QC成果报告：稳定一段炉温度,降低管排温差.doc

QC成果报告：稳定一段炉温度，降低管排温差前言公司合成氨装置一段炉长期存在烧嘴偏烧，南北温差、管排温差大，一段炉温度缺乏稳定性，温度不受控等问题，在未对工况进行调整时，温度会自行变化50左右，使管排温差高达60。为彻底解决这一状况，合成车间转化岗位成立QC小组，应征了2010年9月21提出的稳定一段炉温度，降低管排温差这一课题。一、 小组概况云天化股份有限公司合成车间QC小组成立于2010年9月21日，小组共有成员有9人，其中工程硕士1人、本科3人、大专4人，中专1人。合成车间QC小组成员中有车间领导担任技术顾问，专业技术人员亲自参与，具备了扎实的理论功底和丰富的现场实践经验。 小 组 名 称云天化股份有限公司合成车间QC小组课 题 名 称稳定一段炉温度 降低管排温差成立时间小组类型注册编号平均接授QC教育时间2010年9月21日现场型2010045100小时/人小组成员具体情况：姓 名年 龄文化程度任 职组内职务接受QC教育时间郭敏才37本 科车间主任技术顾问180h以上沈 军43专 科车间副主任指导实施180h以上张庆伟41工程硕士车间副主任组 长150h以上胡祥基32本 科车间副主任副 组 长150h以上梁宗平34专 科车间技术员组 员150h以上许志强26中 专车间副班长组 员60h以上王孝洪25专 科主 控组 员60h以上张林辉27本 科主 控组 员60h以上刘 薇29大 专工艺操作组 员60h以上二、 选择课题 （一）从精益生产，提高设备安全、可靠性考虑公司提倡精细化管理，致力于参数的优化控制，提高设备运行的可靠性，确保装置的安全、稳定、优质运行。公司一段炉烧嘴偏烧，温差过大会造成转化管局部超温，受力不均，严重影响转化管使用寿命。据美国科研院所资料显示，若转化管外壁温度高于设计温度50，则使用寿命将缩短四分之一。（二）存在问题合成氨装置自2002年扩能改造以来，一段炉存在偏烧问题，造成南北温差、管排温差较大，主要表现在：一段炉炉管温度缺乏稳定性，在未对工况进行调整时，烧嘴出现偏烧，温度自行变化50，甚至温差高达60，造成一段炉炉管受力不均。这样会产生两大后果：（1）一段炉温度波动影响转化反应，使出口甲烷含量高达14.7%，装置消耗高；（2）炉管受热不均，热应力过大，会使其发生硬性弯曲，缩短炉管使用寿命。（三）应征课题经过多年对一段炉的跟踪调节、反复摸索，工艺人员收集了大量的数据和积累了丰富的操作经验，2010年9月小组成员应征了“稳定一段炉温度，降低管排温差”的QC课题。三、 设定目标经过查阅历史资料，对比分析，最终小组讨论通过设定了以下课题目标：（一）一段炉温度稳定，在无外界因素干扰的情况下温度持续稳定，不会发生自行波动现象。（二）控制一段炉温度均匀，将管排温差由目前的60降低到20以内。四、 提出方案活动时间：2010.102011.3解决思路：QC小组成员采取因素分析法，从一段炉结构及原理分析入手，一段炉辐射段由三大系统组成，即燃烧系统、烟气系统和原料气系统。在正常生产中，三大系统相互影响、相互制约，任何一个环节有问题都会导致温度异常。因此，我们分别从燃烧系统、烟气系统、原料气系统几个方面查找原因，同时也对操作人员的操作方法提出质疑。 五、 原因分析根据小组成员对提出的分析方案进行了试验和分析论证。（一）燃烧系统：（1）一段炉风门空气从一段炉南北两侧进入每排风道，每排风量由南北两个一次风门控制，每排风道里又安装有十六个二次风门，分别对应十六个烧嘴并助燃配风。风从烧嘴两侧进入，如果风量平均分配一次风门卡涩，定位不准，造成助燃空气一次配风不均，其燃烧效果肯定不一样。（2）烧嘴类型新烧嘴取消空气分布板，目前配风用160个二次风门调整，二次配风很难做到分配均匀。（3）供风设备鼓风机调速器卡涩，转速随蒸汽波动50rpm，不断影响助燃空气的稳定性（据计算50rpm波动空气减少量相当于19个烧嘴的空气过剩量）。（二）烟气系统：（1）烟道墙设计一段炉顶燃烧产生的的烟气自上往下流到炉底10排烟道，在烟道墙砌筑时留有烟道气进气孔，在中间8排烟道的每侧墙上开有88个进气孔，1号和10号烟道墙,仅在它们靠下集气管侧开孔176个。一段炉在筑烟道墙时，如果未严格按原始设计堆砌，开孔数目不均，在炉顶每个烧嘴产生烟气量相同的情况下，必然造成烟气的不规则流动，引起温度波动。（2）烟道盖板砖损坏会导致烟气一定程度的偏流。（3）烟气因为其它原因分配不均，气体会向配风少、气压低的方向流动，烟气的横向流动造成热量的横向移动和火焰飘动，燃料气随烟气流动在有氧的地方燃烧，造成局部过热。（三）原料气系统：（1）净化合格经预热后的原料气通过10排分配总管，向378根转化管分配气量，同时在管内自上而下流动进行转化反应，若各排分配气量不均，反应所需的热量也就不一样，在各排烧嘴同时放出相同热量的情况下，管排温差就会加大。（2）原料气成分的改变会影响整个转化反应，会对温度造成大的影响。（四）操作水平：QC小组成员采用头脑风暴法提出在操作上存在的问题：1）氧含量控制过高或过低。2）温度波动时，操作人员未及时调整。3）温度调整后未记录，无延续性。4）每排燃料气背压相差较大。5）一、二次风门调整不科学，配风不均匀。针对以上原因分析，小组成员进行了要因确认（表1）：序号因素要因确认确认人结果一次风门一次风门卡涩，造成定位不准，无法对每排烧嘴进行均匀配风梁宗平要因新烧嘴结构阻力小，没有空气分布板，在风压较低时无法达到均匀配风胡祥基要因鼓风机调整器调速器卡涩，导致鼓风机转速控制不稳定，影响配风的稳定性张林辉要因烟道墙进气孔利用大修机会入炉检查，确认烟道墙完全按原始设计施工，进气孔未发现异常情况。梁宗平非要因原料气量分配因2010年5月大修对一段炉触媒及上升管内衬进行更换，一段炉和转化管阻力测试未见异常。梁宗平非要因操作水平一、二次风门数量多，开度调整不科学，造成配风不均匀许志强要因表1 要因分析表六、 制定对策表要因确定后，我们小组制定了以下对策（表2）：要因对策目标措施完成时间责任人风门卡涩 修复风门 开关灵活 配合检修对连动杆加润滑脂2010.11许志强定位不准标识开度准确定位根据风门开度画出刻度线增加锁死螺钉新烧嘴设计配风风压低提高烧嘴风压风压稳定在850Pa提高鼓风机转速2011.2王孝洪关小一次风门风机调速器故障检修调速器 转速稳定更换调速器2010.11梁宗平一次风门调整不科学按风道流向科学调整一次风门由西至东逐渐增开5%车间发布一段炉温差调整措施，做好调整记录2010.12 2011.3梁宗平温度波动调整不及时提高责任心发生波动后10min内必须响应调整各班指定专人负责调整各排燃料气压力相差大优化各排燃料气压力各排燃料气压力相差小于0.02MPa调整各排烧嘴考克表2 对策实施表七、对策实施小组成员对需要改进的地方分组进行实施，为了确保实施效果，落实了相关责任人。实施一：消除一次风门的影响利用停车大检修机会，由检修单位负责处理一次风门卡涩问题，让风门调节灵活；配合工艺对风门进行调试，调试后采用刻度指示将风门的开度标识出，确保风门开度和刻度指示一致（图3）。实施前后对比：图3 一次风门改造图实施效果：1、风门改造过程中，我们发现风门挡板位置的确偏差很大，在装上刻度标尺以后，风门开度直观、准确。2、锁死开关的安装有效避免了风门晃动，在正常运行中稳定了风量。实施日期2010.11 责任人：许志强实施二：改善烧嘴配风问题新烧嘴 老烧嘴图4新烧嘴和老烧嘴在设计结构上有很大的区别（图4）。新烧嘴与老烧嘴相比，没有空气分布板，助燃空气流通阻力小，很难达到每个烧嘴配风均匀，从新烧嘴投用前后，鼓风机转速相差400rpm可以证明。因此，我们通过调整一次风门开度和鼓风机转速提高一段炉风压，将鼓风机出口压力由600Pa提高到850Pa进行操作,使其配风均匀。实施效果：风压提高后，强化了燃烧空气的动能扩散，对一段炉温度的稳定起到了促进作用。小组根据实验数据，得出最佳风压随着负荷高低呈现不同的变化，因此，风压并不是固定的，要根据负荷变化作相应的调整。实施日期2010.12 责任人：胡祥基实施三：消除鼓风机调速器卡涩图5鼓风机调速器故障导致转速波动，在调速器转速波动较大的情况下，我们采用机械卡子将调速器拉杆现场锁死，鼓风机转速的加减改为现场手动调节。2010年冬季停车期间，公司对鼓风机调速器进行了更换（图5）。实施效果：调速器更换以后鼓风机转速稳定性得到很大的提高，保证了一段炉风量的稳定。实施时间：2010.11 实施人员：梁宗平实施四：提高操作要求车间出台严格的操作规程，在工况变化后一段炉的相关调整必须及时进行，并对调整情况进行详细记录。若因为调整不及时造成温度持续波动，将按规定进行考核。实施效果：管理上的监督作用强化了工艺人员的重视程度，提高了操作意识。实施时间：2010.11 实施人员：梁宗平八、效果检查对策实施后，我们采集了2011年3月1日装置满负荷稳定运行工况下的一段炉南北温差进行了效果检查（图6）。温差，图6 一段炉南北温差折线图通过上面折线图我们看出，对策实施后各排南北温差都降到目标值20以下，转化管热应力均匀。方案实施前温度趋势 方案实施后温度趋势 图7我们采集了2011年3月4日至3月8日96小时装置稳定运行工况下的一段炉温差趋势图进行温度稳定性效果检查（图7）。通过以上趋势图我们看出，对策实施后一段炉温非常稳定，未出现波动，有效保障了炉管的运行安全。可见，QC活动后, 一段炉温度无论从稳定性上还是温差上都取得了突破性进展。在小组成员的共同努力下，一段炉温度稳定，管排温差仅为17.3，超过了我们预先设定的20的目标。我们的目标实现了！九、经验总结和巩固措施此次活动，虽然从硬件上对影响一段炉温度的诸多方面进行了改进和完善，但并不意味着可以一劳永逸。小组成员将持续关注一段炉火焰燃烧情况和温差的变化，设定了以2011年2月2011年7月为时间段的成果巩固验证期。除此以外，针对不同工艺人员操作方法上的差别，小组组织所有相关人员进行本次活动总结学习。在管理上，车间加强对操作人员的培训力度，避免因人为因素导致温度出现波动，在工况变化导致温度波动时，由班长组织人员进行调整，因调整不及时造成温差持续大于20将给予考核。接下来我们还将把具体的实施步骤及操作方式写入专项方案中，为今后一段炉的进一步优化提供借鉴。十、总结