甲烷化裝置廢鍋系統(tǒng)國產(chǎn)化探討

1、甲烷化裝置廢鍋系統(tǒng)國產(chǎn)化探討 摘要： 從設(shè)計和制造角度，分析煤制天然氣項目甲烷化裝置廢熱鍋爐系統(tǒng)國產(chǎn)化的可行性和可靠性，從而得出國產(chǎn)化可行的結(jié)論。 關(guān)鍵詞：廢鍋系統(tǒng)；設(shè)計；制造；國產(chǎn)化 中圖分類號：tu713文獻標識碼：a 在煤制天然氣項目甲烷化裝置單元，廢熱鍋爐、汽包、熱力管線以及蒸汽過熱器構(gòu)成的廢鍋系統(tǒng)是甲烷化裝置中重要的組成部分，國外專利包一般要求采用印度、德國公司進行設(shè)備設(shè)計和制造。隨著國內(nèi)裝備制造業(yè)的長足發(fā)展，多數(shù)項目考慮是否能進行國產(chǎn)化。該部分的國產(chǎn)化對煤制天然氣項目的投資減少、建設(shè)周期縮短、建成裝置后的服務(wù)以及運行成本都有明顯的作用。為此，我們就此部分的國產(chǎn)化技術(shù)的可行性和可靠性

2、進行分析。 1.該廢鍋系統(tǒng)的工藝和設(shè)備、控制方案以及相關(guān)的技術(shù)服務(wù)，國內(nèi)有專業(yè)化的綜合技術(shù)開發(fā)研究機構(gòu)，（例如，蘭州天華院）該部分相關(guān)技術(shù)30年前就從技術(shù)開發(fā)、設(shè)計制造等環(huán)節(jié)進行了全面的專題攻關(guān)研究，突破一道道難關(guān)，到目前為止，主要有以下五點： （1）設(shè)計水平達到國際先進水平。 （2）所用材質(zhì)的金屬部分主要指壓力容器用鋼，其主要指標高于美國asme要求，綜合性能高于國外同等材料的性能，設(shè)備所用材質(zhì)有充分可靠的保證。 （3）專業(yè)制造水平和綜合能力，國內(nèi)多數(shù)壓力容器制造企業(yè)有三類壓力容器設(shè)計、制造許可證，完全滿足設(shè)計、制造的資質(zhì)要求。 （4）國內(nèi)提供的專有廢鍋設(shè)備，綜合性能滿足特定工藝要求，使用可

3、靠性和壽命不低于國外進口設(shè)備，目前已有國內(nèi)制造制氫廢鍋無維修連續(xù)運行十五年的記錄。 （5）有廢熱鍋爐、汽包、熱力管線以及蒸汽過熱器構(gòu)成的高、中、低三種壓力等級的相似廢鍋系統(tǒng)，在工藝裝置中應(yīng)用，自動化水平高，綜合性能穩(wěn)定、可靠。 2.廢鍋系統(tǒng)國產(chǎn)技術(shù)裝備可靠性 （1）本系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù) 本系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)主要包含強度設(shè)計、工藝設(shè)計、自控設(shè)計、水循環(huán)設(shè)計、高溫調(diào)節(jié)閥設(shè)計。 強度設(shè)計： 本系統(tǒng)中廢熱鍋爐、汽包及蒸汽過熱器受壓元件設(shè)計主要按照gb150-2011壓力容器的規(guī)定，計算軟件采用國家容委會指定專業(yè)強度設(shè)計軟件。 本系統(tǒng)中廢熱鍋爐的管板及肘節(jié)采用大型分析軟件ansys進行應(yīng)力場分析，并應(yīng)用相應(yīng)的標

4、準進行強度評定，作為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的依據(jù)；同時，采用ansys軟件進行溫度場的數(shù)值模擬計算，作為受壓元件選材及確定高溫局部熱防護結(jié)構(gòu)設(shè)計的依據(jù)，確保了設(shè)計的可靠性。應(yīng)力分析和溫度場計算達到國外先進水平。 工藝設(shè)計 本系統(tǒng)工藝設(shè)計采用國際通用工藝流程模擬軟件pro/ii進行物料流程模擬。對傳熱計算結(jié)果運用國際通用軟件htri進行校核，確保了工藝計算的準確性。 本系統(tǒng)中采用多套自控液位計，以控制液位穩(wěn)定性，兩套安全閥設(shè)計成一開一備配置保證安全，工藝氣配置中采用高溫調(diào)節(jié)閥，確保工藝氣出口參數(shù)穩(wěn)定。 水循環(huán)設(shè)計 水循環(huán)的可靠性是廢熱鍋爐安全運行的關(guān)鍵技術(shù)之一，采用專用水循環(huán)計算軟件對廢鍋系統(tǒng)的水循環(huán)進行

5、計算。本系統(tǒng)采用的水循環(huán)分析設(shè)計方法，為不同的管系設(shè)計以及合理局部結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了計算依據(jù)，通過合理配置，有效降低高溫端管板水側(cè)的熱負荷，改善高溫水循環(huán)特性，增加設(shè)備運行的安全性。 在循環(huán)倍率值的確定上，使循環(huán)系統(tǒng)的可靠性高于國外同類設(shè)備，提高了設(shè)備的操作彈性和運行可靠性，整個系統(tǒng)的設(shè)計方法、運行可靠性和設(shè)備壽命與國外先進技術(shù)相當。 高溫調(diào)節(jié)閥設(shè)計 本系統(tǒng)的廢熱鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計中，中心高溫調(diào)節(jié)閥的設(shè)計也是關(guān)鍵部分之一，閥體結(jié)構(gòu)由廢鍋專業(yè)設(shè)計人員設(shè)計，由專業(yè)閥門制造廠家供貨。 （2）材料的選用 經(jīng)對本系統(tǒng)的工藝參數(shù)進行分析，通過設(shè)計計算和以往用材經(jīng)驗，凡與工藝轉(zhuǎn)化氣接觸的部分選用中溫抗氫鋼（鉬鋼或鉻鉬

6、鋼），部分采用低合金碳鋼，鍛件部分均采用相應(yīng)等級的鍛件，或更好的高溫耐熱鋼。材料均可采用國產(chǎn)材料。 隨著國內(nèi)鋼材加工水平的提高，壓力容器用鋼中硫、磷含量的不斷降低，有效提高了壓力容器的安全性。我國正在或即將實施的一些標準對硫、磷含量的規(guī)定嚴于美國asme標準，不僅符合歐洲標準所規(guī)定的指標，在低溫用鋼板和鋼鍛件的標準中，其硫、磷含量的指標還優(yōu)于相應(yīng)歐洲標準的規(guī)定，國內(nèi)壓力容器用鋼的質(zhì)量水平及供應(yīng)方面都可滿足。 （3）加工制造 廢鍋的加工制造除了滿足通用壓力容器的制造條件外，還應(yīng)滿足專用制造技術(shù)條件，以滿足相關(guān)的特殊工藝要求。 管子與管板的焊接，采用全焊透結(jié)構(gòu)，即保證了焊接強度，又避免了廢鍋側(cè)的間

7、隙腐蝕。 國內(nèi)專業(yè)院所具有加工制造廢熱鍋爐和其他設(shè)備的能力和條件，通過多年各種規(guī)格設(shè)備的加工制造，總結(jié)積累了加工、焊接、熱處理、澆注耐火材料等一整套經(jīng)驗，完全可以滿足技術(shù)要求。 （4）供貨周期 在設(shè)備制造周期方面，國內(nèi)供貨可以滿足項目進展周期（制造周期約8個月），同時，國內(nèi)設(shè)計供貨可節(jié)約較大投資，已年產(chǎn)13億立方煤制天然氣項目為例，國內(nèi)設(shè)計制造，單套降低成本500萬元以上。 （5）售后服務(wù) 經(jīng)過多年的推廣應(yīng)用，國內(nèi)優(yōu)秀的設(shè)計制造單位多年已形成科、工、貿(mào)及技術(shù)服務(wù)體系，對安裝、調(diào)試等現(xiàn)場服務(wù)有專業(yè)人員負責(zé)，且有豐富的現(xiàn)場服務(wù)經(jīng)驗，能確保應(yīng)用現(xiàn)場的正常進度。 國內(nèi)已有專業(yè)院所供貨的成套撓性薄管板廢熱鍋爐設(shè)備，在國內(nèi)甲醇裝置及合成氨等裝置中成功推廣幾十余化工項目的案例，與煤制天然氣項目甲烷化裝置的方案工藝參數(shù)相比，部分應(yīng)用條件更為苛刻。經(jīng)多年使用，成套設(shè)備的應(yīng)用效果良好。應(yīng)用業(yè)績足以證明國內(nèi)的整體技術(shù)水平和成套設(shè)備供貨能力是可靠的。 結(jié)論：總之，國內(nèi)自行設(shè)計制造提供的廢鍋系統(tǒng)是可靠的，由國內(nèi)設(shè)計并成套供貨，綜合性能有保障，這部分的工