冷轧厂450Nm3h PSA制氢系统运行分析及改进措施.docx

冷轧厂冷轧厂 450Nm3/h450Nm3/h PSAPSA 制氢系统运行分析及改进措施制氢系统运行分析及改进措施对冷轧厂 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。