呂桂海

(大慶石化公司化工一廠，黑龍江大慶 163714)

1 裝置概況

大慶石化公司化工一廠裂解裝置共分為新老區(qū)二套裝置，老區(qū)裂解裝置始建于1984年，1995年進(jìn)行了擴(kuò)能改造，乙烯生產(chǎn)能力由30萬t/a提高到33萬t/a。新區(qū)始建于1998年，開工于1999年12月，2004年進(jìn)行了擴(kuò)能改造，乙烯生產(chǎn)能力由18萬t/a提高到27萬t/a。老區(qū)裂解裝置有9臺(tái)裂解爐及1臺(tái)蒸汽過熱爐，新區(qū)裂解裝置有5臺(tái)裂解爐，所產(chǎn)超高壓蒸汽(大慶乙烯裝置要求壓力為10.0 MPa，溫度為500℃)并入裝置管網(wǎng)。

2 裂解爐汽包產(chǎn)汽系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)介

圖1 裂解爐超高壓蒸汽系統(tǒng)流程示意簡(jiǎn)圖

新區(qū)5臺(tái)裂解爐，其中3臺(tái)為美國(guó)SW公司80－U型裂解爐，年產(chǎn)乙烯6萬t，于1999年建成投產(chǎn);2臺(tái)為美國(guó)KBR公司的SC－1型裂解爐，年產(chǎn)乙烯10萬t，2004年建成投產(chǎn)。這兩種爐型的裂解爐超高壓蒸汽系統(tǒng)類似，其流程如圖1所示。由動(dòng)力裝置提供的高壓鍋爐給水首先進(jìn)入裂解爐對(duì)流段頂部的省煤器預(yù)熱盤管，進(jìn)行預(yù)熱后進(jìn)入高壓蒸汽汽包。汽包水從底部下降管流至急冷換熱器中，每個(gè)急冷換熱器都是一個(gè)物流垂直向上流動(dòng)的套管換熱器，從裂解爐輻射段出來的工藝物流(裂解氣)在內(nèi)管流動(dòng)，鍋爐給水/蒸汽在外側(cè)環(huán)筒中流動(dòng)。經(jīng)加熱后的蒸汽從急冷換熱器頂部再進(jìn)入汽包，汽包出來的飽和蒸汽進(jìn)入裂解爐對(duì)流段“冷”蒸汽過熱盤管過熱后，由蒸汽減溫器注入鍋爐給水降溫，再經(jīng)過“熱”蒸汽過熱盤管加熱到500℃匯入高壓蒸汽總管。在裂解爐升溫及冷備期間，蒸汽壓力及溫度達(dá)不到管網(wǎng)要求，因此通過消音器進(jìn)行放空操作。

3 裂解爐汽包產(chǎn)汽系統(tǒng)運(yùn)行分析

3.1 超高壓蒸汽的來源及用途

大慶乙烯裝置的超高壓蒸汽為輔助鍋爐及裂解爐所產(chǎn)。在正常生產(chǎn)期間，動(dòng)力車間兩臺(tái)輔助鍋爐所產(chǎn)超高壓蒸汽約240 t/h，老區(qū)裂解爐產(chǎn)汽一般為160 t/h，新區(qū)裂解爐產(chǎn)汽一般為100 t/h，其中裂解爐所產(chǎn)超高壓蒸汽比例占裝置產(chǎn)汽總量的50%以上。其用戶主要為新、老區(qū)乙烯裝置的裂解氣壓縮機(jī)及丙烯壓縮機(jī)，還有部分超高壓蒸汽通過減溫減壓器后并入高壓蒸汽管網(wǎng)(大慶乙烯裝置的要求指標(biāo)為 4.0 MPa，380 ℃)。

3.2 產(chǎn)汽品質(zhì)的重要性

我廠乙烯生產(chǎn)裝置大量采用蒸汽透平為原動(dòng)機(jī)。蒸汽透平具有效率高、功率大、自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)便、運(yùn)行周期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了企業(yè)的能量利用率和經(jīng)濟(jì)性。嚴(yán)格控制蒸汽的品質(zhì)主要是為了保證蒸汽透平的正常運(yùn)行，減少蒸汽透平系統(tǒng)葉片及復(fù)水器、泵等的結(jié)垢、腐蝕。蒸汽品質(zhì)不好，極易在透平內(nèi)部產(chǎn)生結(jié)垢，影響透平正常的功率輸出，甚至導(dǎo)致透平無法運(yùn)行，這在大多數(shù)乙烯裝置上都發(fā)生過。因此對(duì)裂解爐產(chǎn)汽系統(tǒng)必須嚴(yán)格管理，提高產(chǎn)汽品質(zhì)，從而保證裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行。

3.3 保證裂解爐產(chǎn)汽系統(tǒng)正常運(yùn)行的措施

3.3.1 從源頭抓起，保證給水品質(zhì)

裂解爐產(chǎn)汽中含有一定量的硅組分，它能導(dǎo)致在蒸汽透平葉片上形成鱗狀硅沉積。隨著壓力增高，硅在蒸汽中溶解度增加，蒸汽中硅量也隨壓力的增加而增加。為了防止垢的形成，要求鍋爐給水中注入磷酸鈉。要求殘留在汽包中的蒸汽中的磷酸鹽應(yīng)在4×10－6～20 ×10－6范圍內(nèi)，給水的pH值在9.5 ～10.2，硅將會(huì)保持在 1.1 ×10－6或更少。

3.3.2 加強(qiáng)排污，保證產(chǎn)汽品質(zhì)

排污是裂解爐廢熱鍋爐水質(zhì)管理的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，排污功能主要體現(xiàn)在以下兩方面:一是排出鍋爐汽水系統(tǒng)底部沉積物，防止水渣聚積形成二次水垢;二是降低鍋水表面濃縮物，防止水垢結(jié)生、金屬腐蝕和汽水共騰。汽包水中總的固體量必須保持在低水平上，以防止被蒸汽攜帶至管網(wǎng)中，正常生產(chǎn)期間，要求總的可溶性固體濃度不超過100×10－6。因此需要對(duì)裂解爐進(jìn)行排污操作。

裂解爐汽包排污有間斷排污及連續(xù)排污兩種，正常生產(chǎn)期間連排始終投用。連續(xù)排污系統(tǒng)正常工作時(shí)，只是將鍋爐水上部表面的部分鹽分、泡沫及浮在表面的泥垢，通過排污管不斷地排掉，防止出現(xiàn)汽水共騰現(xiàn)象。由于系統(tǒng)是長(zhǎng)開狀態(tài)，排出的鍋水是少量的，鍋內(nèi)的大多數(shù)鹽分和泥垢都沉淀在鍋筒底部或者過熱的煙管上。由于存在有熱虹吸循環(huán)中斷的可能性和缺水的可能性，間排不允許長(zhǎng)期投用。因此必須每天采樣分析鍋爐水電導(dǎo)率和SiO2，以指導(dǎo)間斷排污的正常操作，根據(jù)水質(zhì)情況及時(shí)調(diào)整排污量及頻次，以保證水質(zhì)正常。

3.3.3 保證停爐期間汽包產(chǎn)汽系統(tǒng)的正常運(yùn)行

由于裂解爐存在運(yùn)行周期，一般裂解爐在運(yùn)行一段時(shí)間后進(jìn)行停爐，停爐期間，應(yīng)采取有效的保養(yǎng)方法，防止空氣中的氧進(jìn)入汽包內(nèi)，引起金屬腐蝕。這種腐蝕對(duì)鍋爐造成的危害往往比在運(yùn)行中產(chǎn)生的腐蝕還要嚴(yán)重，易使鍋爐在短時(shí)間發(fā)生滲水、漏水的事故，甚至使鍋爐報(bào)廢。因此，也應(yīng)重視鍋爐停爐期間的保養(yǎng)，采取切實(shí)可行的措施，有效地防止腐蝕，確保鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。我廠裂解爐冬季處于冷備用，為保證系統(tǒng)防凍，除配制伴熱系統(tǒng)的管線外，汽包上水3～4 t/h，汽包液位20%左右;急冷器底部手閥微開，使每臺(tái)急冷器排放始終保持一定的流量防凍;管網(wǎng)中的蒸汽反串到裂解爐汽包中，對(duì)裂解爐汽包產(chǎn)汽線進(jìn)行防凍;汽包頂部放空閥打開排汽;汽包液位不能高于50%;蒸汽放空線低點(diǎn)排凝閥打開排放蒸汽冷凝液。其他季節(jié)不需要防凍，需要通入氮?dú)?，避免進(jìn)氧。

近年以來，公司在裂解爐汽包產(chǎn)汽系統(tǒng)調(diào)整方面制定了嚴(yán)格的管理制度，并根據(jù)實(shí)際情況，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、及時(shí)更新崗位操作指導(dǎo)，崗位操作人員也認(rèn)真貫徹。在共同努力下，裂解爐產(chǎn)汽系統(tǒng)運(yùn)行正常，爐水合格率目前已經(jīng)能夠達(dá)到98%以上。

4 結(jié)論

在整個(gè)乙烯裝置的生產(chǎn)過程中，超高壓蒸汽品質(zhì)是乙烯生產(chǎn)裝置的重要監(jiān)控對(duì)象。蒸汽品質(zhì)控制的好壞直接影響到設(shè)備和工藝系統(tǒng)的安全。因此對(duì)裂解爐產(chǎn)汽系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的管理，對(duì)乙烯裝置的安全運(yùn)行有著非常重要的意義。