热水型合成炉与蒸汽型合成炉的性能对比及运行总结

李春江，李中华

（新疆天业天能化工有限公司，新疆 石河子832000）

新疆天业天能化工有限公司是设计规模为年产40 万t聚氯乙烯PVC 项目， 配套盐酸工段8 台（150 d/t HCl）热水型HCl 二合一合成炉装置（简称热水炉），配套溴化锂工段5 台热水型换热机组及2 台蒸汽型机组。

2012 年9 月，该公司开始实施年产5 万t聚氯乙烯技改项目，在技改中新增1 台（150 d/t HCL 4.18 t/h蒸汽）蒸汽炉于2013 年7 月投入使用，目前生产运行稳定，产生温度160 ℃，压力0.4～0.6 MPa 的蒸汽供用户使用。通过一段时间的投入运行观察，现将这2 种型号合成炉的使用性能及经济效益进行对比。

1 热水型合成炉在生产使用中的性能分析

1.1 热水炉的热水使用工艺流程

（1）热水炉的热水使用工艺流程框图见图1。

图1 热水炉热水使用工艺流程图

热水炉产出的95 ℃热水，冬季去采暖机组供全厂采暖，夏季供溴化锂岗位利用溴化锂热水机组将热能转化冷源生产7 ℃水。

（2）配套设施。热水炉水使用配套设施见表1。

表1 热水炉热水使用配套设备

1.2 工艺指标控制及运行记录见表2

表2 工艺指标运动记录

1.3 副产品能源利用

热水炉在满负荷生产中合成段能利用250 万kcal/h的热量产热水供溴化锂使用 （换热热水压力110 kPa， 流量250 m3/h， 换热前后热水温度上升10 ℃）。按年8 000 h 计算，每年可利用2 000 000 万kcal 热量，折合节约标煤2 857 t。

1.4 使用过程中存在的优点及不足

优点：（1）热水炉夹套热水进口温度在65～80 ℃，未生产作为备用合成炉时稍开热水，即可起到防冻效果。（2）热水炉副产热水温度与压力相对较低，其热水出口温度≤95 ℃、压力≤240 kPa，因此操作简单安全系数高。

存在的不足：（1）热水炉中的热水在输送过程中出现严重气蚀现象，导致热水泵蜗壳、叶轮、出口等设备及管线腐蚀穿孔，见图2。由于热水水温高达（85～95 ℃），其热水系统为敞口式（热水储槽为敞口式方便压力补偿），使得液体的化学和电化学作用又加速了气蚀的破坏过程。（2）溴化锂在秋冬、春夏季节切换系统冷却水时，大气环境温度较高，但采暖系统所需的热量低于热水炉产出的热量，造成热量多余，热水炉夹套水温度超过工艺控制指标，需要补充纯水以便置换降温或增开换热装置降温，这样即不环保又不节能。

图2 设备腐蚀穿孔现象

2 蒸汽合成炉使用性能分析

2.1 蒸汽型合成炉工艺流程图

（1）蒸汽炉工艺流程图见图3。

图3 蒸汽炉工艺流程图

（2）配套设备见表3

表3 蒸汽炉配套设备

2.2 工艺控制指标及运行记录（见表4）

表4 工艺控制指标运行记录

2.3 产品能源利用

蒸汽炉在满负荷生产中能利用270 万kcal/h 的热量产蒸汽供后续工段使用（蒸汽压力0.6 MPa，蒸汽流量4.18 t/h，热焓2 756.4 kJ/kg）。 按年8 000 h计算，一年利用热量2 160 000 万kcal，折合节约标煤3 086 t。

2.4 使用过程中存在的优点及不足

优点：（1）蒸汽炉生产温度，压力流量稳定的蒸汽，因此可以通过蒸汽分配台并入蒸汽管网系统，提供给不同的用户。例如目前热水炉满足了采暖需求， 而蒸汽炉所产生的蒸汽又可供聚合汽提塔使用。（2）蒸汽是一种清洁能源，蒸汽冷凝水（纯水）可回收利用。蒸汽炉的使用对于氯化氢合成生产过程中的燃烧热在利用上找到一条新的思路。

存在不足：由于新疆天业地处北方，一年四季温差较大，夏季温度最高能达到40 ℃，冬季低温最低为-35～-40 ℃。蒸汽合成炉中间蒸汽段由于温度及压力高，当切换合成炉或停车检修时，会降低压力和温度，出现热胀冷缩的情况造成冷却水泄漏，需检修完毕后将蒸汽炉重新开启后方可消除。

3 总结建议及经济效益

（1）通过上述情况进行分析对比发现，当总管压力一定时，蒸汽炉与热水炉的生产能力稳定，工艺控制指标合格率为100%。但是热水型合成炉气蚀现象严重，严重影响安全稳定生产；

（2）通过上述配套设备对比发现，蒸汽炉较热水炉在配套设施方面有所减少，中间控制环节简单，操作方便效果明显。在初始投资时可节约约250 万元；

（3）热水炉热热能用途单一，而蒸汽炉热能使用广泛，于此同时，使用蒸汽型热水炉还能减少溴化锂热水泵的使用（2 开1 备p=450 kW），按年8 000 h计算，电费单价按照0.44 元计算，则一年将节约电费396 万元，经济效益显著；

（4）在能源利用方面，在产能相同的情况下，蒸汽炉以每年利用2 160 000 万kcal 热量，折合3 086 t标煤产出，高于热水炉每年利用2 000 000 万kcal 热量，折合2 857 t 标煤产出。不仅在能源利用率上，还是在能源利用形式上蒸汽炉都优于热水炉。

优化建议：以后在新建、扩建及技术改造项目中使用蒸汽型合成炉。蒸汽炉在大规模投入生产前，应该针对副产蒸汽的特点（比如：压力低），找到更多安全有效利用蒸汽的方式、方法。 对合成段（高温段）换热石墨块提出更高的要求，使得蒸汽炉在副产蒸汽的压力更高（≥0.8 MPa），便于输送，使用用途更广泛。