CN210292857U - 安全稳定的二段炉夹套水冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种安全稳定的二段炉夹套水冷却系统，在所述二段炉冷却水夹套的进水管道和溢流管道上分别设置有流量计，所述夹套水槽上设置有脱盐水补水管道；柴油泵的出水管道分出支管分别与夹套水槽和冷却水夹套的进水管道相连，所述柴油泵与消防水池相连，所述二段炉的排污管与夹套水槽底部排污管分别与过滤器进口相连，所述过滤器出口与集水槽相连，所述集水槽内的水通过循环水泵抽到循环水管道。本实用新型改进后的安全稳定的二段炉夹套水冷却系统运行稳定，能够有效避免二段炉生产中的安全事故，改造成本低，降低化工生产安全隐患，同时起到节约水耗，降低生产成本的效果。

Description

安全稳定的二段炉夹套水冷却系统

技术领域

本实用新型涉及一种安全稳定的二段炉夹套水冷却系统，属于合成氨安全生产领域。

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，天然气混合蒸汽进行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，剩余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，工艺气体中的部分CH₄、H₂与富氧空气中的氧气进行燃烧，气体燃烧放出的热量用来满足工艺气体里面剩余的CH₄在二段炉内的催化剂表面进行深度的转化反应，从而彻底地使天然气转化为CO、CO₂和H₂。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冷却水夹套，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，从而确保了二段炉壳体的使用安全。

夹套水槽里面的供水来自脱盐水装置，脱盐水经过1#或2#夹套水泵(生产时一开一备)加压后从二段炉水夹套的下部进入，脱盐水与二段炉壳体传出的高温热量进行换热，二段炉壳体得到冷却，脱盐水温度从40℃左右加热至95-98℃，加热后的脱盐水从水夹套的顶部溢流进入溢流水槽，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。

生产过程中，二段炉外壳炉壁的温度高达几百度，对壳体的降温是通过夹套水换热冷却来实现的，如果夹套水中断，二段炉外壳炉壁的高温热量无法及时转移出去的话，炉体外壳材质是无法承受这么高的温度的，时间过长将会导致炉壁材料强度下降，炉内的高压气体会破坏壳体冲出来，严重时会造成设备的燃烧和爆炸。

目前，虽然设计上采用设置两台夹套水泵来给二段炉冷却水夹套供水，正常生产时实行的是一开一闭，从而确保二段炉夹套水的供水安全。

但是经过长时间的生产实践，我们发现一旦遇到脱盐水装置故障无法及时补水、2台夹套水泵同时产生故障、二段炉水夹套穿孔大量泄漏、全厂停电等不正常情况，夹套水的生产运行安全将会无法得到有效保证，无法保证二段炉的安全生产运行。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种安全稳定的二段炉夹套水冷却系统，全面保障二段炉的安全生产运行。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种安全稳定的二段炉夹套水冷却系统，包括二段炉，在所述二段炉外设置有冷却水夹套，所述冷却水夹套的下部设置有进水管道，上部设置有溢流管道，顶部设置有放空管，底部设置有排污管，所述溢流管道与溢流水槽相连，所述溢流水槽内的脱盐水依次经过换热器换热降温、水冷器冷却后进入夹套水槽，所述夹套水槽内的出水管道分出至少两个支管分别与至少两个夹套水泵相连，每个夹套水泵的出水口与冷却水夹套进水管道相连，其特征在于：在所述进水管道和溢流管道上分别设置有流量计，所述夹套水槽上设置有脱盐水补水管道；柴油泵的出水管道分出两个支管分别与夹套水槽和冷却水夹套的进水管道相连，所述柴油泵的进水管道与消防水池相连，所述二段炉的排污管与夹套水槽底部排污管分别与过滤器进口相连，所述过滤器出口与集水槽相连，所述集水槽内的水通过循环水泵抽到循环水管道。

采用上述方案，在冷却水夹套的进水管道和出水管道上分别设置流量计，用于监控夹套水的溢流情况和进水状况，一旦出现水夹套大量漏水的情况，可以及时发现及时维护。

将消防水通过柴油泵泵至夹套水槽，能确保脱盐水装置出现故障的情况下可以直接用消防水给夹套水槽进行补水，从而保证夹套水的供水量。

当停电等情况导致两台夹套水泵(电泵)停止运行，可以通过柴油泵直接将消防水抽到冷却水夹套对二段炉炉壁进行冷却。避免安全隐患。

在冷却水夹套的顶部设置有放空管与大气相通(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排放掉)，保证水夹套的压力稳定在常压状态，从而有利于脱盐水排放。

当脱盐水经过多次循环加热使用后，脱盐水里面的离子被不断浓缩，当水里面的离子含量过高时就会在二段炉的壳体表面结垢，从而导致设备的换热不良，严重时会造成安全事故。为了保证脱盐水里面的离子含量不超标，这就需要定期的排放掉部分高浓度的脱盐水，同时补充一部分新鲜的脱盐水。二段炉冷却水夹套的底部设置有排污管，夹套水槽的底部也设置有排污管，通过排污管排除脱盐水在冷却水夹套及夹套水槽内沉积的杂质。目前排放的水直接被浪费掉，导致生产水耗高，成本高。我们将排放的脱盐水经过过滤器过滤后收集在集水槽，把排污水收集后作为循环水使用，减少循环水的一次补水量，从而降低生产水耗。

上述方案中：所述夹套水泵为两台，一开一闭。

上述方案中：所述柴油泵的出水管道上设置有自动调节阀，在该自动调节阀前后侧的出水管道上分别设置有手动调节阀，在所述柴油泵的出水管道上还设置有旁路支管，该旁路支管的两端分别连接在自动调节阀前侧的手动调节阀的前侧和自动调节阀后侧的手动调节阀的后侧。

有益效果：本实用新型改进后的安全稳定的二段炉夹套水冷却系统运行稳定，能够有效避免二段炉生产中的安全事故，改造成本低，降低化工生产安全隐患，同时起到节约水耗，降低生产成本的效果。

附图说明

图1是本实用新型的工艺流程图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本实用新型作进一步说明：

实施例1，如图1所示，安全稳定的二段炉夹套水冷却系统由二段炉1、冷却水夹套2、溢流水槽3、换热器4、水冷器5、夹套水槽6、夹套水泵7、流量计8、过滤器9、集水槽10、循环水泵11、消防水池12、柴油泵13、脱盐水补水管道14、自动调节阀15及连接管道和阀门组成。

二段炉1外设置有冷却水夹套2，冷却水夹套2的下部设置有进水管道，上部设置有溢流管道，顶部设置有放空管201，底部设置有排污管。溢流管道与溢流水槽3相连，溢流水槽3内的脱盐水依次经过换热器4换热降温、水冷器5冷却后进入夹套水槽6，夹套水槽6内的出水管道分出至少两个支管分别与至少两个夹套水泵7(电力泵)相连，优选夹套水泵7为两台，一开一闭。每个夹套水泵7的出水口与冷却水夹套2的进水管道相连，在进水管道和溢流管道上分别设置有流量计8。

夹套水槽6上设置有脱盐水补水管道14，脱盐水补水管道14与脱盐水装置相连，脱盐水补水管道14上设置有自动调节阀15。柴油泵13的出水管道分出两个支管分别与夹套水槽6和冷却水夹套2的进水管道相连，柴油泵13的进水管道与消防水池12相连。柴油泵13(柴油驱动的泵)的出水管道上设置有自动调节阀15，在该自动调节阀15前后侧的出水管道上分别设置有手动调节阀，在柴油泵13的出水管道上还设置有旁路支管，该旁路支管的两端分别连接在自动调节阀15前侧的手动调节阀的前侧和自动调节阀15后侧的手动调节阀的后侧，在该旁路支管上也设手动调节阀。

二段炉1的排污管与夹套水槽6底部的排污管分别与过滤器9进口相连，过滤器9出口与集水槽10相连，集水槽10内的水通过循环水泵11抽到循环水管道。

本实用新型不局限于上述实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种安全稳定的二段炉夹套水冷却系统，包括二段炉，在所述二段炉外设置有冷却水夹套，所述冷却水夹套的下部设置有进水管道，上部设置有溢流管道，顶部设置有放空管，底部设置有排污管，所述溢流管道与溢流水槽相连，所述溢流水槽内的脱盐水依次经过换热器换热降温、水冷器冷却后进入夹套水槽，所述夹套水槽内的出水管道分出至少两个支管分别与至少两个夹套水泵相连，每个夹套水泵的出水口与冷却水夹套进水管道相连，其特征在于：在所述进水管道和溢流管道上分别设置有流量计，所述夹套水槽上设置有脱盐水补水管道；柴油泵的出水管道分出两个支管分别与夹套水槽和冷却水夹套的进水管道相连，所述柴油泵的进水管道与消防水池相连，所述二段炉的排污管与夹套水槽底部排污管分别与过滤器进口相连，所述过滤器出口与集水槽相连，所述集水槽内的水通过循环水泵抽到循环水管道。

2.根据权利要求1所述安全稳定的二段炉夹套水冷却系统，其特征在于：所述夹套水泵为两台，一开一闭。

3.根据权利要求1或2所述安全稳定的二段炉夹套水冷却系统，其特征在于：所述柴油泵的出水管道上设置有自动调节阀，在该自动调节阀前后侧的出水管道上分别设置有手动调节阀，在所述柴油泵的出水管道上还设置有旁路支管，该旁路支管的两端分别连接在自动调节阀前侧的手动调节阀的前侧和自动调节阀后侧的手动调节阀的后侧。

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