从换热式转化炉的壳程底部出来后进入转化锅炉生产中压蒸汽。

由于天然气、蒸汽和富氧空气在二段炉里面反应会产生1250℃左右的高温，而二段炉设备壳体材质设计为16MnR，无法承受这么高的温度，为解决此问题，设计上要求在设备里面内衬一层耐火材料，设备壳体外还需安装一层普通碳钢材料做成的水夹套，夹套里面加入脱盐水，脱盐水从水夹套的下部进入，顶部溢流回到夹套水槽，在不断地循环过程中，二段炉壳体的高温热量被脱盐水带走，从而确保设备的使用安全。

夹套水槽的用水来自脱盐水总管，脱盐水从夹套水槽的上部进入，脱盐水经过夹套水泵加压后从二段炉水夹套的下部进入，经过二段炉壳体加热后的脱盐水温度在95-98℃，加热后的脱盐水从水夹套的顶部先溢流进入溢流水槽，然后依次进入换热器和水冷器换热后，脱盐水的温度降到40-45℃回到夹套水槽再次进行循环使用。

当脱盐水经过多次循环加热使用后，脱盐水里面的离子得到不断浓缩，这就需要定期的排放掉高浓度的脱盐水，同时补充一部分新鲜的脱盐水，保证脱盐水的各项指标控制在要求的范围内。二段炉水夹套的底部也需要设置有排污管线，主要是排除脱盐水在水夹套内沉积的杂质。由于水夹套保持的是常压状态，排污水只能就地排放。在水夹套的顶部设置有放空管道与大气相通，管道上未设置有阀门，保证水夹套的压力稳定在常压状态。脱盐水经过二段炉的炉壁加热后会产生少量的常压水蒸气，这部分水蒸气就直接通过放空管道排放掉。同时排污时还会浪费部分脱盐水，这将导致脱盐水的大量消耗。脱盐水被加热后，为了循环使用还需使用水冷器来对脱盐水进行冷却，这就需要消耗大量的循环水。在二段炉水夹套顶部产生的部分蒸汽由于是常压，无法进行回收利用，只能进行放空处理。二段炉炉壁的温度高达几百度，该工艺不但未对其进行有效的回收利用，反而造成大量的脱盐水和循环水被消耗掉，这使得合成氨装置的能量消耗比较高。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种合成氨二段炉余热回收利用系统，能真正达到节能降耗的目的。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种合成氨二段炉余热回收利用系统，包括二段炉本体，其顶端设置有工艺气进气管线和空气进气管线，其特征在于：所述二段炉本体外设置有能承受0.4MPa低压蒸汽压力的蒸汽产气夹层，在所述蒸汽产气夹层的顶端设置有低压蒸汽管线，所述低压蒸汽管线上设置有蒸汽压力调节阀组，所述蒸汽产气夹层的上部设置有锅炉给水进水管，所述锅炉给水进水管与锅炉给水泵相连，所述锅炉给水进水管上设置有压力调节阀组和液位调节阀组。

所述蒸汽产气夹层的底端设置排污管线，所述排污管线上设置有排污阀，所述排污管线与循环水池相连。

经过上述改进后，直接利用二段炉炉壁的高温余热来富产低压蒸汽，不需要脱盐水和循环水进行冷却，避免资源消耗，真正起到节能降耗、变废为宝的目的。