梁建偉

（中國(guó)石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750021）

中國(guó)石油寧夏石化分公司60萬(wàn)噸/年重油催化裝置配有一臺(tái)CO余熱鍋爐（型號(hào)：CG-BQ70/480-60-3.82/420），主要利用再生煙氣的余熱，再加上助燃瓦斯，提供催化裝置氣壓機(jī)透平及生產(chǎn)工藝所需蒸汽。該余熱鍋爐不僅過(guò)熱自產(chǎn)蒸汽，同時(shí)還過(guò)熱外取熱器、油漿蒸發(fā)器產(chǎn)生的中壓飽和蒸汽。

CO余熱鍋爐，給公司帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益，但CO余熱鍋爐運(yùn)行中尚存在一些問(wèn)題：

（1）煙氣流通阻力偏大，導(dǎo)致爐膛壓力偏高，為控制爐膛壓力，只好將部分CO煙氣直接從煙囪排放，造成大量化學(xué)能和高溫余熱損失，影響裝置運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也對(duì)環(huán)境造成污染；

（2）因再生煙氣中含有催化劑粉塵，長(zhǎng)期運(yùn)行后會(huì)吸附在爐管上，再加上原有吹灰器使用效果不理想，吹灰效果逐漸下降，影響爐管換熱；

（3）省煤器爐管因老化、露點(diǎn)腐蝕等原因開始陸續(xù)發(fā)生泄漏，每次運(yùn)行3月到6月后，都會(huì)因爐管泄漏被迫停爐搶修，最短停爐搶修間隔時(shí)間不到一個(gè)月。

2007年重油催化裝置擴(kuò)容，裝置主風(fēng)由1 290 m3/min提高至1 622 m3/min，再生煙氣量隨之增加（裝置再生煙氣量提高至99 747 m3/h，提高約26%），為了提高CO余熱鍋爐的煙氣處理能力，增加CO余熱鍋爐蒸汽產(chǎn)量，同時(shí)提高余熱鍋爐抗低溫露點(diǎn)腐蝕能力，對(duì)CO余熱鍋爐進(jìn)行了節(jié)能改造。

1 改造目的與原則

（1）降低煙氣流動(dòng)阻力，降低爐膛壓力，提高CO余熱鍋爐再生煙氣處理能力；（2）防止省煤器積灰與腐蝕，確保省煤器安全運(yùn)行、高效運(yùn)行；（3）完善吹灰措施，確保CO鍋爐長(zhǎng)周期高效運(yùn)行。

2 設(shè)計(jì)計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

2.1 CO余熱鍋爐改造設(shè)計(jì)依據(jù)（見表1）

表1 CO余熱鍋爐改造設(shè)計(jì)依據(jù)

3 改造內(nèi)容

本次余熱鍋爐節(jié)能改造具體有：

（1）為保證全部再生煙氣進(jìn)CO余熱鍋爐，對(duì)原省煤器進(jìn)行了改造。拆除原省煤器，將CO余熱鍋爐省煤器采用翅片管替代光管為傳熱元件，增加傳熱面積，強(qiáng)化換熱，同時(shí)降低鍋爐尾部煙氣流動(dòng)阻力，降低爐膛壓力，提高余熱鍋爐再生煙氣處理能力，滿足裝置滿負(fù)荷運(yùn)行下余熱回收要求，換熱管順排布置，便于清灰；結(jié)構(gòu)形式全部采用模塊化箱體結(jié)構(gòu)，并采用脈沖激波吹灰器進(jìn)行吹灰，保證換熱效果。

（2）為平衡尾部煙氣熱量，降低排煙溫度，提高余熱鍋爐效率，將油漿蒸發(fā)器、外取熱器汽包給水和余熱鍋爐給水同時(shí)一起進(jìn)省煤器進(jìn)行預(yù)熱（由于油漿蒸發(fā)器和外取熱器介質(zhì)是與飽和汽水混合物換熱，故油漿蒸發(fā)器和外取熱器汽包給水溫度提高后只是增加油漿蒸發(fā)器和外取熱器飽和蒸汽產(chǎn)量，不影響油漿蒸發(fā)器和外取熱器的取熱能力）。

（3）為平衡尾部煙氣熱量，防止高溫省煤器出水沸騰度過(guò)高，取消原低壓蒸汽-空氣加熱器，在該位置增設(shè)水熱媒空氣換熱器，利用低溫省煤器出口高溫水（～200℃）加熱助燃空氣，將助燃空氣溫度提高至170℃，可進(jìn)一步改善、穩(wěn)定CO煙氣燃燒。

（4）省煤器改造后可以在以下幾個(gè)方面改善余熱鍋爐運(yùn)行狀況：①增加換熱面積，強(qiáng)化換熱。在相同的空間內(nèi)，換熱面積增加3倍以上，使省煤器吸熱能力增加，降低排煙溫度，提高CO余熱鍋爐效率；②降低煙氣流通阻力、爐膛壓力，提高再生煙氣處理能力，保證余熱鍋爐長(zhǎng)周期安全運(yùn)行。

（5）為適應(yīng)裝置負(fù)荷變化和原料油變化，防止省煤器低溫露點(diǎn)腐蝕，增設(shè)給水預(yù)熱器，利用省煤器出口的高溫水加熱省煤器進(jìn)口的104℃低溫水，將省煤器實(shí)際進(jìn)水溫度提高到140℃（可設(shè)定），高于露點(diǎn)溫度，從而徹底消除省煤器露點(diǎn)腐蝕隱患，確保余熱鍋爐安全運(yùn)行。

（6）CO余熱鍋爐過(guò)熱器原蒸汽吹灰器（左右各一臺(tái)）存在蒸汽易內(nèi)漏、故障率高、維護(hù)工作量大、能耗高等缺陷。在冬天蒸汽吹灰器需要進(jìn)行疏水、排凝等防凍操作，一旦發(fā)生蒸汽和凝結(jié)水內(nèi)漏進(jìn)鍋爐，可能腐蝕爐管。由于過(guò)熱器爐墻為膜式水冷壁，僅預(yù)留了兩個(gè)Φ120的吹灰孔，故本次改造將過(guò)熱器原蒸汽吹灰器拆除，采用左右各安裝一臺(tái)戴蒙德伸縮式旋轉(zhuǎn)蒸汽吹灰器，該吹灰器工作時(shí)可通過(guò)Φ120的吹灰孔，將吹掃頭自動(dòng)送入爐內(nèi)，吹灰結(jié)束后吹掃頭自動(dòng)退出，克服了原蒸汽吹灰器缺陷，確保CO鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度保持在410℃左右。

（7）將對(duì)流管束、低溫過(guò)熱器原蒸汽吹灰器拆除，安裝5臺(tái)脈沖激波吹灰器，同時(shí)在改造后的四組省煤器上布置16臺(tái)脈沖激波吹灰器。21臺(tái)脈沖激波吹灰器全部采用PLC控制，自動(dòng)吹灰，有效防止催化劑粉塵靜電吸附在余熱鍋爐尾部受熱面，確保CO鍋爐受熱面長(zhǎng)周期高效運(yùn)行。

（8）全部新增控制、顯示參數(shù)進(jìn)原裝置DCS系統(tǒng)。

（9）設(shè)備設(shè)計(jì)與布置如下：①全部省煤器和空氣換熱器采用模塊化設(shè)計(jì)，共分5個(gè)模塊，在制造廠制造，可確保質(zhì)量，模塊還具有安裝工期短、安裝費(fèi)低等優(yōu)點(diǎn)。伸縮式旋轉(zhuǎn)蒸汽吹灰器在過(guò)熱器左右兩側(cè)各布置一臺(tái)，脈沖激波吹灰器一共布置21個(gè)，其中對(duì)流管束3個(gè)，低溫過(guò)熱器2個(gè)和省煤器16個(gè)；②給水預(yù)熱器安裝在鍋爐省煤器旁，改造后的水熱媒空氣及給水換熱器性能參數(shù)（見表2）。

表2 改造后新增水熱媒空氣預(yù)熱器設(shè)計(jì)性能參數(shù)

4 技術(shù)特點(diǎn)

本次改造在原省煤器空間上布置了高溫省煤器（一組）、中溫省煤器（一組）和低溫省煤器（二組），共四個(gè)模塊，每個(gè)模塊之間自身護(hù)板連接，支撐在爐體鋼結(jié)構(gòu)承重梁上，全部重力小于原省煤器帶爐墻重力，原爐體鋼結(jié)構(gòu)無(wú)需加強(qiáng)，改造工作量小，并具有以下特點(diǎn)：

（1）省煤器均采用模塊化設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)上將承壓部件的所有焊縫均安排在夾層內(nèi)，預(yù)置吹灰器的接口，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)只需將各模塊之間加焊連接鋼板，然后進(jìn)行外保溫，節(jié)省人力并可大大縮短現(xiàn)場(chǎng)安裝工期，節(jié)約安裝費(fèi)用。

（2）空氣換熱器也采用模塊化設(shè)計(jì)，布置在原低壓蒸汽－空氣加熱器位置。

（3）無(wú)論裝置負(fù)荷如何變化，均能自動(dòng)將煙氣換熱器和省煤器入口水溫保持在避開露點(diǎn)腐蝕的給定值（本次改造為140℃），確保設(shè)備的安全運(yùn)行。

（4）主要設(shè)備采用模塊化箱式結(jié)構(gòu)，所有受壓元件的焊接、整體水壓試驗(yàn)全部在制造廠完成，現(xiàn)場(chǎng)只需用護(hù)板將各模塊連接起來(lái)保溫即可。施工難度小、周期短，質(zhì)量可得到有效保證。

5 運(yùn)行效果

5.1 節(jié)能改造后技術(shù)指標(biāo)

（1）全部再生煙氣進(jìn)余熱鍋爐進(jìn)行能量回收，余熱鍋爐爐膛壓力顯著降低，爐膛壓力2.5 kPa；（2）外取熱器、油漿蒸發(fā)器和CO余熱鍋爐自產(chǎn)的中壓飽和蒸汽全部進(jìn)余熱鍋爐進(jìn)行過(guò)熱，過(guò)熱蒸汽溫度410±10℃；（3）CO余熱鍋爐最大連續(xù)過(guò)熱能力≥68.6 t/h，且過(guò)熱蒸汽溫度410±10℃；（4）CO余熱鍋爐排煙溫度185±10 ℃；（5）省煤器實(shí)際進(jìn)口水140±5 ℃；（6）CO 余熱鍋爐改造后的設(shè)備連續(xù)運(yùn)行1 000 d以上。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)

（1）原放空的25%CO左右再生煙氣的化學(xué)能和高溫物理顯熱得到了有效回收，可多回收8 050 kW能量，多產(chǎn)10.2 t/h中壓過(guò)熱蒸汽，每年可新增經(jīng)濟(jì)效益816萬(wàn)元；（2）滿足裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行要求。徹底消除省煤器腐蝕隱患，避免CO余熱鍋爐停爐搶修，每年檢修費(fèi)用降低50萬(wàn)元。

6 小結(jié)

CO余熱鍋爐節(jié)能改造后，爐膛壓力大大降低，CO再生煙氣處理能力得到了提高，保證了全部CO煙氣進(jìn)鍋爐進(jìn)行能量回收，CO鍋爐各受熱面吹灰措施得到了完善，同時(shí)也較好地解決了省煤器露點(diǎn)腐蝕問(wèn)題，有力地確保CO鍋爐長(zhǎng)周期安全、穩(wěn)定和高效運(yùn)行，各項(xiàng)工藝技術(shù)指標(biāo)以及設(shè)備性能參數(shù)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，節(jié)能效果顯著。

［1］中華人民共和國(guó)勞動(dòng)部.蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)督規(guī)程［M］.北京：勞動(dòng)出版社，1996.

［2］樊泉桂主編.鍋爐原理［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2004.

［3］李中元.燃油燃?xì)忮仩t房系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)［J］.甘肅科技，2004，20（6）：29-30.