催化余熱鍋爐熱效率降低原因及處理措施

徐學(xué)明，王海寧，石平利，劉春

(中國石化中原油田分公司石油化工總廠，河南濮陽457165)

催化余熱鍋爐熱效率降低原因及處理措施

徐學(xué)明，王海寧，石平利，劉春

(中國石化中原油田分公司石油化工總廠，河南濮陽457165)

催化裂化裝置余熱鍋爐2009年由臥式鍋爐改造為立式鍋爐后，過熱能力由20多t/h增加至38～40 t/h。然而經(jīng)過兩年多運(yùn)行，存在一系列問題，制約余熱鍋爐取熱效率的提高。本文重點(diǎn)分析了余熱鍋爐運(yùn)行過程取熱效率不高的原因，并采取相應(yīng)的措施，達(dá)到降低能耗的目的。

余熱鍋爐;熱效率;原因;措施

0 前言

石油化工總廠50萬t/a催化裂化裝置余熱鍋爐2009年技術(shù)改造，由臥式鍋爐改造為立式鍋爐后，過熱能力由20多t/h增加至38～40 t/h，過熱能力得到極大改善;煙氣側(cè)運(yùn)行壓力由10～40 kPa降至7 kPa，煙氣利用率得到極大的提高;排煙溫度降至180℃以下，受熱面積得到改善，取熱效率達(dá)到90%左右。然而經(jīng)過兩年多運(yùn)行，存在催化劑細(xì)粉吸附在取熱翅片管上、吹灰效果不佳、CO2裝置開工壓降大等問題，制約了余熱鍋爐取熱效率的提高。

1 余熱鍋爐運(yùn)行狀況

1.1 余熱鍋爐煙氣流程

650℃高溫再生煙氣自三旋分離出大于10 μm的催化劑細(xì)粉，驅(qū)動煙氣輪機(jī)做功后，煙氣溫度下降至535℃。經(jīng)高溫?zé)煔馊ㄩy調(diào)節(jié)，緊急情況下可以直接進(jìn)入煙囪排入大氣，正常情況下通過水封罐頂部口轉(zhuǎn)彎向下引入余熱鍋爐過熱器、蒸發(fā)段受熱面，再順序進(jìn)入高溫省煤器、水熱媒低溫省煤器，最后溫度下降至175℃進(jìn)入煙道后分為兩路:一路進(jìn)入到CO2裝置，另一路由煙囪排入大氣。

圖1 煙氣流程圖

1.2 余熱鍋爐蒸汽流程

外取熱器汽包(容701)分離出來的28 t/h飽和蒸汽及油漿蒸汽發(fā)生器(換202/1)產(chǎn)生的5 t/h飽和蒸汽匯集在一起，分兩路:一路飽和蒸汽送至特種油車間使用，另一路與余熱鍋爐蒸發(fā)段自產(chǎn)出的6.76 t/h飽和蒸汽一起進(jìn)入混合集箱，再經(jīng)過熱器加熱后成過熱蒸汽，由過熱器出口集箱引出，通過噴水減溫器控制過熱器的出口蒸汽溫度在250℃±10℃后進(jìn)入低壓蒸汽管網(wǎng)。

圖2 蒸汽流程圖

2 原因分析

2.1 粉塵沉積

攜帶催化劑細(xì)粉煙氣進(jìn)入余熱鍋爐后，由于余熱鍋爐截面大于煙道，煙氣的流速明顯降低，催化劑細(xì)粉逐漸沉積下來。煙氣高溫高速流動產(chǎn)生靜電效應(yīng)致使催化劑細(xì)粉吸附在翅片管和器壁上形成了一層隔離膜，阻礙了煙氣和爐管的直接熱傳遞，致使傳熱能力下，造成取熱效率降低。

2.2 吹灰器效果不佳

余熱鍋爐吹灰器采用吹灰方式為激波吹灰，利用燃?xì)獗籍a(chǎn)生的激烈振動，使得受熱面表面積灰脫落，達(dá)到清灰目的。本鍋爐在過熱段、蒸發(fā)段、高溫省煤器和低溫省煤器分四層布置，每層安裝三個激波吹灰器。在操作過程中，由于采用裝置自產(chǎn)干氣，燃料成分不穩(wěn)定、含有雜質(zhì)等介質(zhì)，易導(dǎo)致爆燃不穩(wěn)定，有時無法爆燃，有時爆破力太強(qiáng)，甚至損害激波吹灰器分配器。

2.3 二氧化碳裝置開停工影響

二氧化碳裝置回收催化裝置排放的再生煙氣中二氧化碳?xì)怏w，作為油田采油氣驅(qū)介質(zhì)，減少了二氧化碳排放到大氣，起到節(jié)能減排的作用。

2.3.1 二氧化碳裝置開工影響

當(dāng)二氧化碳裝置需要開工時，為了確保再生煙氣至二氧化碳裝置煙氣量的穩(wěn)定供給，通常做法是:二氧化碳操作人員逐漸關(guān)小余熱鍋爐后煙氣直接排放至煙囪的煙道擋板。當(dāng)協(xié)調(diào)不到位時極易造成余熱鍋爐后路煙氣壓力快速上漲至2 kPa以上，鍋爐前(煙機(jī)后)的壓力能達(dá)到10 kPa，雙動滑閥開度增大，煙機(jī)做功降低，余熱鍋爐水封罐小水封密封不住，不停冒煙氣;催化操作人員被迫將高溫?zé)煔馊ㄩy切至煙囪一部分處理問題，造成了高溫?zé)煔獾睦速M(fèi)。

2.3.2 二氧化碳裝置停工影響

當(dāng)二氧化碳裝置停工時，二氧化碳解吸塔底重沸器不再消耗蒸汽，造成蒸汽消耗平衡困難。尤其是在夏季，動力車間鍋爐房只開一臺鍋爐保證催化汽輪機(jī)專用蒸汽使用，系統(tǒng)的蒸汽壓力靠催化車間產(chǎn)汽來平衡，當(dāng)催化系統(tǒng)蒸汽壓力達(dá)到0.85 MPa時，油漿蒸汽發(fā)生器的蒸汽壓力達(dá)到正常操作的上限1.2 MPa(安全閥定壓值為1.32 MPa)，全廠蒸汽系統(tǒng)的壓力無法平衡，只得犧牲余熱鍋爐的取熱能力，將高溫?zé)煔馊ㄩy切至煙囪一部分，造成了高溫?zé)煔獾睦速M(fèi)。

3 解決措施

通過以上分析，余熱鍋爐熱效率不高的原因主要是:吹灰效果不佳，煙氣熱能沒有得到最大利用及系統(tǒng)蒸汽用量得不到最大使用量影響余熱鍋爐的取熱效果，可以從以下幾個方面著手進(jìn)行解決:

3.1 改善吹灰效果

3.1.1 組分由干氣改為乙炔

將吹灰燃?xì)庥啥嘟M分的干氣改用為組分單一乙炔，燃料組分得到保證，降低了操作難度，控制好吹灰時燃?xì)?，均勻分配爆破能量，避免破壞設(shè)備，提高吹灰效果。

表1 吹灰燃?xì)獗?/p>

3.1.2 調(diào)整吹灰的頻率

催化劑吸附在翅片管上形成積灰是造成鍋爐取熱效率不高的因素，而合理提高吹灰頻次，可將堆積在翅片管上的催化劑積灰均勻的清除，避免了催化劑細(xì)粉長時間吸附在爐管翅片上，有利于鍋爐爐管和煙氣熱交換。將每天20:00吹灰調(diào)整為每天吹兩次(6:00和20:00)后，每次吹完后，從煙囪排放煙氣呈白煙而不是黑煙滾滾，說明鍋爐內(nèi)的催化劑細(xì)粉均勻吹出，取熱量得到提高。

3.2 改進(jìn)煙氣操作方案，優(yōu)化操作流程

在二氧化碳裝置開工時，先全開余熱鍋爐高溫?zé)煔馊ㄩy及余熱鍋爐后排放至煙囪的煙道擋板，再逐漸關(guān)小煙囪煙道擋板，控制煙機(jī)出口壓力PR502在0.085 MPa以下，如此保證了煙氣全部通過余熱鍋爐，既保證了煙機(jī)最大做功節(jié)能，也提高了鍋爐熱效率。

3.3 余熱鍋爐定期高壓水清洗

鍋爐吹灰時存在死區(qū)，催化劑細(xì)粉會黏附在爐管翅片上，長時間的堆積形成硬垢，即使加大吹灰能量也無法清除，造成鍋爐的產(chǎn)汽量和過熱能力降低，運(yùn)行起來也不節(jié)能。需要定期停爐清理爐管上催化劑硬垢，由于爐管在鍋爐內(nèi)密集排布，清灰困難，只能利用高壓水將翅片上的硬垢沖洗掉。

4 效果分析及下一步措施

4.1 效果分析

通過分析余熱鍋爐熱效率不高的原因及改進(jìn)吹灰介質(zhì)、加大吹灰頻率、采取優(yōu)化操作流程和采用水洗方案等措施，在余熱鍋爐運(yùn)行中，排煙溫度降低至200℃以下，過熱蒸汽溫度穩(wěn)定在250℃以上，鍋爐的產(chǎn)汽量上升并且穩(wěn)定在6 t/h，鍋爐的壓差下降6 kPa，大大提高了鍋爐的傳熱能力，延長了鍋爐運(yùn)行周期，提高鍋爐的運(yùn)行效率，降低了總廠能耗。

4.2 下一步措施

催化裝置正常操作狀態(tài)下，當(dāng)催化系統(tǒng)壓力達(dá)到0.8 MPa時，油漿蒸汽發(fā)生器壓力達(dá)到1.18 MPa，而催化汽輪機(jī)專用蒸汽壓力在0.9～1.0 MPa，這就需要重新核算催化裝置蒸汽系統(tǒng)壓降，優(yōu)化系統(tǒng)蒸汽流程，降低動力車間鍋爐房的負(fù)荷，最大限度節(jié)約能源。改造初步方案:將油漿蒸汽發(fā)生器飽和蒸汽外供，從余熱鍋爐出口直接接一條管線與汽輪機(jī)專用蒸汽線相連，增加蒸汽調(diào)壓閥，控制到汽輪機(jī)蒸汽壓力在1.0～1.1 MPa，系統(tǒng)蒸汽壓力在0.8 MPa。

TQ050.7

B

1003－3467(2012)15－0054－03

2012－06－02

徐學(xué)明(1974－)，男，工程師，從事煉油催化裂化技術(shù)工作，電話:(0393)4879330。