宋宇（大慶油田有限責(zé)任公司儲(chǔ)運(yùn)銷售分公司）

蒸汽鍋爐尾氣除塵降溫節(jié)能措施研究

宋宇（大慶油田有限責(zé)任公司儲(chǔ)運(yùn)銷售分公司）

針對(duì)儲(chǔ)油罐機(jī)械清洗作業(yè)中使用的移動(dòng)式蒸汽鍋爐尾氣除塵降溫效果不佳，能源浪費(fèi)嚴(yán)重的問(wèn)題，制定了應(yīng)對(duì)措施，并開展了大量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。通過(guò)有效擴(kuò)大換熱面積、改變換熱方式的方法，在箱體外側(cè)添加利用重力除塵原理的水幕除塵裝置，簡(jiǎn)化氮熱一體化冷卻裝置箱體結(jié)構(gòu)，自制清掃除塵裝置，達(dá)到了鍋爐尾氣降溫、除塵的預(yù)期目的，熱能利用率提升了20%以上。

移動(dòng)式蒸汽鍋爐；尾氣；循環(huán)冷卻裝置；除塵降溫；措施

1 清罐作業(yè)中存在的問(wèn)題

儲(chǔ)油罐機(jī)械清洗作業(yè)中不僅需要充足的熱能，而且需要大量的惰性氣體。氮熱一體化裝置是儲(chǔ)油罐機(jī)械清洗作業(yè)一個(gè)非常重要的組件，可以有效解決機(jī)械清罐作業(yè)中氮?dú)獾闹迫『蜔崮艿墓┙o問(wèn)題[1]。然而清罐作業(yè)中由于蒸汽鍋爐所產(chǎn)出的惰性氣體溫度非常高，如直接注入到被清洗油罐中：一是對(duì)罐體密封會(huì)造成很大的損害；二是容易造成罐內(nèi)可燃?xì)怏w閃爆。因此，必須經(jīng)由循環(huán)冷卻裝置冷卻后才可注入被清洗油罐中，但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用及觀察，發(fā)現(xiàn)該循環(huán)冷卻裝置存在很多弊端：

1）裝置內(nèi)冷卻水循環(huán)流通面積窄小，冷卻速度慢，換熱效率差。

2）裝置內(nèi)經(jīng)常存有大量的鍋爐冷凝水，而且沒(méi)有排污口，導(dǎo)致箱體內(nèi)滋生大量廢水無(wú)法排放。

3）由于進(jìn)入到冷卻裝置內(nèi)的鍋爐尾氣溫度非常高，而且伴有大量的煙塵，沉落至箱底后容易對(duì)箱體造成腐蝕，導(dǎo)致箱體穿孔現(xiàn)象頻繁發(fā)生。

4）維修箱體而延誤施工工期。每次箱體腐蝕嚴(yán)重而進(jìn)行維修時(shí)，由于施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)不允許動(dòng)火，而必須將整個(gè)冷卻裝置拆下，用吊車將裝置移送至施工現(xiàn)場(chǎng)以外才能進(jìn)行維修工作；而每次維修箱體至少需要5 d時(shí)間，如果請(qǐng)廠家過(guò)來(lái)維修，可能還需要更長(zhǎng)的時(shí)間。

2 應(yīng)對(duì)措施

針對(duì)上述問(wèn)題，制定了一系列應(yīng)對(duì)措施，并開展了大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，解決原本換熱面積小、換熱效率差，鍋爐廢水無(wú)法排放，箱體腐蝕嚴(yán)重，煙塵清理難的問(wèn)題，從而使得惰性氣體能夠在及時(shí)、快速的降溫后，注入到被清洗油罐中，以保證清罐作業(yè)能夠快速、安全、順利地進(jìn)行。

1）有效擴(kuò)大換熱面積，改變換熱方式，以提高換熱效率。原冷卻裝置箱體面積為2500 mm× 500 mm×600 mm，內(nèi)設(shè)U型盤管，管徑僅為1 in（1 in=25.4 mm）左右，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用冷卻水在盤管內(nèi)流動(dòng)、氣體注入箱內(nèi)的方式進(jìn)行循環(huán)換熱，造成冷卻水循環(huán)流通面積窄小、散熱面積小、換熱效率差的問(wèn)題。現(xiàn)將其改為直徑500 mm、長(zhǎng)2500 mm的圓柱形箱體，內(nèi)設(shè)的盤管改為3 in的直流管，管徑擴(kuò)至原本的3倍，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。另外，改變了原有的換熱方式，采用氣體注入至管內(nèi)、冷卻水在箱內(nèi)循環(huán)流動(dòng)的方式進(jìn)行換熱。這一變動(dòng)有效擴(kuò)大了冷卻水的循環(huán)面積，換熱效率得到顯著提升，而且經(jīng)過(guò)充分換熱后，溫度一般會(huì)降低至50～60℃左右。

2）在箱體外側(cè)添加利用重力除塵原理的水幕除塵裝置（圖1），清除鍋爐尾氣中顆粒較大的雜質(zhì)，減輕腐蝕現(xiàn)象發(fā)生的同時(shí)還可起到給鍋爐尾氣降溫的作用。

將水幕除塵裝置與冷卻裝置箱體的進(jìn)口處連接，將氣體先注入到水幕裝置，氣體途經(jīng)處加設(shè)水幕噴射口，對(duì)氣體進(jìn)行噴淋；利用重力除塵原理，氣體中顆粒較大的雜質(zhì)、煙塵可伴隨水流沉至裝置底部并排出。這樣不但清除了尾氣中的大量顆粒性雜質(zhì)，還可對(duì)氣體起到降溫的作用。

圖1 水幕裝置示意圖

3）簡(jiǎn)化氮熱一體化冷卻裝置箱體結(jié)構(gòu)，自制清掃除塵裝置，以保證能夠隨時(shí)掌握箱體內(nèi)狀況，進(jìn)行快速清掃。

以往使用的冷卻裝置只是在箱體表面上設(shè)置了兩個(gè)很小的開口，由于箱體內(nèi)盤管都是U型管排列，因此視覺(jué)范圍很差，清掃起來(lái)有很多盲點(diǎn)。在箱體腐蝕嚴(yán)重的情況下，還必須要停止清洗作業(yè)，進(jìn)行維修。因受到施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)不允許動(dòng)火的限制，還須將整個(gè)冷卻裝置拆下，用吊車將其移送至施工現(xiàn)場(chǎng)外才能進(jìn)行維修。這樣不但耗時(shí)耗力，而且嚴(yán)重影響清罐作業(yè)的施工工期。裝置（圖2、圖3）改造后，箱體內(nèi)U型管變?yōu)橹绷鞴?，箱體整體為圓柱形，簡(jiǎn)化了內(nèi)部結(jié)構(gòu)；而且在箱體兩側(cè)都增設(shè)了快開盲板，大小與箱體一致，在不使用工具的情況下，1～2 min即可打開，打開后箱體狀況全部看到，操作人員可定期對(duì)其進(jìn)行檢查。當(dāng)管內(nèi)沉積物多時(shí)，可使用自制的鋼刷連接至電鉆對(duì)管內(nèi)進(jìn)行快速清掃，之后再使用高壓水對(duì)管內(nèi)進(jìn)行沖洗，只需2 h即可完成清掃工作，而且無(wú)需動(dòng)火，隨即便可恢復(fù)清罐作業(yè)。方法簡(jiǎn)便易于維護(hù)，并且有效解決了原裝置在清掃、維修上所遇到的難題。

圖2 冷卻裝置正面示意圖

圖3 冷卻裝置側(cè)面示意圖

3 應(yīng)用效果

鍋爐尾氣降溫除塵的改造措施已成功應(yīng)用到兩套機(jī)械清罐設(shè)備當(dāng)中，這兩套機(jī)械清罐設(shè)備已經(jīng)在五廠杏五一聯(lián)、五二聯(lián)、四廠杏三聯(lián)、六廠喇二聯(lián)、北油庫(kù)，以及管道局林源站、太陽(yáng)升站等地順利完成了清罐作業(yè)。實(shí)踐證明，該措施可以有效防止尾氣中的粉塵污染大氣和土壤，冷凝水污染環(huán)境，粉塵對(duì)氣體檢測(cè)儀探頭造成傷害從而進(jìn)行更換及檢定頻率。同時(shí)，鍋爐排煙溫度由原來(lái)的300℃左右降至現(xiàn)在的50～60℃，不僅防止尾氣溫度過(guò)高對(duì)傳送設(shè)備及材料造成損壞，減少檢修及保養(yǎng)頻率，而且可將鍋爐尾氣回收熱量用來(lái)給鍋爐軟化水進(jìn)行加熱，軟化水的溫度由20℃提升為60℃左右。據(jù)統(tǒng)計(jì)，鍋爐熱能利用率提升了20%以上，節(jié)能效果明顯。

4 結(jié)論

針對(duì)儲(chǔ)油罐機(jī)械清洗作業(yè)鍋爐尾氣處理效果不好，能源浪費(fèi)嚴(yán)重的問(wèn)題，采取了一系列應(yīng)對(duì)措施，其節(jié)能效果明顯，達(dá)到了鍋爐尾氣降溫、除塵的預(yù)期目的。這有效避免了以往經(jīng)常因箱體腐蝕而造成的穿孔現(xiàn)象，節(jié)約了大量的維修費(fèi)用、維修時(shí)間，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了現(xiàn)場(chǎng)施工的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步保障了儲(chǔ)油罐機(jī)械清洗作業(yè)的安全性，同時(shí)也可以在同類移動(dòng)式鍋爐中推廣應(yīng)用。

[1]陳海.移動(dòng)式氮熱一體化裝置在機(jī)械清罐中的應(yīng)用[J].中國(guó)化工貿(mào)易，2015（34）：70-71.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.02.008

2016-11-28

（編輯 李發(fā)榮）

宋宇：2009年畢業(yè)于東北石油大學(xué)（油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)），現(xiàn)從事科技節(jié)能管理工作，E-mail：dqsongyu@petrochina.com. cn，地址：黑龍江省大慶市薩爾圖區(qū)奔二村大慶油田儲(chǔ)運(yùn)銷售分公司技術(shù)服務(wù)中心，163453。