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        DCC 裝置外取熱器泄漏原因分析與操作探討

        2024-04-17 05:04:56劉濤宋海鵬
        化工管理 2024年9期
        關(guān)鍵詞:熱器汽包管束

        劉濤,宋海鵬

        (中海石油寧波大榭石化有限公司,浙江 寧波 315812)

        1 外取熱器裝置介紹

        外取熱器是DCC 裝置能量回收的重要設(shè)備,其作用主要表現(xiàn)在四個方面:一是從高溫催化劑中取走多余的熱量,維持反應(yīng)再生系統(tǒng)的熱量平衡,防止再生器超溫;二是利用再生系統(tǒng)多余熱量生產(chǎn)3.5 MPa中壓蒸汽,合理利用高溫?zé)嵩催_到節(jié)能降耗的目的;三是過熱1.0 MPa 低壓蒸汽可作為反應(yīng)器防焦蒸汽、汽提蒸汽使用;四是在中壓蒸汽管網(wǎng)壓力不足而外供蒸汽減少的情況下通過噴燃燒油等方式多產(chǎn)中壓蒸汽平衡管網(wǎng)壓力,保證中壓蒸汽的供應(yīng)。

        2 外取熱器工藝簡介

        DCC 裝置設(shè)有一臺下流式外取熱器,高溫催化劑自再生器床層內(nèi)依靠重力自上而下流入外取熱器,外取熱器采用密相操作,在底部通入流化風(fēng)維持流化狀態(tài)。管束內(nèi)側(cè)走水和蒸汽,管束外側(cè)走高溫催化劑,高溫催化劑和取熱管束進行逆流傳熱后進入燒焦罐下部[2]。外取熱所產(chǎn)蒸汽過熱后與外管網(wǎng)來的中壓蒸汽一起為富氣壓縮機提供所用蒸汽。外取熱器還設(shè)置過熱管束,將部分溫度為260 ℃的1.0 MPa 低壓蒸汽過熱至480 ℃,作為反應(yīng)器的防焦蒸汽和汽提蒸汽使用。外取熱器及其汽包的相關(guān)參數(shù)如表1 所示。

        表1 外取熱器相關(guān)參數(shù)

        3 外取熱器現(xiàn)狀

        DCC 裝置外取熱器自開工以來已運行三個周期。在第一個生產(chǎn)周期因原料性質(zhì)較輕,外取熱器長期處于不產(chǎn)汽狀態(tài),在第一次檢修期間對外取熱進行檢查未發(fā)現(xiàn)任何問題;第二個周期開工以來,原料性質(zhì)變重,外取熱器長期處于產(chǎn)汽狀態(tài),并且在蒸汽管網(wǎng)出現(xiàn)波動時,外取熱器短時間迅速增大產(chǎn)汽量平衡中壓蒸汽管網(wǎng)壓力,操作波動較大使得調(diào)整幅度較大,甚至有時處于滿負荷運行狀態(tài);在第二周期時,外取熱器筒體出現(xiàn)穿孔、催化劑泄漏現(xiàn)象,筒體出現(xiàn)多處熱點并貼板補強。

        停工檢修期間發(fā)現(xiàn)外取熱器大面積母材嚴重缺失,筒體局部減薄至3 mm(設(shè)計壁厚18 mm),管束吊出筒體后,進入內(nèi)部檢查發(fā)現(xiàn)外取熱器內(nèi)部襯里開裂嚴重,對筒體減薄部位的襯里進行拆除后,發(fā)現(xiàn)筒體器壁由于煙氣從開裂處進入襯里內(nèi)部形成渦流,而不斷磨損筒體,造成筒體減薄穿孔。磨損嚴重的筒體進行局部更換處理,更換后重新進行襯里施工。

        檢修完畢、裝置正常開工后外取熱器運行正常,原料性質(zhì)相對穩(wěn)定,兩器熱負荷基本維持平穩(wěn),燒焦罐溫度控制在670~690 ℃,再生密相溫度維持在690~710 ℃,外取熱汽包產(chǎn)汽量相對穩(wěn)定,長期維持在22.3 t/h 左右。在正常生產(chǎn)情況下,外取熱器運行狀態(tài)較好,產(chǎn)汽量波動不大,各個溫度點溫度分布比較均勻,如表2 所示。

        表2 產(chǎn)汽量及溫度(月均值)

        4 泄漏現(xiàn)象及原因分析

        4.1 外取熱器筒體或管束泄漏現(xiàn)象

        (1)外取熱器管束發(fā)生破裂,大量除氧水進入再生器,使再生器流化狀態(tài)變差,再生器密相床上部密度下降、下部密度上升,旋風(fēng)分離器壓降增大;大量除氧水會吸收大量的熱量,從而造成再生器密相床層溫度迅速下降。

        (2)除氧水進入再生器,高溫催化劑遇水后會發(fā)生較為劇烈的催化劑熱崩現(xiàn)象,導(dǎo)致催化劑中細粉含量增大,再生器催化劑跑損嚴重,三旋頂部粉塵含量迅速增大,煙機入口粉塵濃度增加,嚴重時可導(dǎo)致煙囪冒黃煙。在小型自動加料正常運行情況下,兩器總藏量沒有上升趨勢,甚至出現(xiàn)藏量下降現(xiàn)象。

        采用CCK8法檢測各組AGS細胞在不同時間點的增殖情況,如圖2所示,與NC組相比,在轉(zhuǎn)染后24 h時SI組AGS細胞增殖能力無明顯改變(P>0.05),在轉(zhuǎn)染后48 h和72 h時,AGS細胞增殖能力明顯受到抑制(P<0.01),各時間點NC組與C組AGS細胞增殖能力比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P >0.05)。

        (3)在外取熱汽包連排流量不變的情況下,汽包上水量與產(chǎn)汽量之差顯著增大,嚴重時汽包水位難以正常維持。中壓蒸汽大量泄漏至再生器,造成再生壓力迅速上升,兩器差壓增大,沉降器藏量上升、再生器藏量下降。

        (4)外取熱器筒體有細微穿孔,催化劑從穿孔處外泄,現(xiàn)場可明顯觀察到有白色催化劑粉末,器壁現(xiàn)場測溫檢查發(fā)現(xiàn)溫度明顯高于其他部位。

        在裝置正常生產(chǎn)期間未進行大幅度調(diào)整操作,出現(xiàn)以上現(xiàn)象可初步判斷為外取熱器筒體或管束發(fā)生泄漏。

        4.2 外取熱器泄漏的原因分析

        (1)外取熱器各處松動風(fēng)風(fēng)量不對稱會造成催化劑結(jié)塊,使部分管束取熱不均勻,導(dǎo)致管束局部過熱。在第二個運行周期開始之后,外取熱器上部和中部溫度正常,達到400~500 ℃,但是底部溫度持續(xù)較低,僅為50 ℃左右,并且通過調(diào)整增壓風(fēng)和外取熱滑閥都無法恢復(fù)正常,運行一段時間后恢復(fù)正常。

        (2)增壓風(fēng)的風(fēng)量配比不合適。外取熱器流化風(fēng)量過大或取熱負荷過大,導(dǎo)致催化劑循環(huán)量過大、流速過高,再加上高溫使管材硬度降低、催化劑不斷沖刷管材,使管束減薄、磨穿[3]。

        (3)管束底部和內(nèi)表面結(jié)垢。當除氧器、磷酸三鈉加注和排污處理系統(tǒng)不正常時,水的硬度過高,管束表面結(jié)垢而造成局部過熱,導(dǎo)致管束扭曲變形甚至破裂。

        (4)在加工重質(zhì)原料狀態(tài)下生焦量較大時,再生器溫度較高外取熱器產(chǎn)汽量較大,外取熱器一直高負荷運行。操作上頻繁大幅度調(diào)外取熱滑閥,增壓風(fēng)量會使外取熱負荷產(chǎn)生很大變化,管內(nèi)介質(zhì)的溫度、壓力、流量波動,對外取熱器產(chǎn)生很大沖擊。

        (5)外取熱器內(nèi)部襯里開裂嚴重,煙氣攜帶催化劑從裂縫進入外取熱器筒體器壁形成渦流,高溫催化劑長時間沖刷器壁,導(dǎo)致器壁減薄、出現(xiàn)溝壑狀槽坑,局部磨損嚴重部位會出現(xiàn)穿孔。

        5 外取熱器操作方法及優(yōu)化

        5.1 正常生產(chǎn)期間的操作

        (1)正常生產(chǎn)期間,外取熱器主要擔負著平衡再生器熱量的責(zé)任,由于在正常生產(chǎn)期間原料性質(zhì)相對穩(wěn)定,適當減少外取熱流化風(fēng)量可以減少高氣流攜帶催化劑造成的磨損,根據(jù)現(xiàn)在裝置運行情況,外取熱流化風(fēng)量控制在70~85 m3/h 左右即可滿足工藝需求,但也不能過小,避免出現(xiàn)外取熱器內(nèi)部流化不均勻而造成局部過熱或局部過冷的現(xiàn)象發(fā)生。

        (2)加強鍋爐水質(zhì)分析,明確磷酸三鈉加注量,嚴格控制鍋爐水pH 值為9~11、磷酸根含量為5~15 mg/L。若水系統(tǒng)控制不嚴,一旦有腐蝕產(chǎn)物隨汽包給水進入取熱管束內(nèi),并在工作條件下沉淀下來,輕則會形成堅硬的水垢,嚴重時會堵塞汽水循環(huán),并且產(chǎn)生垢下腐蝕。

        (3)平穩(wěn)操作,進料量要盡量維持平穩(wěn),避免油漿回?zé)挼拇蠓日{(diào)整,防止外取熱器取熱量的大幅度變化,保證外取熱流化風(fēng)和外取熱藏量的穩(wěn)定,以保證外取熱器流化效果的持續(xù)穩(wěn)定,運行中應(yīng)確保汽包液位平穩(wěn),嚴防汽包出現(xiàn)干鍋現(xiàn)象。

        (4)外取熱流化風(fēng)及外取熱下滑閥盡量保持不動,保持外取熱負荷穩(wěn)定,允許燒焦罐溫度在670~690 ℃之間波動。控制熱水循環(huán)泵P-101AB 流量穩(wěn)定,尤其在機泵切換過程中,防止流量大幅度波動引起外取熱汽包液位波動,進而觸發(fā)連鎖效應(yīng),致使外取熱器取熱負荷產(chǎn)生急劇變化。

        (5)外部器壁有耐高溫防腐變色漆,巡檢期間應(yīng)對器壁變色漆進行觀察,班組每周一次測溫,管理人員每個月一次進行熱成像,維保單位每季度一次定點測厚。若發(fā)現(xiàn)變色漆變色或溫度超過設(shè)計溫度,應(yīng)對變色部位重點監(jiān)測,若器壁測厚出現(xiàn)減薄,應(yīng)及時進行貼板補強。

        5.2 工況變化的操作

        原料性質(zhì)短時間內(nèi)突然變重,加氫裝置停工消缺造成加氫尾油供料減少、原料中常壓渣油比例增大,外裝置中壓蒸汽供量不足、短時間內(nèi)通過調(diào)整原料配比或噴燃燒油等方法加大本裝置蒸汽產(chǎn)量等特殊情況。在特殊情況下反應(yīng)生焦量增大,為保證再生器不超溫均需短時間內(nèi)迅速增大外取熱產(chǎn)汽量。特殊情況下為使反應(yīng)再生建立新的熱平衡,外取熱器的主要調(diào)整方法為迅速開大外取熱下滑閥和開大外取熱流化風(fēng)閥,其注意事項為:

        (1)當外取熱下滑閥開大后,再生催化劑通過外取熱斜管進入燒焦罐的量增大,造成再生器燒焦罐藏量波動,為保證再生器燒焦罐藏量穩(wěn)定,應(yīng)適當關(guān)小兩個再生外循環(huán)滑閥。

        (2)外取熱流化風(fēng)增大、使增壓機負荷增加時,應(yīng)及時關(guān)小增壓風(fēng)、燒焦罐的調(diào)節(jié)閥,控制增壓機出口風(fēng)量在145 m3/h,并關(guān)注增壓機電流變化,防止超電流。

        (3)產(chǎn)汽量迅速增大對汽水系統(tǒng)造成沖擊,相對應(yīng)的汽包上水量也迅速增大,此時應(yīng)注意鍋爐給水泵出口壓力,壓力低時關(guān)小泵出口返回閥,控制給水泵出口壓力為5.9 MPa。當鍋爐給水泵出口壓力低于5.4 MPa 時備泵自啟,容易造成鍋爐給水系統(tǒng)壓力迅速上升、余熱鍋爐省煤段安全閥起跳的惡性事故。

        (4)汽包上水量增加時,除氧水進入除氧器的量也相應(yīng)增大,及時開大除氧器加熱蒸汽調(diào)節(jié)閥,控制除氧器壓力為0.2 MPa,保證除氧效果。當除氧器蒸汽調(diào)節(jié)閥開大、蒸汽量仍較低時,應(yīng)聯(lián)系外操開大蒸汽調(diào)節(jié)閥副線閥。

        (5)產(chǎn)汽量上升后,進入余鍋過熱段的飽和中壓蒸汽量增大,應(yīng)及時關(guān)小余鍋過熱段出口減溫減壓器給水閥和余鍋過熱段旁路閥,控制過熱蒸汽溫度在400~420 ℃之間。過熱蒸汽產(chǎn)量增大后,余熱鍋爐過熱段取出熱量較多,造成余鍋省煤段和余鍋出口煙氣溫度降低,易造成露點腐蝕,應(yīng)加強巡檢。

        5.3 外取熱器事故狀態(tài)

        當發(fā)生外取熱管束泄漏時,則切除泄漏管束繼續(xù)生產(chǎn),若外取熱汽包發(fā)生嚴重爆管事件,裝置應(yīng)全面停工處理。當發(fā)生外取熱器筒體穿孔泄漏,應(yīng)及時進行貼板補強處理,防止穿孔點擴大,若外取熱器筒體大量泄漏、人員無法上前處置時,裝置應(yīng)全面停工處理。

        6 結(jié)語

        通過對DCC 裝置外取熱筒體泄漏及管束泄漏的現(xiàn)象、原因等方面的分析,發(fā)現(xiàn)外取熱器泄漏會對裝置造成巨大影響,外取熱器的運行方式及平穩(wěn)操作都密切影響著裝置的正常生產(chǎn),嚴重時會導(dǎo)致裝置全面停工,影響整體效益。在生產(chǎn)中也應(yīng)加強對各項指標的監(jiān)控、巡檢,并及時發(fā)現(xiàn)異常,快速處理避免事故擴大。在設(shè)備進行新投和使用過程中,應(yīng)嚴格按照操作規(guī)程規(guī)范操作,保障裝置整體運行平穩(wěn),從而實現(xiàn)裝置的長周期運行。

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