冷轧厂450Nm3hPSA制氢系统运行分析改进措施
对冷轧厂PSA制氢系统运行进行总结,介绍生产过程中存在的问题并分析原因和提出改进措施。
冷轧厂PSA制氢站是以焦炉煤气为原料气,以变压方式对焦炉煤气中除氢气外的其它组分进行物理分离,从而得到高纯度(≥99.999%)的氢气,用于罩式退火炉作保护气体,同时该系统还配套有一个120m3的储气罐。
生产运行状况
冷轧厂PSA制氢站投产以来,从开始供应24座罩式退火炉用气到现在供应57座,随着退火炉的使用和增加,PSA制氢站的生产运行也随之发生了一些变化,暴露出了一些影响生产的问题:
1)、机时产量偏低,PSA制氢站的设计产能为450Nm3/h,但在实际生产运行中,多数情况下的机时产量不足400Nm3/h;
2)、氢气纯度不稳定,会出现氢气纯度波动,严重时长时间无法制出合格氢气,甚至存在安全隐患;
3)、PSA制氢站运行过程中会出现脱氧塔温度高的现象,严重时就会导致被迫停机,并且此现象有愈演愈烈的趋势。
4)、当遇到退火炉用氢气高峰,氢气球罐压力低时会出现氢气供应不上的情况,影响罩式退火炉的正常生产;
原因分析
针对PSA制氢站的实际生产运行状况,不断的进行总结和分析,导致存在上述问题的原因有以下几个方面:
3.1供应给PSA制氢站的焦炉煤气成分时常会有异常,杂质成分太多,其中特别严重的是H2S、焦油和氧含量,PSA制氢站生产所需要的含量要求是:H2S含量≤50mg/m3,焦油含量≤50mg/m3,氧含量≤0.6%,而现场实际测量的值是H2S含量为1000mg/m3以上,焦油含量远远超标,氧含量也经常会大于0.6%,氧含量高会导致脱氧塔温度高,严重时会导致停机。
3.2PSA随着使用时间的延长吸附剂吸附效果逐步下降,同时由于原料气组分会有异常波动,会导致吸附剂吸附杂质的量增大,除造成吸附效果差外,还缩短吸附剂的使用寿命。
3.3由于焦炉煤气杂质成分多,会造成煤气压缩机内部积灰并附着焦油,影响煤气压缩机的使用性能和排气量,也会造成煤气压缩机严重磨损,严重影响到系统的正常运行。
3.4PSA制氢站原设计供应48座退火炉,现在实际供应57座退火炉,相比较而言,氢气储罐相对较小,储气量不够,无法匹配罩式退火炉用氢气量的变化。
3.5焦炉煤气管网异常时未能及时得到信息,从而导致PSA制氢站被动接受而不能预先采取应对措施,如含氧量、含氮量高等,都会降低氢气的纯度并需要至少4个小时以上的时间才能恢复,而且在恢复的过程中,需要大量的排放解析气,使成本升高,也不安全。
3.6焦炉煤气管网压力波动较大,特别是管网压力低时,会降低出氢量,甚至停机。
改进措施
针对以上原因,采取不同的措施保证PSA系统的正常运行。
4.1原料气组分异常波动,没有达到提供设计的要求,此项涉及到整个焦炉煤气管网,整改难度很大,本文不做讨论,但是要强调的是原料气的组分是影响变压吸附系统的一个非常关键的因素,本文接下来所讨论的措施都是在此不利因素下进行的改进。
4.2针对吸附剂吸附效果逐步下降情况,在生产中减少原料气的吸入量,从而保证吸附剂的吸附效果,使杂质能得到有效分离,但这样做会降低机组的机时产量,增加成本。
4.3调整PSA系统的运行时间参数,减小单塔的吸附时间,减少单塔杂质的吸附量,保证吸附剂的吸附效果和使用寿命,但是这样做也会降低机组机时产量。
4.4缩短煤气压缩机的检修周期,及时清理煤气压缩机内部杂质,更换磨损件等。
4.5更换吸附剂。之前更换了脱硫塔、预处理塔吸附剂,明显改善了原料气质量,也使得氢气纯度等各项指标能得到很好的保证。
4.6针对焦炉煤气压力低且波动的情况,增加变频风机,保证焦炉煤气压力稳定在10000Pa左右,实际效果非常理想。
4.7将650m3氮气球罐改造为氢气球罐,使储罐容量达到770m3,即满足罩式退火炉的氢气需求,同时也减少了开停机次数,能保证机组设备连续运行,提高了制氢效率和产量,使用效果非常好。
4.8解吸气放散,当氢气纯度不合格时,可以适当放散解吸气,有利于提高氢气纯度,但是会造成能耗浪费并存在不安全隐患。
4.9加强与调度的沟通,提前做好应对焦炉煤气管网异常的准备。
原料气组分波动大杂质多的情况短时无法改变,吸附剂使用效果也大不如前,目前还不可能将PSA制氢站所有吸附剂进行更换,尽管如此,PSA制氢站的生产运行情况良好,PSA制氢系统生产稳定,机组运行正常,能够满足罩式退火炉的氢气需求。
篇2：发电厂氢冷发电机制氢设备防火措施
1.氢冷发电机及其氢冷系统和制氢设备中的氢气纯度和含氧量,必须在运行中按专用规程的要求进行分析化验,氢纯度和含氧量必须符合规定的标准。氢冷系统中氢气纯度须不低于96%,含氧量不应大于2%;制氢设备中,气体含氢量不应低于99.5%,含氧量不应超过0.5%。如不能达到标准,应立即进行处理,直到合格为止。
2氢冷发电机的轴封必须严密,当机组开始起动时,无论有无充氢气,轴封油都不准中断,油压应大于氢压,以防空气进入发电机外壳或氢气充入汽轮机的油系统中而引起爆炸起火。
3氢冷发电机运行时,排烟机应保持经常运行,并定期(每周一次)从排烟机出口
和主油箱顶取样(漏氢增大时应随时取样检查),监视含氢量是否超过制造厂规定(无制造厂规定的按2%)。如超过则应查明原因并予消除。
4密封油系统应运行可靠,并设自动投入双电源或交直流密封油泵联动装置,备用泵(直流泵)必须经常处于良好备用状态,并应定期校验。两泵电源线应用埋线管或外露部分用耐燃材料外包。
5氢冷发电机密封油箱应设置火灾检测和水喷雾灭火设施。
6在氢冷发电机及其氢冷系统上不论进行动火作业还是进行检修、试验工作,都必须断开氢气系统,并与运行系统有明确的断开点。充氢侧加装法兰短管,并加装金属盲(堵)板。
7动火前或检修试验前,应对检修设备和管道用氮气或其他隋性气体吹洗置换。
在置换过程中应有专职人员定期取样,分析混合气体的成分。取样点应选在排出母管和气体不易流动的死区。取样前先放气1~2MIN,以排出管内余气。
氮气置换时,氮气中含氧量不得超过3%。置换结束后,系统内混合气体的含量必须连续三次分析合格,并应有二台以上测爆仪进行现场监测。
8气体介质的置换避免在起动、并列过程中进行。氢气置换过程中不得进行预防性试验和拆卸螺丝等检修工作。
9机组漏氢量实测计算每月进行一次,用以考核漏氢水平。
10设备和阀门等连接点泄漏检查,可采用肥皂水或合格的携带式可燃气体防爆检测仪,禁止使用明火。
11管道阀门和水封装置冻结时,只能用热水或蒸汽加热解冻,严禁用明火烤烘。
12不得在室内排放氢气。
13放空管。
(1)放空管出口应在远离明火作业的安全地区。若室内放空管出口近屋顶,应高出屋顶2M以上;在墙外的放空管应超出地面4M以上,周围并设置遮栏及标示牌;室外设备的放空管应高于附近有人操作的最高设备2M以上。排放时周围应禁止一切明火作业。
(2)应有防止雨雪侵入和外来异物堵塞放空管和排污管的措施。
(3)放空阀应能在控制室远方操作或放在发生火灾时仍有可能接近的地方。放空阀能力应与汽轮机破坏真空停机的惰走时间相配合。
14氢气管道。
(1)氢气管道宜架空敷设,其支架应为非燃烧体,架空管道不应与电缆、电线敷设在同一支架上。
(2)氢气管道与燃气管道、氧气管道平行敷设时,中间宜有非燃物体将管道隔开,或净距不少于250MM。分层敷设时,氢气管道应位于上方。
(3)氢气管道与建筑物、构筑物或基他管线的最小净距应符合现行的GB4962《氢气使用安全技术规程》的规定。
(4)室外地沟敷设的管道,应有防止氢气泄漏、积聚或窜入其他沟道的措施,埋地敷设的管道埋深不宜小于0.7M,含氢气的管道应敷设在冰冻层以下。室内管道不应敷设在地沟中或直接埋地。
(5)管道穿过墙壁或楼板时应设套管,套管内的管段不应有焊缝,管道和套管之间应用非燃材料填塞。
(6)管道应避免穿过地沟、下水道、铁路及汽车道路等,必须穿过时应设套管。
(7)管道不得穿过生活间、办公室、配电室、控制室、仪表室、楼梯间和其他不使用氢气的房间,不宜穿过吊顶、技术(夹)层。当必须穿过吊顶或技术(夹)层时,应采取安全措施。
篇3：某制氢站防火措施
一、一般注意事项:
1、制氢室内和其他装有氢气的设备附近,均必须严禁烟火,严禁放置易燃易爆物品,并应设“严禁烟火”的标志牌,储氢罐的周围10米以内应设立围栏。
2、在制氢室中和发电机附近,应按规定配备足够的消防器材,并按时进行检查和维护。
3、氢站必须制定严格的出入制度,进入制氢站应进行登记并交出火种,不准穿钉有铁掌的鞋子,禁止与工作无关人员进入制氢室。
4、制氢室应采用防爆型电气装置。并采用木制门窗,门应朝外开,室外还应装防雷装置。制氢电解槽和有关装置(如压力调整器等)必须定期进行检查和维护,保持正常运行。以保证氢气的纯度符合标准。
5、不要用水碰触电解槽,禁止用双手分别接触到两个不同的电极上。油脂和油类不准和氧气接触,以防油剧烈氧化而燃烧。进行制氢设备的维护工作时,手和衣服不应沾有油脂。
6、储氢罐上应涂以白色。储氢罐上的安全门应定期校验,保证动作良好。
二、制氢设备运行中注意事项。
1、发电机氢冷系统和制氢设备中的氢气纯度和含氧量,在运行中必须按专用规程的要求进行分析化验。在制氢电解槽氢气出口管上应有带报警的氢中氧在线监测仪表,氢纯度和含氧量必须符合规定标准,发电机氢冷系统中氢气纯度不应低于96%,含氧量不应超过2%,制氢设备氢气系统中,含氢量不低于99.5%,含氧量不应超过0.5%。如果达不到标准,应立即处理,直到合格为止。
2、排出带有压力的氢气、氧气或向储氢罐、发电机输送氢气时,应均匀缓慢地打开设备上的阀门和节气门,使气体缓慢放出或输送,禁止剧烈地排送,以防因摩擦引起自燃。
3、为了防止因阀门不严密发生漏氢气或漏空气而引起爆炸,当发电机为氢气冷却运行时,补充空气的管路必须隔断,并加严密的堵板。当发电机为空气冷却运行时,补充氢气的管路也应隔断,并加装严密的堵板。
4、氢冷发电机轴封必须严密,当机内充满氢气时,轴封油不准中断,油压应大于氢压,以防空气进入发电机外壳或氢气充满汽轮机的油系统中而引起爆炸。主油箱上的排烟机,应保持经常运行,如排烟机故障时,应采取措施使油箱内不存氢气。
5、发电机在由氢气转为空气或由空气转为氢气的操作,必须确认附近没有动火工作、检修工作已经完结。并按专门的置换规程进行。在置换过程中,须注意取样化验的正确性,防止误判断。
三、氢区检修工作中注意事项
1、禁止在制氢室中或氢冷发电机与储氢罐近旁进行明火作业或做能产生火花的工作。工作人员不准穿有钉子的鞋。如必须在氢气管道附近进行焊接或点火的工作,应事先经过氢量测定,证实工作区域内空气中含氢量小于3%,并按照规定办理动火工作票后方可工作。
2、制氢室内的管道、阀门或其他设备发生冻结时,应用蒸汽或热水解冻,禁止用火烤。为了检查各连接处有无漏氢的情况,可用仪器或肥皂水进行检查,禁止用火检查。
3、氢设备(包括管道系统)和发电机氢冷系统进行检修前,必须将检修部分与相连的部分隔断,加装严密的堵板,并将氢气置换为空气,证实工作区域内空气中含氢量小于3%,并经批准后方可工作。
4、发电机内充有氢气时或在电解装置上进行检修工作,应使用铜制的工具,以防发生火花;必须使用钢制工具时,应涂上黄油。
5、在制氢站进行的作业,必须办理工作票,保洁人员在油区进行保洁工作时,由运行值班人员负责监护。
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