本实用新型涉及尿素生产装置领域，具体是涉及一种气提法尿素生产过程中高调水自动稳压系统。
背景技术：
在CO2气提法尿素生产装置中，尿素合成塔出气进入高压洗涤器，在高压洗涤器换热列管内和高压甲铵泵出来的低压甲铵液进行鼓泡式冷凝吸收生成熔点90℃的高压甲铵液，反应热被高压洗涤器换热列管壳侧的高调水移走。
所述高调水是依次在高调水泵、高调水冷却器、高压洗涤器换热列管壳侧间进行闭路循环的软水冷却水。为防止高压洗涤器换热列管内熔点90℃的高压甲铵液结晶，高压洗涤器换热列管壳侧的循环的软水冷却水温度要求高于甲铵液熔点温度至少30℃，即采用120-130℃的高调水冷却，这样把高压洗涤器换热列管内180℃的反应热移走又不至于因过度冷却导致高压洗涤器换热列管内高压甲铵液结晶。为了防止130℃的高调水汽化，工艺上设计从0.80MPa中压蒸汽包出液管上引一根DN50蒸汽冷凝液到高压洗涤器壳侧给高调水补压防止汽化。
但在实际生产中当尿素装置运行不稳定时很容易发生高调水汽化，从而引起：高调水泵汽蚀不打量、高调水管道振动较大将焊缝震裂、高压洗涤器换热效果差尿素装置被迫停车等故障。在尿素生产正常时每天需要定期打开高压洗涤器换热列管壳侧顶部排惰气阀排惰气，否则惰气在高压洗涤器壳侧积存也会引起高压洗涤器换热效果降低尿素装置运行不稳定。
经过长期的对故障研究、探讨、总结认定在尿素装置不稳定时极易发生高调水汽化的原因如下：
高调水正常运行控制温度120～130℃，为防止高调水汽化，工艺上设计从尿素装置EL13米处的0.80MPa的中压蒸汽包出液管上引一根DN50的管道到尿素主厂房EL60米处的高压洗涤器换热列管壳侧顶部恒压。尿素装置正常生产时，中压蒸汽包压力稳定控制在0.80MPa能给高压洗涤器换热列管壳侧高调水提供0.23MPa(0.80MPa中压蒸汽包压力-47米液柱产生的静压0.47MPa-管道阻力0.10MPa)静压力。0.23MPa的静压力大于130℃的高调水对应的饱和蒸汽压力0.17MP,所以能有效防止高调水汽化。
但当尿素装置不稳定时，中压蒸汽包压力很容易降到0.60MPa，此时中压蒸汽包提供压力0.60MPa扣除中压蒸汽包出液向高压洗涤器换热列管壳侧均压平衡管道内的水柱产生的静压0.57MPa(47米液柱产生的静压0.47MPa+管道阻力0.10MPa)后作用于高压洗涤器壳侧压力仅有0.03MPa。作用于高压洗涤器换热列管壳侧130℃高调水上的压力0.03MPa小于130℃高调水的饱和蒸汽压0.17MPa，此时高调水开始部分汽化，高调水泵开始汽蚀
当中压蒸汽包压力很容易降到0.60MPa以下时，此时中压蒸汽包提供压力小于0.60MPa扣除中压蒸汽包出液向高压洗涤器换热列管壳侧均压平衡管道内的水柱产生的静压0.57MPa(47米液柱产生的静压0.47MPa+管道阻力0.10MPa)后作用于高压洗涤器壳侧压力小于0.03MPa。作用于高压洗涤器换热列管壳侧130℃高调水上的压力小于0.03MPa，中压蒸汽包出液到高压洗涤器换热列管壳侧均压平衡管内液柱将发生倒流到中压蒸汽包内。倒流液柱会在高压洗涤器换热列管壳侧产生负压，此时高压洗涤器换热列管壳侧130℃的高调水开始大量汽化，高调水泵发生剧烈汽蚀。
经过长期研究、探讨、总结认定在尿素装置正常运行时高压洗涤器壳侧高调水需要定期排惰气的原因：尿素装置正常运行中，高调水夹带的惰气逸出在高压洗涤器换热列管壳侧顶部积存，惰气占据了高压洗涤器换热列管壳侧容积，高调水不能充满高压洗涤器换热列管壳侧，换热效果降低。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种气提法尿素生产过程中高调水自动稳压系统，该系统可有效避免高调水在高压洗涤器内发生汽蚀，大大提高了高压洗涤器的换热效果。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
一种气提法尿素生产过程中高调水自动稳压系统，包括第一蒸汽包、第二蒸汽包、高位恒压槽以及高压洗涤器，所述高位恒压槽安装在所述高压洗涤器高调水回水管上方，所述高位恒压槽低位处与所述高压洗涤器高调水回水管高位处通过恒压管连通，所述恒压管中水柱所产生的静压大于所述高压洗涤器内高调水运行时的饱和蒸汽压，所述第一蒸汽包向所述高位恒压槽自行补水，所述高位恒压槽连接有用于控制高位恒压槽内液位且与所述第二蒸汽包连通的溢流管。
所述第二蒸汽包的安装在所述高位恒压槽下方，所述第二蒸汽包通过均压平衡管与所述高位恒压槽连通以实现所述第二蒸汽包向所述高位恒压槽内补压。
进一步，所述水柱的垂直高度为18～22米。
进一步，所述第一蒸汽包内压力大于所述高位恒压槽内压力与所述恒压管中水柱所产生的静压之和。
进一步，所述第一蒸汽包为1.9～2.1MPa高压蒸汽包，所述第二蒸汽包为0.7～0.9MPa中压蒸汽包。
进一步，所述水柱的垂直高度为20米。
进一步，所述第一蒸汽包为2.0MPa高压蒸汽包，所述第二蒸汽包为0.8MPa中压蒸汽包。
上述技术方案的有益效果主要体现在以下几个方面：
(1)本实用新型时刻为高压洗涤器壳侧130℃的高调水自动提供不受尿素装置影响的稳定的大于130℃的高调水的饱和蒸汽压力0.17MPa的压力，确保高调水在尿素装置不稳定时高调水不发生汽化，高调水泵运行稳定。本实用新型还时刻让高压洗涤器壳侧高调水分离出来的惰气及时的自动排出，避免人为操作排气，降低了操作工劳动量。本实用新型确保了惰气及时排出，高压洗涤器换热列管壳侧实现无惰气，同时高调水时刻充满高压洗涤器换热列管壳侧，使得换热效果一直处于最佳状态。
当尿素装置运行不稳定第二蒸汽包压力下降或者第二蒸汽包内压力泄尽到0MPa时：高位恒压槽仍然能依靠高于高压洗涤器高调水回水管的位差提供给高压洗涤器高调水回水管0.20MPa左右的压力，该压力大于130℃高调水饱和蒸汽压力0.17MPa，高调水不发生汽化。
(2)关于高位恒压槽补水的作用：高调水正常运行中从高调水泵机械密封处会有微量泄漏，为了保障高位恒压槽内设定液位，就必须连续稳定地给高位恒压槽补水。高位恒压槽位于高压洗涤器高调水回水管上方，高调水正常运行水温120～130℃，所以第一蒸汽包向高位恒压槽的补水压力必须大于所述高位恒压槽内压力与所述恒压管中水柱所产生的静压之和，才能顺利将水补入高位恒压槽，补给的水温度必须大于100℃才能防止因补入水温度低而发生液击振动。综上，所以当第二蒸汽包选择0.7～0.9MPa中压蒸汽包时，所述第一蒸汽包最终选择1.9～2.0MPa高压蒸汽包，以实现第一蒸汽包通过补水管顺利给高位恒压槽补水。
(3)关于高位恒压槽溢流水到中压蒸汽包的作用：尿素装置蒸汽系统为：高压蒸汽包排出蒸汽冷凝液到中压蒸汽包，中压蒸汽包排水到低压蒸汽包，低压蒸汽包水供给高压甲铵冷壳侧被加热产生低压蒸汽。所以本实用新型从高压蒸汽包向高位恒压槽连续的补水，当高位恒压槽达到设定液位则连续溢流排水到中压蒸汽包，然后再从中压蒸汽包到低压蒸汽包，低压蒸汽包水供给高压甲铵冷凝器壳侧被加热产生低压蒸汽，确保了低压蒸汽包供水量不减少，确保了高压甲铵冷凝器壳侧供给水被加热产生低压蒸汽。因而选定高位恒压槽溢流水进入中压蒸汽包。
(4)关于均压平衡管的作用：均压平衡管是用于平衡高位恒压槽气相压力和第二蒸汽包压力一致，确保高位恒压槽内的水通过连接的溢流管能依靠位差顺利溢流到第二蒸汽包内。同时高压洗涤器高调水回水管顶部逸出的惰气通过恒压管进入高位恒压槽气相空间后在通过该均压平衡管进入中压蒸汽系统。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图中标注符号的含义如下：
1-第一蒸汽包 2-第二蒸汽包 21-均压平衡管 3-高调水泵
4-高调水冷却器 5-高压洗涤器 6-高位恒压槽
61-溢流管 62-恒压管
具体实施方式
现结合附图说明本实用新型的结构特点：
如图1所示，本实用新型包括高调水泵3、高调水冷却器4、高压洗涤器5、第一蒸汽包1(2.0MPa高压)、第二蒸汽包2(0.80MPa中压)。在距所述高压洗涤器5高调水回水管道最高点上方20米处设置有高位恒压槽6。高位恒压槽6最低位与高调水回水管最高位用DN50恒压管62联通。从第一蒸汽包1高压蒸汽管道出液管上配置DN20补液管到高位恒压槽6顶部。从高位恒压槽6中部配一根DN50溢流管61到第二蒸汽包2顶部。从第二蒸汽包2顶部配一根DN50均压平衡管21连通于高位恒压槽6顶部。
本实用新型工作原理如下：
来自与第一蒸汽包1高压蒸汽管道出液管连接的DN20补液管连通至高位恒压槽6顶部给高位恒压槽6补水。当高位恒压槽6液位达到50％时多余的水会通过高位恒压槽6中部的溢流管61依靠位差流入第二蒸汽包2。由于高位恒压槽6高于高调水回水管最高处20米，所以高位恒压槽6内50％的液位就能在恒压管61内产生20米高的垂直水柱，20米高水柱产生0.20MPa的静压力提供给高压洗涤器5壳侧的高调水回水管，这个压力大于130℃的高调水饱和蒸汽压力0.17MPa，所以能有效防止高调水汽化，由于这个压力是由位差提供不受尿素装置系统影响所以压力一直很稳定。高压洗涤器5换热列管壳侧高调水夹带惰性气体在高压洗涤器5换热列管壳侧分离出来，惰气密度远低于水的密度，所以惰气会上升从恒压管62进入高位恒压槽6的气相空间从而进入中压蒸汽系统。
由于在实际生产正常运行中高位恒压槽提供给高压洗涤器高调水回水管的压力为：20米高液柱产生静压0.20MPa+0.80MPa中压蒸汽压力＝1.0MPa，提供的压力远大于正常运行130℃高调水的饱和蒸汽压力0.17MPa，所以高调水更加不会汽化。