王 慧 謝海峰 李 強 李 旺

(中海油惠州石化有限公司，廣東惠州 516086)

中海油惠州石化有限公司(以下簡稱惠州石化)4.8 Mt/a催化裂化裝置是由中國石化工程建設(shè)有限公司設(shè)計并于2017年9月建成開車。反應(yīng)提升管采用中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院開發(fā)的多產(chǎn)異構(gòu)烷烴、催化裂化汽油改質(zhì)降烯烴技術(shù)(MIP)工藝方案，再生器采用重疊式兩段不完全再生技術(shù)。熱工系統(tǒng)設(shè)計兩臺燃燒式CO余熱鍋爐，正常工況下共產(chǎn)生4.1 MPa、420 ℃過熱蒸汽約380 t/h，CO余熱鍋爐省煤段為各汽包預(yù)熱給水，給水溫度由143 ℃左右預(yù)熱至約205 ℃，余熱鍋爐排煙溫度約166 ℃。

2018年6月開始，該裝置省煤器返回除氧器管線頻繁出現(xiàn)泄漏，影響裝置的安全生產(chǎn)。

1 管線泄漏原因分析

惠州石化4.8 Mt/a催化裂化裝置設(shè)計3臺除氧水泵，設(shè)計工況下為兩開一備操作。裝置開工后發(fā)現(xiàn)，在兩臺泵同時投用的情況下，泵出口壓力超過7 MPa，過高的運行壓力造成水汽系統(tǒng)漏點增加，不利于裝置的長周期運行。為了控制除氧水泵出口壓力在6 MPa左右，裝置投用了除氧水泵出口經(jīng)省煤器后返回除氧器的流程，通過該管線上的閘閥控制除氧水泵出口壓力在合理范圍內(nèi)。經(jīng)省煤器加熱后溫度約200 ℃、壓力約6 MPa的除氧水返回操作壓力為0.3 MPa的除氧器。由于水在0.3 MPa壓力下的飽和溫度約為133 ℃，溫度高達200 ℃的除氧水在節(jié)流閘閥后部分汽化成氣體，形成汽液兩相共存的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為閃蒸。閃蒸造成汽液兩相流，氣體和液體同時流過下游管道，大量氣泡在管線內(nèi)因碰撞或壓力變化而發(fā)生破裂，猛烈沖擊管線，對管線造成嚴重損害[1-2]。

2 解決管線汽蝕問題的方案比選

為解決省煤器返回除氧器管線汽蝕問題，惠州石化討論了以下幾種方案。

(1)切削葉輪。該方案可在節(jié)省機泵耗電量的同時達到解決管線汽蝕的目的，但該方案為不可逆操作，需慎重選擇切削量。

(2)增上變頻。該方案同樣可在節(jié)省機泵耗電量的同時達到解決管線汽蝕的目的，但投資較大，且在800 kW級電機上的工業(yè)應(yīng)用實例較少。

(3)增上省煤器返回除氧器與除氧器上水的換熱器。將省煤器返回除氧器的除氧水冷卻至除氧器的飽和溫度以下，形成純液相流動，避免閃蒸，以減緩管線汽蝕問題。該方案不但投資較大，且在裝置正常運行期間無法實施，也無法根本解決管線汽蝕問題。

(4)增上除氧水泵出口返除氧器的回流線，利用回流線上的控制閥或閘閥控制流量。該方案投資較小，但同樣無法在裝置正常運行期間實施。

鑒于解決泄漏問題的急迫性，加上投資費用、平穩(wěn)生產(chǎn)的考量，最終選擇了除氧水泵葉輪切削的方案。

3 葉輪切削的實踐

由于惠州石化4.8 Mt/a催化裂化裝置有3臺除氧水泵，為保持生產(chǎn)調(diào)整的靈活性，同時為避免切削過度對裝置生產(chǎn)造成負面影響，決定分批次對其中兩臺泵的葉輪進行切削。

3.1 葉輪實際切削結(jié)果

切削前后的除氧水泵參數(shù)見表1。

表1 除氧水泵葉輪切削前后參數(shù)

3.2 效果評估

兩臺葉輪切削后的除氧水泵分兩次投用，投用前后的操作參數(shù)變化見表2。由于兩臺泵切削的時間相隔較長，泵1葉輪切削后和泵2葉輪切削前的工況相差較大。

表2 除氧水泵葉輪切削后操作參數(shù)變化

注：未切割葉輪的除氧水泵為泵3，泵2葉輪切削前的數(shù)據(jù)為泵3和葉輪切割后的泵1同時運行的數(shù)據(jù)，泵2葉輪切削后的數(shù)據(jù)為葉輪均已切削后的泵1和泵2同時運行的數(shù)據(jù)。

從表2可見:除氧水泵葉輪切削后，除氧器回水量降低，兩臺泵均切削后，除氧器自省煤器的回水量已降至0，即管線停用，徹底解決了管線汽蝕問題。但在解決管線汽蝕問題的同時，也帶來了操作費用增加的問題。如表2中數(shù)據(jù)所示，除氧水泵葉輪切削后，除氧水泵耗電量降低，但同時鍋爐排煙溫度升高。這兩項變化對操作費用的影響核算結(jié)果見表3[3]。

從表3中數(shù)據(jù)可見：除氧水泵葉輪切削后，未回收的煙氣余熱比機泵節(jié)省的電耗要多，每年裝置操作費用增加約78萬元。

表3 除氧水泵葉輪切削后操作費用變化

續(xù)表3

注：1)鍋爐排煙溫度變化已扣除爐膛溫度變化的影響；

2)電費按0.68元/kWh計算。

4 操作費用增加的對策

為了降低操作費用，盡可能多地回收煙氣余熱，惠州石化4.8 Mt/a催化裂化裝置通過降低除氧器水溫來回收這部分熱量。表4為降氧器水溫降低前后操作參數(shù)的變化。

表4 除氧器水溫降低前后操作參數(shù)變化

從表4中數(shù)據(jù)可見：除氧器水溫下降1.33 K后，省煤器出口水溫平均下降0.7 K，排煙溫度平均降低1.38 K(扣除爐膛溫度變化影響)，意味著除氧器水溫下降后，除氧水從省煤器取走的熱量增加。通過煙氣比熱核算，煙氣溫度下降1.38 K多回收的熱量，達905.625 MJ/h，折合電能251.56 kWh/h，一年節(jié)省操作費用143.69萬元。

雖然降低除氧器水溫能夠降低裝置操作費用，但除氧器水溫不能無限制降低，一方面要保證除氧器除氧效果，另一方面還需考慮設(shè)備長周期運行。最近兩次裝置煙氣露點溫度檢測值分別為138 ℃和132 ℃，為確保省煤器管壁最低溫度高于煙氣露點溫度5 K以上，進一步降低除氧器水溫的空間有限。

5 結(jié)論

(1)惠州石化4.8 Mt/a催化裂化裝置對除氧水泵葉輪進行切削，解決了省煤器返回除氧器管線的汽蝕問題。

(2)除氧水泵葉輪切削后，管線汽蝕問題得到解決，但每年操作費用增加約78萬元。

(3)裝置通過降低除氧器水溫，盡量多地回收煙氣余熱，以降低操作費用。除氧器水溫降低1.33 K，年操作費用節(jié)省143.69萬元。

(4)雖然降低除氧器水溫可以降低操作裝置操作費用，但需考慮設(shè)備長周期運行情況。