第一催化裝置余熱鍋爐改造方案

1、第一催化裝置余熱鍋爐改造方案王成富1 陳軍2 （1.齊魯石化勝利煉油設(shè)計(jì)院， 山東淄博 255434；2.江蘇中圣石化工程有限公司， 江蘇南京 210001）內(nèi)容摘要 通過對(duì)勝利煉油廠第一催化裂化裝置余熱鍋爐原有結(jié)構(gòu)的分析研究，提出了技術(shù)改造設(shè)計(jì)方案，給出了工藝計(jì)算結(jié)果，并對(duì)技術(shù)改造后可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析，對(duì)改造后取得的效益進(jìn)行了預(yù)測。關(guān) 鍵 詞 催化裂化裝置 余熱鍋爐 改造 效益齊魯石化勝利煉油廠第一催化裂化裝置余熱鍋爐原設(shè)計(jì)型號(hào)為SZ2725-39/400型，用于回收再生煙氣中的高溫余熱產(chǎn)生中壓蒸汽，同時(shí)過熱外來低壓（1.2MPa）蒸汽約16t/h。該余熱鍋爐自開工以來，因流通截面偏小

2、，煙氣流速偏高，阻力偏大，導(dǎo)致約一半煙氣直接經(jīng)旁路放空，原設(shè)計(jì)中壓蒸汽產(chǎn)量在20t/h左右，實(shí)際鍋爐產(chǎn)汽量只有10t/h，致使第一催化裂化裝置能耗增加，造成大量的能量浪費(fèi)。根據(jù)催化煙氣量計(jì)算，余熱鍋爐經(jīng)適當(dāng)改造后可達(dá)到產(chǎn)汽量20t/h，為降低裝置能耗，提高經(jīng)濟(jì)效益做出貢獻(xiàn)。1 工藝流程1.1 煙氣流程再生器來的約700左右的高溫?zé)煔猓?jīng)三級(jí)旋風(fēng)分離器凈化后送至煙機(jī)，做功后煙氣依次流經(jīng)余熱鍋爐過熱器、對(duì)流管束、省煤器和給水加熱器，溫度降至190左右后，排至煙囪后放空。1.2 汽水流程自除氧器來的104除氧水，經(jīng)過余熱鍋爐給水加熱器、省煤器，進(jìn)入汽包產(chǎn)生飽和中壓蒸汽，飽和蒸汽進(jìn)入中壓蒸汽過熱器與高

3、溫?zé)煔鈸Q熱后，產(chǎn)生3.82MPa中壓蒸汽。2 改造方案按照現(xiàn)有催化裝置再生煙氣參數(shù)和煙氣基本條件，針對(duì)余熱鍋爐原有設(shè)計(jì)參數(shù)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析、計(jì)算并找出問題的關(guān)鍵，使煙氣能量得到充分利用。原有的旁通煙道、余熱鍋爐出口與煙囪之間的煙道擋板、余熱鍋爐前的高溫電動(dòng)碟閥等仍保留，以節(jié)約改造投資。2.1 余熱鍋爐本體改造2.1.1 更換中壓蒸汽過熱器原有的蒸汽過熱器采用25×2.5蛇形管束，剛性差，固定方式亦不合理，在較大的煙氣流量（流速為22m/s）下，極易產(chǎn)生振動(dòng)，影響整個(gè)余熱鍋爐的運(yùn)行。改造時(shí)擬采用螺旋肋片管，更替原有的過熱器，其目的主要是在現(xiàn)有的場地條件下，加大煙氣的流通截面，減小煙氣流動(dòng)

4、阻力，同時(shí)，具有強(qiáng)化傳熱，縮小受熱面布置空間的效果。 2.1.2 更換中壓鍋爐的蒸發(fā)受熱面原余熱鍋爐蒸發(fā)受熱面采用雙鍋筒對(duì)流管束結(jié)構(gòu)，由于受熱面管子布置密積，煙氣流通截面小，煙氣流速大（煙速為22m/s），煙氣流動(dòng)阻力大。這種結(jié)構(gòu)用于水平煙道式余熱鍋爐，下鍋筒處極易堆灰，減小實(shí)際的傳熱面積，使鍋爐蒸發(fā)量達(dá)不到設(shè)計(jì)值。另外，該受熱面結(jié)構(gòu)需在現(xiàn)場進(jìn)行管子脹接或焊接，安裝工期長。改造擬采用螺旋肋片管替代光管結(jié)構(gòu)，且只設(shè)上鍋筒用于水循環(huán)和汽水分離。蒸發(fā)器分成多組，分別構(gòu)成多個(gè)獨(dú)立的循環(huán)回路，在制造廠內(nèi)組裝水壓試驗(yàn)后，可在現(xiàn)場進(jìn)行拼裝以縮短安裝工期。 2.1.3 更換原有的鍋筒原鍋筒已投用二十余年，且現(xiàn)

5、場不易開孔、熱處理，原有鍋筒不考慮利用，新鍋筒按改造后的蒸發(fā)量設(shè)計(jì)。安全附件及儀表（壓力表、安全閥、水位計(jì)）全部重新配置。2.1.4 抬高鍋爐支撐柱由于蒸發(fā)器采用新的結(jié)構(gòu)，經(jīng)計(jì)算，原有的鍋筒高度已不能滿足水循環(huán)的要求，需將鍋筒抬高，立柱需相應(yīng)加高。2.1.5 增加吹灰和清灰裝置再生煙氣為含塵氣體，容易在受熱面上形成積灰?？紤]到積灰對(duì)傳熱不利且增加煙氣的流動(dòng)阻力，甚至影響余熱鍋爐的正常運(yùn)行。因此，在余熱鍋爐的適當(dāng)位置設(shè)置吹灰器，且在煙道底部預(yù)留清灰漏斗。2.2 給水、加藥等系統(tǒng)動(dòng)改余熱鍋爐蒸發(fā)量增大后，鍋爐蒸汽、給水、加藥等管道進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。原磷酸鹽加藥系統(tǒng)更新為自動(dòng)加藥系統(tǒng)，以保證鍋爐產(chǎn)汽質(zhì)量

6、穩(wěn)定。3 主要技術(shù)參數(shù)3.1 煙氣參數(shù)3.1.1 煙氣成份（容積百分比）：N2=74.5%、CO2=12.45%、H2O=10.0%、O2=2.7%、 CO=0.25%、其它（SOX等）0.1%。3.1.2 進(jìn)口煙溫：設(shè)計(jì)溫度570， 校核溫度720。3.1.3 進(jìn)口煙氣流量：設(shè)計(jì)11×104Nm3/h，校核13×104Nm3/h。3.1.4 排煙溫度：tpy1852003.1.5 煙氣阻力損失：P5000Pa3.2 水、汽參數(shù)3.2.1 中壓蒸汽：3.82MPa、420，20t/h。3.2.2 過熱低壓飽和蒸汽：進(jìn)口參數(shù) 1.2MPa、180；出口參數(shù) 1.0MPa、25

7、0；蒸 汽 量16t/h 。 3.2.3 給水溫度：104。 3.3.1 余熱鍋爐各段受熱面吸熱量分配、溫度分布計(jì)算結(jié)果見表1。表1 熱量分配、溫度分布計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目及單位過熱器蒸發(fā)器低壓過熱器省煤器熱水加熱器工質(zhì)進(jìn)口溫度（）254209180140104工質(zhì)出口溫度（）420254250209140吸熱量（KJ/Kg）4641986173439150進(jìn)口煙溫（）570514279264206出口煙溫（）514279264206186熱功率（KW）258011500710305013903.3.2 余熱鍋爐各段傳熱面積計(jì)算見表2。表2 傳熱面積計(jì)算結(jié)果項(xiàng) 目單位過熱器蒸發(fā)器低壓過熱器省煤器熱水加

8、熱器布置方式順列順列順列順列順列橫向節(jié)距mm10011056.55151.5縱向節(jié)距mm150110909090縱向排數(shù)818182222煙氣流速m/s14.014.214.815.313.9傳熱溫壓183125527668傳熱面積m235215452814153394 設(shè)計(jì)中幾個(gè)問題的考慮4.1 水循環(huán)部分a）鍋爐采用自然循環(huán)方式，蒸發(fā)器由肋片式管束組成，上聯(lián)箱接159×6汽水引出管與鍋筒汽空間相接；下聯(lián)箱由159×6下降管與鍋筒水空間相接，每組蒸發(fā)器均有兩根下降管。由于流動(dòng)阻力主要來自于汽水混合物部分，因此汽水引出管共有24根組成，以保證水循環(huán)的安全。b） 根據(jù)計(jì)算，在

9、鍋筒液面與下聯(lián)箱中心線高差為7.5米時(shí)，蒸發(fā)器的循環(huán)倍率均高于25，其平均值為30。c）鍋筒選用1500，20G制造；考慮到變動(dòng)工況后，產(chǎn)汽量超過30t/h，其內(nèi)部汽水分離裝置及鍋筒空間按變動(dòng)負(fù)荷配置。4.2 受熱面的積灰與清灰a）再生煙氣為含塵氣體，容易在受熱面上形成積灰?？紤]到積灰對(duì)傳熱不利且增加煙氣的流動(dòng)阻力，甚至影響余熱鍋爐的正常運(yùn)行。因此，在余熱鍋爐的適當(dāng)位置設(shè)置吹灰器，且在煙道底部預(yù)留清灰漏斗。b）由于余熱鍋爐處于微正壓運(yùn)行狀態(tài)，大多數(shù)微細(xì)顆粒隨煙氣流動(dòng)，飛灰沉積量不大，因此清灰可在停爐期間進(jìn)行。4.3 管束的振動(dòng)問題在非設(shè)計(jì)工況下（進(jìn)口煙溫720），余熱鍋爐的煙氣速度在各受面均達(dá)

10、到20m/s左右，因此，在原低壓過熱器、省煤器、熱水加熱器處可能會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)問題；而中壓過熱器、蒸發(fā)器因有較強(qiáng)的剛性，不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。4.4磨損問題a）根據(jù)對(duì)煙氣速度以及含塵粒度分布情況的分析，正常工況下，受熱面不會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的磨損；但在進(jìn)口煙溫720條件下，由于煙氣流速高，為慎重起見，過熱器、蒸發(fā)器均選用厚壁管，以保證余熱鍋爐的安全。b）綜合考慮到鍋爐的布置空間，受熱面的積灰、傳熱和煙氣的流動(dòng)阻力等因素，通過對(duì)光管、鰭片管及螺旋肋片管的計(jì)算、比較，螺旋肋片換熱器體積小，重量輕、傳熱強(qiáng)，可使布置空間縮小，投資降低。雖然積灰可能性增加，但在采用吹灰器后，可克服這一不利因素。5 結(jié)論經(jīng)以上改造后，按每小時(shí)比原余熱鍋爐多產(chǎn)10t蒸汽，年開工8000小時(shí)