循环水系统运行中存在的问题及改造措施

Problems in Operation of Circulating Water System and Renovation Measures

谭晓龙 Xiaolong TAN , 刘宁娟 Ningjuan LIU

青海盐湖工业股份有限公司化工分公司青海格尔木 816000 Chemical Branch of Qinghai Salt Lake Industry Co., Ltd. Qinghai Golmud 816000

摘要：

由于循环水系统运行不稳定，造成尿素装置蒸发系统真空度达不到工艺指标要求、蒸发表冷器封头垫片大量损坏、流量计中节流小孔经常被堵塞，严重影响了尿素装置的稳定运行和产品质量。针对存在的问题采取了一系列整改措施，尿素装置再未出现因循环水问题而导致高压系统减量运行、低压系统超压、蒸发系统停车的事故。

关键词：

尿素; 循环水; 改造措施;

Abstract：

Because of unstable operation of circulating water system, vacuum degree of evaporation system of urea unit does not meet the requirement of technology index, cooler head gasket of evaporimeter is damaged in large number, and throttle orifice of flowmeter is blocked very often, seriously affecting the stable operation of urea unit and quality of product. In connection with existing problems,a series countermeasures are taken, ever since no accident of urea unit caused by circulating water problem appears again such as high pressure system to run in capacity reduction condition, excess pressure occurred in low pressure system, evaporation system shutdown.

Keyword：

urea; circulating water; renovation measure;

青海盐湖工业股份有限公司化工分公司化肥厂(以下简称青海盐湖化肥厂)330 kt/a尿素装置采用Stamicarbon公司的二氧化碳汽提法生产技术，设计生产能力为1 000 t/d小颗粒尿素。来自动力车间的循环水与尿素装置11台冷却器中的工艺介质进行热交换，保证了尿素装置温度、压力处于正常运行工况。循环水设计参数见表 1。

表 1

循环水设计参数

项目	设计值
设计压力/MPa	0.4
设计温度/℃	28
设计浊度/(mg·L^-1)	≤20
氯离子/(mg·L^-1)	≤300
污垢系数/(m²·K·W^-1)	3.44×10^-4
流量/(m³·h^-1)	4 794

1 运行中存在的问题及原因分析

1.1 运行中存在的问题

(1) 自2012年试车以来，曾多次出现循环水压力过低的问题，位于尿素框架七楼的吸收塔塔底冷却器工艺侧的工艺介质温度无法降低，该工艺液无法将常压吸收塔内的氨和二氧化碳吸收完全，造成低压系统超压，从而使蒸发系统真空度达不到工艺指标要求，尿素产品的含水量增大。

(2) 2013年12月10日，由于合成氨装置循环水用量增大，造成尿素装置循环水量不足，蒸发系统3台表冷器缺循环水，蒸发系统因压力超过150 kPa而无法正常运行，高压系统减负荷运行，蒸发系统短停。

(3) 尿素装置中的循环水流量计(阿牛巴流量计)显示不正常，影响对消耗的考核。

(4) 2012年至2013年，由于动力车间倒泵造成回流冷凝器上封头垫片及3台蒸发表冷器封头垫片损坏多达20次，同时也多次造成高压系统减负荷运行，蒸发系统停车。

1.2 原因分析

(1) 原设计尿素装置使用的循环水与氯乙烯(VCM)装置、合成氨装置、碳酸钾装置、空分装置及VCM和聚氯乙烯(PVC)冷冻站共用1根循环水管线。对于尿素装置而言，由于框架高，对循环水的压力等级要求比较严格，一般设计压力为0.4 MPa。但动力车间循环水泵出口压力为0.4 MPa，循环水经其他装置送至尿素装置时，其压力已降至0.3 MPa左右，无法满足工艺要求。

(2) 在拆检尿素界区的循环水流量计时，发现循环水中所含细菌及藻类较多，阿牛巴流量计中节流小孔经常被堵塞，致使循环水流量显示不准确。

(3) 来自动力车间的循环水经VCM装置和合成氨装置后，无法到达尿素装置框架高处的冷却器，致使管路中惰性气体无法排净。在进行倒泵而需2台泵同时运行时，由于流量增大，未排净的惰性气体被压缩，压力增大，从而将冷却器上最薄弱的封头垫片冲开，迫使系统停车。

2 改造措施

(1) 通过对其他企业同类装置的考察，发现与尿素装置配套的循环水系统均为单独设置，可以确保高质量的循环水送至相对较高的尿素框架上。

青海盐湖化肥厂PVC装置的循环水从尿素装置的北面通过，且已改造为独立的循环水系统，原有的循环水系统出现闲置，因此，可以将该闲置的循环水管线引入尿素装置，既节省了改造费用，又可使尿素装置的稳定运行得到极大改善。

原有尿素装置循环水系统设计的总流量为4 794 m³/h，CO₂压缩机所需循环水流量包括压缩机凝汽器冷却器1 487 m³/h和压缩机段间冷却器(3台)425 m³/h，尿素装置所需循环水流量2 882 m³/h。原动力车间配置3台循环水泵向PVC装置送水，每台泵打量1 620 m³/h，扬程51.2 m。因尿素装置的CO₂压缩机设置在合成氨装置中，所需循环水由合成氨管线提供，在循环水泵2开1备的情况下，提供的循环水量完全可满足尿素装置的要求。

(2) 将阿牛巴流量计改为不与介质接触的的超声波流量计，避免了循环水中夹带的杂物堵塞流量计节流装置。同时，当循环水系统压力变送器显示不准或需检修时，以日常控制流量经验值作为操作依据，可保证系统稳定运行。

(3) 吸收塔塔底换热器安装位置由框架七楼下移至五楼，即换热器位置下移了9 600 mm。

(4) 在封头垫片容易损坏的回流冷凝器、一段蒸发表冷器、二段蒸发表冷器上增设6只全压式高速排气阀，当动力车间倒泵时，可及时将尿素装置水冷器中未排净的气体排出。

(5) 将循环水水质作为重点监测对象，当循环水中杂质、藻类和微生物含量偏高时，及时通知动力车间进行处理。

3 改造效果

2014年5月，利用大检修机会对循环水系统上水管管网进行了改造，并在相关设备上配置全压式高速排气阀。改造后经半年多的运行，彻底解决了循环水压力低和流量不足的瓶颈问题，尿素装置低压系统超压、蒸发系统真空度达不到指标要求的问题得以解决；同时，加强巡检管理，设备封头垫片损坏事故得以解决，尿素产品水分含量达到了优级品要求。改造后，再未出现因循环水问题而导致高压系统减量运行、低压系统超压、蒸发系统停车的事故，为尿素装置实现“安、稳、长、满、优”的运行提供了保障。