孫松華 董偉鋼 王韜懿

1 浙江省紹興生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心 2 紹興市柯橋區(qū)環(huán)境保護監(jiān)測站

1 改造項目與石化裝置

1.1 項目概況

本文以某煉油化工廠進行的80萬t/a催化裂化裝置優(yōu)化改造項目為例進行研究。該催化裂化裝置設(shè)置2臺L型余熱鍋爐，型號為BQ131/580-64.8-3.82/450，設(shè)備本體由國外采購并于2010年組裝使用。在設(shè)備改造前對其進行運行指標檢測，得到進入設(shè)備的催化再生煙氣流量約為131000m3/h，煙氣溫度可達580℃，運行過程中鍋爐共輸出3.82MPa，溫度在450℃的過熱蒸汽量約為64.8t/h，其中由鍋爐運行過程所產(chǎn)生的蒸汽量可達9.8t/h，引入主裝置的飽和蒸汽量約為55t/h，余熱鍋爐排煙口處的溫度約為150℃，催化裂化裝置的低溫省煤器水溫為121℃。該改造設(shè)備的中壓過熱蒸汽系統(tǒng)主要由油漿蒸發(fā)器、余熱鍋爐以及取熱器所組成。而該系統(tǒng)下的余熱鍋爐則由高低溫省煤器、燃燒室、入口煙道、過熱器以及對流蒸發(fā)器等功能件組成。

1.2 設(shè)備問題

設(shè)備的受熱面存在積灰問題。由于該設(shè)備每層僅布置4臺吹灰器，同時，受設(shè)備組裝框架的影響，在吹灰器正常工作時，絕大多數(shù)能量均會被吊梁所截取，因此設(shè)備正常工作狀態(tài)下無法達到額定吹灰效果，進而造成積灰無法吹散，造成余熱鍋爐過熱蒸汽溫度的偏低問題。

余熱鍋爐集箱罩密封泄漏情況。案例設(shè)備在運行過程中存在明顯的煙氣泄漏問題，泄漏區(qū)域主要集中在集箱密封罩殼、蒸發(fā)器以及過熱器等位置。并且因其密封出現(xiàn)問題，導(dǎo)致泄漏區(qū)域附近設(shè)備已出現(xiàn)腐蝕和損壞，因此煙氣實際泄漏情況逐漸增加。

鍋爐的受熱面通風(fēng)梁存在膨脹節(jié)腐蝕嚴重的問題。造成該問題的主要原因在于多數(shù)設(shè)備裸露在設(shè)備外面，而壁面的實際溫度偏低，從而造成煙氣冷凝腐蝕設(shè)備通風(fēng)梁膨脹節(jié)。

鍋爐尾部的局部護板存在低溫腐蝕問題。因鍋爐尾部的煙道護板設(shè)計為內(nèi)襯型的結(jié)構(gòu)，因此護板的壁溫相對較低，受溫差問題影響襯里會不可避免的出現(xiàn)裂紋，進而造成護板內(nèi)壁與煙氣接觸部分會出現(xiàn)煙氣冷凝現(xiàn)象。催化裝置產(chǎn)生煙氣經(jīng)過冷凝后將會形成酸液腐蝕護板，并且會順著護板結(jié)構(gòu)向下流動，最后流動到煙道底部導(dǎo)致尾部護板和局部煙道的低溫腐蝕。

2 節(jié)能環(huán)保改造方案

2.1 設(shè)備改為三組省煤器

將設(shè)備原為二組省煤器改為三組省煤器，以此方式增加設(shè)備的受熱面積并降低排煙的溫度。替換省煤器均使用蛇形翅片管的設(shè)計結(jié)構(gòu)，其管束將使用順列布置，并實現(xiàn)與翅片密度的合理設(shè)計。因催化裝置運行過程中所排出的高溫?zé)煔庵写嬖谝欢康拇呋瘎┓蹓m，因此可通過配合鍋爐定期吹灰的方式解決管束積灰的問題。

2.2 在原臥式省煤器區(qū)域新增鋼構(gòu)

通過在原臥式省煤器區(qū)域新增鋼構(gòu)設(shè)計將煙氣從蒸發(fā)器出口處引出，然后引導(dǎo)其進入新立鋼構(gòu)。在鋼構(gòu)處由下至上安裝三組省煤器以及兩個SCR煙氣脫硝設(shè)備，最后引導(dǎo)煙氣進入除塵單元。同時將該設(shè)備的省煤器改為垂直狀態(tài)后，入口煙氣可實現(xiàn)由上至下流動，可降低管束積灰的增長速率，即從結(jié)構(gòu)上解決安裝方式不合理造成的積灰問題。

2.3 增加設(shè)備給水預(yù)熱器的受熱面積

增加設(shè)備給水預(yù)熱器的受熱面積，提升省煤器進水溫度（提高至135℃），以消除冷凝腐蝕隱患，同時應(yīng)當(dāng)使溫度點煙氣含硫量而上下調(diào)整，以期確保鍋爐的熱效率。

2.4 確保不會發(fā)生煙氣泄露問題

當(dāng)在原設(shè)備基礎(chǔ)上增加除塵單元與脫硝設(shè)備后，其煙氣的引流阻力將升高至2kPa，經(jīng)過試運行的計算得出原補燃風(fēng)機的功率可滿足阻力升高后的相關(guān)要求。但為保障煙氣流通的效率，將對原燃燒室、蒸發(fā)器以及煙道等功能區(qū)進行改造，即使用圓形標準法蘭結(jié)構(gòu)替換所有方形檢查門孔。

2.5 使用膨脹波密封焊接結(jié)構(gòu)

使用膨脹波密封焊接結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對對流蒸發(fā)器管口以及上下汽包的密封，以期提高設(shè)備余熱鍋爐的使用壽命。

2.6 更換燃燒室頂部防爆門

使用水封式防爆門將燃燒室頂部的重力式防爆門進行替換。該方案的設(shè)計原因在于水封式結(jié)構(gòu)與重力式結(jié)構(gòu)相比具有更高的安全性和密封性，產(chǎn)生動作后可實現(xiàn)自動復(fù)位，更貼合正壓鍋爐的工作需要。

2.7 更換激波吹灰器

更換激波吹灰器，在催化裝置的吹灰系統(tǒng)中設(shè)置反吹風(fēng)系統(tǒng)，防止在吹灰器出現(xiàn)故障停止工作時，還能繼續(xù)保持吹灰器管路的微正壓狀態(tài)，同時防止催化煙氣出現(xiàn)倒灌而產(chǎn)生的冷凝腐蝕吹灰系統(tǒng)的現(xiàn)象。

3 改造效果

經(jīng)過改造的催化裝置余熱鍋爐，在試運行過程中余熱鍋爐的中壓過熱蒸汽出口溫度約為410℃（蒸汽量280t/h），與改造前相比提高30℃，改造后催化裝置的余熱鍋爐運行參數(shù)如表1所示。

表1 檢修后余熱鍋爐運行參數(shù)

因過熱蒸汽的品質(zhì)得到提升，所以改造后的背壓汽輪機組對蒸汽的需求量將下降約5%左右，由此每年可減少367.82萬元的節(jié)能經(jīng)費。同時，因改造前設(shè)備存在較為嚴重的積灰問題，每臺CO余熱鍋爐每年都需要停爐進行清灰工作，在此期間約100t/h的中壓飽和蒸汽需要存儲在低壓蒸汽管網(wǎng)中，并需要放空約48%的CO煙氣，所以會浪費中壓過熱蒸汽約為40t/h，經(jīng)過上述設(shè)計改造后的吹灰器系統(tǒng)可避免停機維護問題，由此可避免停爐帶來的經(jīng)濟損失。

另外，改造后催化設(shè)備余熱鍋爐的排煙溫度可下降15～20℃，每臺余熱鍋爐可多產(chǎn)過熱蒸汽約3.8t/h，每年可產(chǎn)生經(jīng)濟效益為1331.42萬元。

綜上，案例企業(yè)本次催化設(shè)備余熱鍋爐的改造項目完成后，可實現(xiàn)每年節(jié)約經(jīng)費1995.84萬元，產(chǎn)生的投資回報率高達207.8%。

4 結(jié)語

本文借助實際案例對石油化工企業(yè)的催化裝置余熱鍋爐進行改造設(shè)計，通過調(diào)整設(shè)備安裝方向、增加設(shè)備以及加固設(shè)備等方式，解決案例設(shè)備常見的使用問題。從試運行設(shè)備所表現(xiàn)出的改造結(jié)果可知，本次改造方案設(shè)計具有較高的實用性與科學(xué)性，能夠在解決設(shè)備能耗與損耗問題的同時，提高產(chǎn)能與經(jīng)濟效益，達到節(jié)能降耗的目的。