水熱媒空氣預(yù)熱器在大型煉化企業(yè)動力鍋爐上的應(yīng)用

尚慶峰，朱曉波，段永朋，李政峰，尹彥國

(中國石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008)

設(shè)備與自控

水熱媒空氣預(yù)熱器在大型煉化企業(yè)動力鍋爐上的應(yīng)用

尚慶峰，朱曉波，段永朋，李政峰，尹彥國

(中國石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008)

大型煉化企業(yè)的動力鍋爐通常用于蒸汽調(diào)峰，其負荷受制于主體裝置的負荷，一般波動較大，因而其排煙溫度也會有所波動。采用水熱媒空氣預(yù)熱器可以方便地控制排煙溫度，在確保低溫側(cè)不發(fā)生露點腐蝕的前提下，盡量降低排煙溫度，節(jié)能降耗。

水熱媒；動力鍋爐；排煙溫度；節(jié)能；露點 腐蝕

某大型煉廠動力站配置3臺130t·h-1中溫中壓鍋爐，在全廠未開工時，作為全廠吹掃蒸汽和開工蒸汽來源，一般維持高負荷或接近滿負荷運行，而當(dāng)350萬t·a-1重油催化裂化裝置滿負荷運行時，該裝置每h可產(chǎn)出450t中壓蒸汽，基本可以滿足全廠其他裝置中壓蒸汽用量，這樣動力鍋爐就成為備用蒸汽來源，長期處于其額定負荷30%左右的低負荷運行；當(dāng)催化降低產(chǎn)汽量時，其負荷相應(yīng)提高。在高負荷下運行時，鍋爐排煙溫度一般在150～160℃，在30%或更低負荷下運行時，排煙溫度一般在100～110℃左右，而根據(jù)測算，其煙氣的露點溫度為120℃，這表明在低負荷下運行不可避免地會造成露點腐蝕，運行結(jié)果也表明，露點腐蝕嚴(yán)重，如2號動力鍋爐在40t·h-1左右負荷下連續(xù)運行108d后因為露點腐蝕已經(jīng)無法維持正常運行。為解決這一難題，我們將空氣預(yù)熱器改造為水熱媒空氣預(yù)熱器。

1 水熱媒簡介

1.1 水熱媒基本原理及特點

水熱媒空氣預(yù)熱器一般由煙氣換熱器、空氣換熱器、相應(yīng)除氧水循環(huán)管路、循環(huán)水泵（有的不設(shè)）等構(gòu)成。基本思路是將煙氣換熱器與空氣換熱器隔離，以水為媒介將煙氣的熱量傳遞給需要預(yù)熱的空氣，運用了水的傳熱系數(shù)大大高于空氣和煙氣的換熱系數(shù)的基本原理，通過控制進入煙氣換熱的水溫保證煙氣換熱器壁溫始終大于露點溫度。

1.2 水熱媒的幾種應(yīng)用形式

目前應(yīng)用的水熱媒空氣預(yù)熱器大致可以分為2類，一是閉路循環(huán)系統(tǒng)，一是開路循環(huán)系統(tǒng)。閉路循環(huán)系統(tǒng)類似于以水為儲熱工質(zhì)的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，是通過循環(huán)水泵將系統(tǒng)中的除氧水在煙氣換熱器與空氣換熱器之間不斷循環(huán)實現(xiàn)煙氣與空氣熱量交換。它通過調(diào)節(jié)進入空氣換熱器中的除氧水量來控制進入煙氣換熱器中的除氧水溫度，保證煙氣換熱器入口溫度始終大于露點溫度。

開路循環(huán)基本原理與閉路循環(huán)相似，不同之處是開路循環(huán)直接利用了鍋爐給水作為傳熱工質(zhì)。鍋爐給水首先進入空氣換熱器，加熱空氣后再進入煙氣換熱器吸收煙氣余熱，然后進入鍋爐本體省煤器。這種流程通常適用于鍋爐給水通過高壓加熱器后溫度較高（至少大于煙氣的露點溫度）的工況。這一流程與閉路循環(huán)模式相比最大的優(yōu)勢就是節(jié)約了2臺循環(huán)水泵，簡化了操作流程，節(jié)約了電能。操作要點也是通過空氣換熱器旁路調(diào)整進入煙氣換熱器的水溫，保證進入煙氣換熱器的水溫始終大于煙氣露點。

當(dāng)煙氣經(jīng)過省煤器后溫度較高，而鍋爐給水溫度較低時，也可以選擇另一種開路循環(huán)模式，流程簡述為：經(jīng)過煙氣加熱的一路鍋爐給水抽出加熱溫度較低的鍋爐給水→下級煙氣換熱器→上級煙氣換熱器→空氣換熱器→與溫度較低的鍋爐給水換熱→鍋爐省煤器?？刂埔c是控制進入下級煙氣換熱器的水溫。

2 水熱媒運行情況分析

某大型煉廠動力站鍋爐將管式空氣預(yù)熱器改造為水熱媒空氣預(yù)熱器，選擇的是開路式循環(huán)模式，自改造完成投入運行以來，各項實際運行參數(shù)均達到了預(yù)想的安全經(jīng)濟指標(biāo)。表1和表2分別是在鍋爐高負荷和低負荷2種工況下，收集的水熱媒空氣預(yù)熱器實際運行參數(shù)和原管式空氣預(yù)熱器運行參數(shù)。

表1 鍋爐120t·h-1負荷下水熱媒空氣預(yù)熱器與原管式換熱器運行參數(shù)的比較

表2 鍋爐38t·h-1負荷下水熱媒空氣預(yù)熱器與原管式換熱器運行參數(shù)的比較

從鍋爐高負荷工況下空氣預(yù)熱器相關(guān)運行參數(shù)可以看出，管式空氣預(yù)熱器排煙溫度高于煙氣露點溫度，但是因為入口側(cè)的空氣溫度較低，可以推算，在空氣預(yù)熱器最下層與空氣交匯處的局部冷區(qū)，管壁溫度t=（36+148）/2=92℃，仍然會發(fā)生露點腐蝕。而水熱媒空氣預(yù)熱器盡管排煙溫度只有130℃，但是因為進水溫度達到了128℃，管壁溫度仍然大于煙氣露點溫度，所以不會發(fā)生露點腐蝕。

而在低負荷工況下，管式空氣預(yù)熱器排煙溫度大大低于露點溫度，露點腐蝕嚴(yán)重，鍋爐僅僅堅持了3個多月就無法維持正常運行，而且因為助燃空氣溫度較低，不完全燃燒增加，出現(xiàn)大量積灰。盡管排煙損失較水熱媒空氣預(yù)熱器小，但是燃料不完全燃燒熱損失明顯增加。而水熱媒空氣預(yù)熱器仍能將排煙溫度控制在煙氣露點溫度以上，有效避免了露點腐蝕，保證了設(shè)備長周期運行。

3 結(jié)語

水熱媒空氣預(yù)熱器能夠適應(yīng)不同負荷工況，在有效避免低溫段露點腐蝕的前提下，控制排煙溫度，節(jié)能降耗，對大型煉廠的動力調(diào)峰鍋爐，是個很好的選擇。

Application of Heat Medium Water Air Preheater in Power Boilers of Refinery

SHANG Qing-feng, ZHU Xiao-bo, DUAN Yong-peng, LI Zheng-feng, YIN Yan-guo
(Guangxi Petrochemical Company, CNPC, Qinzhou 535008, China)

TK 22

B

1671-9905(2014)05-0060-02

2014-03-13