催化裂化裝置一氧化碳鍋爐蒸發(fā)器的改造

魏建麗

（中國石化南陽能源化工有限公司，河南 南陽 473132）

催化裂化裝置一氧化碳鍋爐蒸發(fā)器的改造

魏建麗

（中國石化南陽能源化工有限公司，河南 南陽 473132）

中國石化股份有限公司南陽能源化工有限公司催化裂化裝置CO鍋爐自2006年6月建成投用至2013年9月，l段蒸發(fā)器取熱管累計發(fā)生破裂5次，整體更換l段蒸發(fā)器2次，嚴(yán)重影響了裝置的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過分析，認(rèn)為是原循環(huán)熱水流程存在缺陷導(dǎo)致l段蒸發(fā)器“干燒”。經(jīng)過對循環(huán)熱水工藝流程的優(yōu)化和取熱管材質(zhì)升級，使該鍋爐運行平穩(wěn)，降低了裝置生產(chǎn)能耗。

催化裂化；CO鍋爐；蒸發(fā)器；改造

中國石化股份有限公司南陽能源化工有限公司（以下簡稱南陽能源）0.2 Mt/a催化裂化裝置由四川石油勘察設(shè)計院設(shè)計，于1992 年12月建成投產(chǎn)。1994年12月由華東勘察設(shè)計院改造為0.25 Mt/a高低并列式重油催化裂化裝置，新增燒焦罐和第二再生器（以下簡稱二再），再生方式為兩段再生，第一再生器（以下簡稱一再）為貧氧再生，二再為富氧再生。一再煙氣和二再煙氣分別進(jìn)入兩臺余熱鍋爐發(fā)生蒸汽后進(jìn)入煙囪。這種方式無法回收煙氣中的化學(xué)能，造成能源浪費。為充分回收煙氣中的化學(xué)能，于2006年6月取消兩臺余熱鍋爐，新增臥式CO焚燒式鍋爐［1］，CO含量較高的一再煙氣和O2含量較高的二再煙氣分別進(jìn)入CO鍋爐爐膛內(nèi)混合后燃燒，880℃的高溫?zé)煔庖来谓?jīng)過過熱器、Ⅰ段蒸發(fā)器、Ⅱ段蒸發(fā)器、高溫省煤器、低溫省煤器，溫度降至250℃排入煙囪。設(shè)計負(fù)荷為13.5t/h蒸汽。但是自2006年6月建成投用至2013年9月，Ⅰ段蒸發(fā)器取熱管累計破裂5次，整體更換Ⅰ段蒸發(fā)器2次，每次都進(jìn)行搶修，嚴(yán)重影響了裝置的經(jīng)濟(jì)效益。而且CO鍋爐系統(tǒng)在裝置不停工搶修時，煙道系統(tǒng)加裝盲板十分困難，存在安全風(fēng)險。

一、Ⅰ段蒸發(fā)器取熱管破裂原因分析

CO鍋爐煙氣流程是：一再煙氣和二再煙氣分別進(jìn)入CO鍋爐爐膛內(nèi)混合后在長明瓦斯火的引燃下燃燒，880℃的高溫?zé)煔庖来谓?jīng)過過熱器、Ⅰ段蒸發(fā)器、Ⅱ段蒸發(fā)器、高溫省煤器、低溫省煤器，溫度降至250℃排入煙囪。循環(huán)熱水的主流程是：103℃、5MPa的除氧水進(jìn)入給水預(yù)熱器后，依次通過低溫省煤器、高溫省煤器進(jìn)入汽包。汽包內(nèi)熱水由循環(huán)熱水泵P501（P501有三臺，兩臺并聯(lián)運行，另一臺備用）抽出，分成兩路分別進(jìn)入Ⅰ段蒸發(fā)器、Ⅱ段蒸發(fā)器，與高溫?zé)煔鈸Q熱后，汽水分別返回汽包進(jìn)行汽水分離。1.15MPa飽和蒸汽由汽包頂部出來，和外取熱器及油漿蒸汽發(fā)生器來的飽和蒸汽一起進(jìn)入過熱器加熱成過熱蒸汽，再經(jīng)過噴水減溫器降溫至250℃并入裝置內(nèi)動力蒸汽管網(wǎng)。由于Ⅰ段蒸發(fā)器入口煙氣溫度達(dá)到767℃，高于Ⅱ段蒸發(fā)器入口煙氣溫度的446℃，使Ⅰ段蒸發(fā)器蒸汽發(fā)生量遠(yuǎn)高于Ⅱ段蒸發(fā)器的蒸汽發(fā)生量，Ⅰ段蒸發(fā)器取熱管內(nèi)管路阻力變大，循環(huán)熱水偏流，Ⅰ段蒸發(fā)器取熱管來水因此減少，形成“干燒”現(xiàn)象，取熱管局部長期超溫強(qiáng)度下降，最終導(dǎo)致瞬時過熱爆管。取熱爐管管徑過小，汽水流通不暢，也加劇了“干燒”現(xiàn)象?，F(xiàn)實操作中，采用了關(guān)小循環(huán)熱水進(jìn)入Ⅱ段蒸發(fā)器閥門，強(qiáng)迫循環(huán)熱水進(jìn)入Ⅰ段蒸發(fā)器的非正常操作方式，使總的熱水循環(huán)量無法提高。

另外，原取熱管為20G/GB5310、φ38×4的螺旋翅片管，進(jìn)出口集箱為同種材質(zhì)的φ133×12無縫鋼管，在再生煙氣含催化劑細(xì)粉和含硫的情況下，證明材質(zhì)選用偏低。

二、技術(shù)改造方案

（一）工藝流程優(yōu)化。

優(yōu)化Ⅰ段蒸發(fā)器、Ⅱ段蒸發(fā)器的管程工藝流程。由原來兩臺循環(huán)熱水泵并聯(lián)供水，從泵出口集合管匯合后，再分兩路分別進(jìn)入Ⅰ段蒸發(fā)器、Ⅱ段蒸發(fā)器的熱水循環(huán)方式，改造為Ⅰ段蒸發(fā)器由循環(huán)熱水泵P501/1供水、Ⅱ段蒸發(fā)器由P501/3供水，P501/2做為公用備用泵，以保證Ⅰ段蒸發(fā)器的可靠供水。

（二）改變材料材質(zhì)、規(guī)格型號。

原Ⅰ段蒸發(fā)器取熱管為20G/GB5310、φ38×4的螺旋翅片管，進(jìn)出口集箱為同種材質(zhì)的φ133×12無縫鋼管，實際使用情況證明材質(zhì)選用偏低，按照爐管設(shè)計材質(zhì)就高不就低的原則［2］，現(xiàn)分別更換為12Cr1MoVG/GB5310、φ51×4螺旋翅片管和20G、φ219×16無縫鋼管，以增加取熱管的耐熱強(qiáng)度?？紤]到盡量減少管路阻力以利于熱水循環(huán)，將蒸發(fā)器循環(huán)熱水進(jìn)出口管徑由DN100增大至DN150，進(jìn)口和出口分別設(shè)置2個，進(jìn)出口自前面進(jìn)出，在中部集合。

（三）安裝。

蒸發(fā)器采用積木式模塊化箱體設(shè)計，在鍋爐廠制造完成。

1.根據(jù)CO鍋爐系統(tǒng)的實際情況，保護(hù)拆除Ⅰ段蒸發(fā)器下部煙道，并解列Ⅰ段蒸發(fā)器上部煙道，對原Ⅰ段蒸發(fā)器汽水進(jìn)出口管路局部拆除，方便Ⅰ段蒸發(fā)器從側(cè)面進(jìn)出。

2.將原Ⅰ段蒸發(fā)器整體橫向移出，并吊裝移入新設(shè)計的蒸發(fā)器。

3.新Ⅰ段蒸發(fā)器吊裝就位后，下部煙道焊接恢復(fù)煙道密封。

4.改造Ⅰ段蒸發(fā)器、Ⅱ段蒸發(fā)器的熱水循環(huán)方式，使Ⅰ段蒸發(fā)器由循環(huán)熱水泵P501/1供水、Ⅱ段蒸發(fā)器由P501/3供水，P501/2做為公用備用泵。蒸發(fā)器循環(huán)熱水進(jìn)出口管徑由DN100增大至DN150。

5.煙道局部隔熱襯里和耐磨襯里恢復(fù)和修復(fù)。

三、運行效果

通過流程優(yōu)化和技術(shù)改造，提高了Ⅰ段蒸發(fā)器運行穩(wěn)定性。Ⅰ段蒸發(fā)器、Ⅱ段蒸發(fā)器的循環(huán)熱水流量基本上穩(wěn)定在69.7t/h、63.4t/h。CO鍋爐蒸汽產(chǎn)量由以前的平均12.9t/h上升到14.2t/h，煙氣排煙溫度由250.2℃降低到168.9℃。爐水水質(zhì)更易控制。裝置生產(chǎn)能耗下降。改造后CO鍋爐運行2年來沒有發(fā)生取熱管破裂現(xiàn)象。

四、結(jié)束語

通過對CO鍋爐汽水系統(tǒng)工藝流程優(yōu)化及Ⅰ段蒸發(fā)器材料材質(zhì)更換、升級，避免了Ⅰ段蒸發(fā)器水量偏小造成的“干燒”現(xiàn)象，提高了鍋爐的運行效率，蒸汽發(fā)生量略有增加，排煙溫度降低，煙氣能量得到有效利用，裝置生產(chǎn)能耗下降，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

［1］王東麗.催化裂化裝置CO余熱鍋爐的節(jié)能改造［C］.中國石化催化裂化裝置生產(chǎn)技術(shù)交流論文集，2013：223～231.

［2］王寶功，艾建波.重油催化裂化裝置CO余熱鍋爐的改造［J］.石油化工設(shè)備技術(shù)，2002（3）：42～44.

TK2221

A

1671-864X（2016）07-0161-01

魏建麗（1974- ），女，助理工程師，1995年參加工作，主要從事催化裂化工藝管理。