高銀民（上海寧松熱能科技有限公司， 上海 200086）

西北某石化公司1.6Mt/a催化裂化裝置余熱鍋爐設(shè)計(jì)

高銀民（上海寧松熱能科技有限公司， 上海 200086）

針對(duì)西北某石化公司1.6Mt/a催化裂化裝置尾部煙氣污染物排放超標(biāo)，給環(huán)境帶來嚴(yán)重的危害，余熱鍋爐排煙溫度240℃，高溫?zé)煔獾呐欧艑?dǎo)致裝置能耗偏高，影響裝置經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)影響尾部布置脫硫工程。隨著國家環(huán)保要求進(jìn)一步提高，2014年該廠為節(jié)能減排及煙氣排放達(dá)標(biāo)，新增煙氣脫硫、脫硝裝置。由于脫硝工藝要求進(jìn)脫硝反應(yīng)器的煙氣溫度在300～400℃范圍內(nèi)，布置脫硝裝置需要較大空間，而現(xiàn)鍋爐周邊無足夠的場地，故設(shè)計(jì)新的余熱鍋爐以布置脫硝裝置，同時(shí)降低排煙溫度。新設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)余熱鍋爐受熱面進(jìn)行模塊式設(shè)計(jì)，將再生高溫?zé)煔馊拷?jīng)過余熱鍋爐回收，排煙溫度降到160℃以下，提高裝置效率。同時(shí)滿足脫硝裝置的布置，降低NOx的排放。

余熱鍋爐；模塊化；節(jié)能減排（NOx、SOx及顆粒物減排）

0 引言

西北某石化公司1.6Mt/a催化裂化煉油裝置加工原料為長慶原油，重油催化裂化裝置加工原料為常壓渣油大于375℃餾分，原料中氮元素含量約2700ppm，運(yùn)行方案為汽油方案，采用中國石油大學(xué)兩段提升管催化裂化（TSRFCC）技術(shù)，兩器運(yùn)行方式為并列式，再生方式采用完全再生方式，無補(bǔ)燃。

1 改造方案

1.1 熱平衡核算

對(duì)裝置進(jìn)行整體的熱量平衡計(jì)算，確定合理的上水溫度，算出裝置外來的中壓飽和蒸汽量，完全再生煙氣除了過熱裝置外來的中壓飽和蒸汽量之外，通過加熱裝置的給水，讓排煙溫度降低到160℃左右。

表1　改造前裝置參數(shù)：

通過核算，外取熱和油漿蒸發(fā)器（外來中壓飽和蒸汽來源）的熱負(fù)荷為67729kW，

也就是每小時(shí)115t溫度從160℃水變?yōu)橹袎猴柡驼羝盏臒崃浚鵁捰蛷S的工藝運(yùn)行參數(shù)都很平穩(wěn)，變化不大。再加上224940Nm3/h高溫完全再生煙氣從488℃降到160℃釋放出的熱量，去除掉散熱損失，就是余熱鍋爐和裝置產(chǎn)最大量中壓蒸汽時(shí)吸收的熱量。

核算后的參數(shù)如下：

表2

1.2 受熱面參數(shù)計(jì)算

表3

表4　給水預(yù)熱器性能參數(shù)

由于煙氣中含有0.01%的SO2，8.84%水蒸氣，SO2轉(zhuǎn)化SO2轉(zhuǎn)化率按3%計(jì)算，按照荷蘭A.G.okkes方程計(jì)算得出，酸露點(diǎn)溫度為122℃，為了防止酸露點(diǎn)腐蝕低溫省煤器，低溫省煤器采用自預(yù)熱式省煤器，將給水溫度從104℃提高到135℃，徹底避免低溫區(qū)省煤器受熱面管子露點(diǎn)腐蝕，由于管子壁溫是和傳熱系數(shù)大的接觸流體溫度相近，而水的傳熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于煙氣。

1.3 結(jié)構(gòu)布置

余熱鍋爐各受熱面均采用翅片蛇行管結(jié)構(gòu)，順排布置，用翅片管做換熱元件，大量增加了受熱面積，從而減小了過熱器和省煤器的體積，降低流動(dòng)阻力。由于脫硝工藝采用SCR 脫硝方式，要求進(jìn)SCR脫硝反應(yīng)器的煙氣溫度在300～400℃范圍內(nèi)，此溫度恰好在低溫過熱器（上）和低溫過熱器（下）模塊之間，因此脫硝噴氨設(shè)備安裝于此位置。

為了安裝方便，保證設(shè)備質(zhì)量，設(shè)備采用模塊化結(jié)構(gòu)。各受熱面換熱管束與集箱的焊接、拍片及水壓試驗(yàn)均在制造廠組裝完成，運(yùn)至安裝現(xiàn)場吊裝就位（支撐在余熱鍋爐鋼結(jié)構(gòu)上）后，只需用煙道將其連接。其中高溫過熱器（一個(gè)模塊）采用內(nèi)保溫，襯里結(jié)構(gòu)；低溫過熱器（上）（一個(gè)模塊）、噴氨模塊、脫硝反應(yīng)器（兩個(gè)模塊）、低溫過熱器（下）（一個(gè)模塊）、低壓過熱器與高溫省煤器（共一個(gè)模塊）和低溫省煤器（二個(gè)模塊）采用外保溫。

脫硫和除塵采用WGS技術(shù)，布置在余熱鍋爐尾部，160℃排煙溫度經(jīng)過脫硫和除塵后經(jīng)煙囪排放，脫硫裝置分為濕法洗滌和廢液處理（PTU）兩部分，其中濕法洗滌部分，利用洗滌液將催化煙氣中的硫化物脫除，同時(shí)洗滌催化煙氣中的粉塵顆粒，廢液處理部分將催化劑顆粒經(jīng)壓濾脫出，并將廢液氧化，保證外排煙氣中硫化物和粉塵各項(xiàng)指標(biāo)合格。

1.4 吹灰器布置

鍋爐積灰是影響鍋爐性能的重要原因之一，所以用吹灰器清灰是保證鍋爐正常高效運(yùn)行重要措施之一。根據(jù)本公司七十余套催化裝置新建或改造余熱鍋爐成功經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本次改造后余熱鍋爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，高溫過熱器和低溫過熱器（上）采用并聯(lián)式脈沖激波吹灰器進(jìn)行吹灰，其中高溫過熱器布置8臺(tái)激波吹灰器，低溫過熱器（上）布置6臺(tái)激波吹灰器，脫硝反應(yīng)器采用耙式蒸汽吹灰器和聲波吹灰器混合吹灰，每個(gè)脫硝反應(yīng)模塊布置2臺(tái)耙式蒸汽吹灰器和4臺(tái)聲波吹灰器，脫硝反應(yīng)器以下模塊采用脈沖激波配合耙式蒸汽吹灰器。低溫過熱器（下）和省煤器每個(gè)受熱面模塊各布置2臺(tái)耙式吹灰器和6臺(tái)激波吹灰器。

本次改造余熱鍋爐一共布置38臺(tái)激波吹灰器，12臺(tái)耙式蒸汽吹灰器，8臺(tái)聲波吹灰器。12臺(tái)耙式蒸汽吹灰器共用一套就地控制柜，定期吹灰。8臺(tái)聲波吹灰器共用一套就地控制柜，定期吹灰。38臺(tái)激波吹灰器采用一套就地控制柜PLC控制，定時(shí)吹灰。三種吹灰器相互協(xié)作，各自定期吹灰，確保有效清除受熱面表面灰垢。

2 改造效果

在2014年大檢修期間對(duì)新增余熱鍋爐進(jìn)行了安裝，施工周期2個(gè)月，在催化裂化裝置正常開車，新增余熱鍋爐投運(yùn)后，催化裂化裝置產(chǎn)生的中壓飽和蒸汽全部進(jìn)入余熱鍋爐過熱，催化裂化裝置完全再生煙氣（約224940Nm3/h）全部經(jīng)過余熱鍋爐放熱，催化裂化裝置產(chǎn)1.25MPa低壓飽和蒸汽（10t/h）進(jìn)新增余熱鍋爐低壓過熱器過熱。改造后裝置上水溫度提高到180℃，催化裂化裝置比原來多產(chǎn)5.7t/h中壓飽和蒸汽，中壓過熱蒸汽按250元/t計(jì)算，一年8400h可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益1197萬元。10t/h低壓過熱蒸汽按180元/t計(jì)算，一年8400h可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益1512萬元。綜上所述，年產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益2709萬元。

3 結(jié)語

該石化公司對(duì)催化裂化裝置尾部余熱回收進(jìn)行改造后，將排煙溫度由240℃降到160℃，提高了裝置效率，為催化裂化裝置增設(shè)煙氣脫硝脫硫、脫顆粒物的設(shè)施提供了條件。煙氣脫硝脫硫、脫顆粒物的設(shè)施投運(yùn)后重油催化裂化外排煙氣中二氧化硫、氮氧化物、顆粒物的濃度分別降至200mg/Nm3（dry）、200mg/Nm3（dry）和50mg/Nm3（dry）以下，每年減少二氧化硫排放約510噸，氮氧化物排放約275噸，減少顆粒物排放量約220噸，催化裂化裝置煙氣中各污染物達(dá)標(biāo)排放。不僅解決了長期困擾公司環(huán)境污染治理的難題，使主要污染物實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，為改善當(dāng)?shù)氐目諝赓|(zhì)量，增進(jìn)企地關(guān)系和諧發(fā)展有著十分重要的意義，具有良好的社會(huì)效益。

［1］楊飏.氮氧化物減排技術(shù)與脫硝工程［M］.冶金工業(yè)出版社，2007-01-01.

［2］楊飏.二氧化硫減排技術(shù)與煙氣脫硫工程.冶金工業(yè)出版社， 2004-1-1.

［3］大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)［S］. GB 16297-2015.

［4］石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)［S］. GB 31570-2015.

［5］ 馮俊凱.鍋爐原理及計(jì)算［M］.科學(xué)出版社，2003-07-01.