楊智 鄭培 于春海（中國(guó)石油寧夏石化分公司）

寧夏石化公司煉油廠2.6 Mt/a 催化裂化裝置配有2 臺(tái)燃燒式CO 余熱鍋爐，型號(hào)為Q153/496-120-3.82/450。其利用催化煙氣的物理熱，同時(shí)補(bǔ)充燃燒部分燃料氣，產(chǎn)生3.82 MPa、450 ℃的中壓過(guò)熱蒸汽，蒸汽除部分供裝置內(nèi)氣壓機(jī)透平使用外，其余并入全廠中壓蒸汽管網(wǎng)。

除自產(chǎn)部分蒸汽外，鍋爐還預(yù)熱裝置外取熱器和油漿蒸發(fā)器的汽包給水和過(guò)熱外取熱器、油漿蒸發(fā)器產(chǎn)生的飽和蒸汽。

1 運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題

余熱鍋爐燃燒組織不好，設(shè)計(jì)爐膛最高工作溫度為900 ℃，隨著催化再生高溫?zé)煔獾牟⑷?，爐膛溫度就會(huì)出現(xiàn)超溫現(xiàn)象，再生煙氣不能全部進(jìn)入鍋爐焚燒，直排煙囪蝶閥仍有4%開(kāi)度；過(guò)熱蒸汽溫度偏低問(wèn)題，在近一年的運(yùn)行過(guò)程中，隨著負(fù)荷的增加，爐膛溫度處在指標(biāo)上限甚至出現(xiàn)過(guò)超溫運(yùn)行，但過(guò)熱器出口過(guò)熱蒸汽溫度仍長(zhǎng)期運(yùn)行在指標(biāo)下限（400 ℃），影響汽輪機(jī)效率；鍋爐出口煙氣溫度高，對(duì)吹灰系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充改造完善，每臺(tái)鍋爐共布置有17 組脈沖激波吹灰器，先后出現(xiàn)了多次故障，且該系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行，出口煙氣溫度在250 ℃以上，影響鍋爐效率；省煤器泄漏問(wèn)題，在運(yùn)行過(guò)程中，高溫省煤器出口聯(lián)箱與省煤器蛇形管根部焊縫、省煤器蛇形管已先后出現(xiàn)了多次泄漏，經(jīng)聯(lián)系鍋爐廠家現(xiàn)場(chǎng)查看，確認(rèn)為制造問(wèn)題[1-3]。

2 余熱鍋爐工藝流程

2.1 改造前流程

催化裂化裝置第一再生器產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，首先進(jìn)入煙氣輪機(jī)做功，然后大量煙氣進(jìn)入2 臺(tái)燃燒式CO 余熱鍋爐回收煙氣余熱和CO 化學(xué)能，少量煙氣根據(jù)鍋爐負(fù)荷可直接通往煙囪放空。含約3.69%的CO 煙氣首先進(jìn)入絕熱爐膛內(nèi)加熱燃燒。燃燒后的高溫?zé)煔猓?00～900 ℃）依次通過(guò)水保護(hù)段、過(guò)熱器、蒸發(fā)段、省煤器和出口煙道，溫度降低后進(jìn)入煙氣脫硫裝置處理。

自除氧器來(lái)的溫度為130 ℃（實(shí)際為115 ℃）的除氧水用泵升壓至6.0 MPa，進(jìn)入余熱鍋爐的高低溫省煤器預(yù)熱到230 ℃（實(shí)際為185 ℃），然后分為兩路，一路進(jìn)余熱鍋爐汽包，另一路分別至裝置的外取熱器及油漿蒸汽發(fā)生器的汽包，所產(chǎn)中壓飽和蒸汽全部進(jìn)入余熱鍋爐過(guò)熱器。蒸汽過(guò)熱后送至蒸汽總管，改造前工藝流程如圖1。

2.2 改造后流程

煙氣流程未改變，給水流程改變?yōu)?15 ℃鍋爐給水進(jìn)新增給水預(yù)熱器管程預(yù)熱，溫度升至130 ℃后進(jìn)低溫省煤器預(yù)熱，低溫省煤器出口的高溫水分成兩路，一路經(jīng)鍋爐汽包給水調(diào)節(jié)閥進(jìn)入空氣預(yù)熱器加熱空氣，然后進(jìn)高溫省煤器取熱，最后進(jìn)余熱鍋爐汽包；另一路，進(jìn)新增給水預(yù)熱器殼程（與省煤器進(jìn)口115 ℃除氧水換熱） 進(jìn)裝置汽包給水母管，給裝置外取熱器、油漿蒸發(fā)器汽包上水。改造后工藝流程如圖1。

圖1 鍋爐改造前后流程

3 技術(shù)改造特點(diǎn)

3.1 爐膛燃燒器及燃燒條件技術(shù)改造

將原每臺(tái)鍋爐2 個(gè)大燃燒火嘴（每個(gè)火嘴負(fù)荷500～1 700 m3/h），改為6 個(gè)小燃燒火嘴（每個(gè)火嘴額定負(fù)荷為150～650 m3/h）；增設(shè)水熱媒空氣換熱器，利用省煤器出口高溫水加熱助燃空氣，提高助燃空氣溫度，改善鍋爐再生煙氣CO 燃燒條件，使之在爐膛中著火提前，燃燒穩(wěn)定，燃燒速度加快，使?fàn)t膛燃燒均勻，從而使CO 煙氣在有限的空間內(nèi)完全燃燒，提高燃燼率[4-5]。具體改造采取以下措施：

1）在CO 鍋爐焚燒爐爐膛四周布置6 臺(tái)高背壓瓦斯燃燒器。單臺(tái)燃燒器設(shè)計(jì)最大流量為800 m3/h（標(biāo)況）；燃燒器采用高能點(diǎn)火器點(diǎn)火，并設(shè)有長(zhǎng)明燈、火焰檢測(cè)器以及瓦斯系統(tǒng)及熄火保護(hù)裝置接口。

2）鼓風(fēng)機(jī)出口的助燃空氣進(jìn)新增空氣換熱器加熱至170 ℃左右，然后分別進(jìn)改造后的6 個(gè)燃燒器風(fēng)箱和再生煙氣空氣入口?？諝鈸Q熱器為一個(gè)模塊，布置鼓風(fēng)機(jī)出口，空氣換熱器采用模塊式箱體結(jié)構(gòu)，立式布置。箱體采用Q235 制作，受熱面均采用螺旋翅片管，管束錯(cuò)列布置，翅片管基管均采用20G/GB5310，翅片材料為ST12，翅片管基管直徑為φ38×4 mm，進(jìn)出口集箱為φ168×12 mm，材質(zhì)為20G/GB5310。

3.2 省煤器技術(shù)改造

原設(shè)計(jì)省煤器上水溫度為130 ℃，但由于高壓除氧器及給水泵等方面原因，實(shí)際運(yùn)行省煤器上水溫度僅115 ℃，存在露點(diǎn)腐蝕隱患。本次改造采用自預(yù)熱高效防腐省煤器專(zhuān)利技術(shù)，增設(shè)給水預(yù)熱器，利用省煤器出口高溫水加熱低溫省煤器進(jìn)口除氧水，確保省煤器實(shí)際上水溫度達(dá)到130 ℃，消除省煤器露點(diǎn)腐蝕隱患[6-7]。

為了增加換熱面積、強(qiáng)化換熱，同時(shí)降低尾部煙氣阻力，改光管省煤器為模塊箱式翅片管省煤器，完善省煤器結(jié)構(gòu)，提高省煤器換熱效率；省煤器分為高溫、低溫（上、下）省煤器三層，每層分左、右兩個(gè)模塊，省煤器采用模塊式箱體結(jié)構(gòu)，均為臥式布置。箱體采用Q245R 制作，受熱面均采用螺旋翅片管，管束順列布置，翅片管基管均采用20G/GB5310，翅片材料為ST12，翅片管基管直徑為φ42×4 mm。進(jìn)出口集箱為φ219×16 mm，材質(zhì)為20G/GB5310。

3.3 蒸發(fā)器及過(guò)熱器技術(shù)改造

將原二組光管蒸發(fā)器改造為一組翅片管蒸發(fā)器，確保余熱鍋爐蒸發(fā)器出口煙氣溫度控制在370 ℃，滿足SCR 脫硝工藝要求，同時(shí)節(jié)約余熱鍋爐內(nèi)部空間；對(duì)流蒸發(fā)器布置在原余鍋上級(jí)蒸發(fā)器位置，集箱密封采用新型密封結(jié)構(gòu)[8-9]。受熱面均采用螺旋翅片管，管束順列布置，翅片管基管均采用20G/GB5310，翅片材料為06Cr11Ti。

低溫過(guò)熱器布置在原余鍋低溫過(guò)熱器位置，改造后進(jìn)出口集箱位置不變，集箱密封采用新型密封結(jié)構(gòu)。受熱面均采用螺旋翅片管，管束順列布置，翅片管基管均采用12Cr1MoVG/GB5310，翅片材料為06Cr11Ti。

3.4 吹灰器技術(shù)改造

完善余熱鍋爐各受熱面加強(qiáng)吹灰措施，確保余熱鍋爐各受熱面換熱效果。原每臺(tái)余熱鍋爐在各受熱面共設(shè)置了17 組（34 臺(tái)）激波吹灰器，數(shù)量偏少，且吹灰器布點(diǎn)及原吹灰器系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，吹灰效果較差，導(dǎo)致余熱鍋爐排煙溫度逐漸升高（超過(guò)250 ℃）。結(jié)合新的受熱面布置形式及余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，吹灰器系統(tǒng)改造采用伸縮式蒸汽吹灰器和脈沖激波吹灰器組合式吹灰系統(tǒng)[10]。具體改造采取以下措施：

1） 水保護(hù)段受熱面布置4 臺(tái)伸縮式蒸汽吹灰器（左右側(cè)各兩臺(tái)），高溫過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器、蒸發(fā)器、稀釋風(fēng)預(yù)熱模塊和三組省煤器模塊各布置8 臺(tái)激波吹灰器，每臺(tái)鍋爐一共布置4 臺(tái)伸縮式蒸汽吹灰器和56 臺(tái)脈沖激波吹灰器（對(duì)原34 臺(tái)激波吹灰器更新改造的基礎(chǔ)上，新增22 臺(tái)激波吹灰器），并對(duì)原激波吹灰器控制柜進(jìn)行改造，改造后的激波吹灰器控制柜能對(duì)全部56 臺(tái)激波吹灰器操作進(jìn)行控制，確保吹灰效果。

2）結(jié)合改造后余熱鍋爐現(xiàn)場(chǎng)條件、各受熱面結(jié)構(gòu)形式和煙氣正壓特點(diǎn)，改造后余熱鍋爐吹灰器系統(tǒng)采用防爆型脈沖激波吹灰器吹灰。新增激波吹灰器為防爆型并聯(lián)式脈沖激波吹灰器（dⅡBT4，IP55），同時(shí)增設(shè)反吹風(fēng)系統(tǒng)，在吹灰器停用時(shí)，通過(guò)反吹風(fēng)防止煙氣在吹灰器脈沖罐內(nèi)冷凝成酸液，確保吹灰器正常使用和延長(zhǎng)壽命。

4 改造后熱力計(jì)算及效果

改造后熱力計(jì)算見(jiàn)表1。余熱鍋爐改造后，鍋爐運(yùn)行平穩(wěn)，操作參數(shù)控制良好，改造前后的操作參數(shù)見(jiàn)表2。再生煙氣全部進(jìn)入余熱鍋爐進(jìn)行熱量回收利用，提高了再生煙氣的處理能力。鍋爐排煙溫度由283 ℃降低至175 ℃，提高了鍋爐的熱效率；同時(shí)中壓過(guò)熱蒸汽溫度由400 ℃提高到430℃，過(guò)熱能力增強(qiáng)；鍋爐自產(chǎn)蒸汽量由29 t/h 漲至51 t/h，過(guò)熱蒸汽量由原來(lái)的97 t/h 提高到121 t/h；焚燒后煙氣溫度從895 ℃降至870 ℃，燃料氣用量由650 m3/h 降至180 m3/h；可降低裝置能耗2.3 kg/t（標(biāo)油）（按照設(shè)計(jì)加工量260 t/h 計(jì)算），按多產(chǎn)中壓過(guò)熱蒸汽計(jì)算，每年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益2 000 萬(wàn)元左右。

表1 CO 余熱鍋爐熱力計(jì)算匯總（單臺(tái)爐）

表2 余熱鍋爐改造前后的主要操作參數(shù)

5 結(jié)論

CO 余熱鍋爐改造保證裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行。改造后助燃空氣溫度提高，再生煙氣CO 燃燒條件得到改善，且改造后瓦斯燃燒器分布均勻，避免局部爐膛超溫，消除CO 鍋爐安全操作隱患；再生煙氣全部進(jìn)入鍋爐，提高了高溫?zé)煔獾睦寐屎湾仩t發(fā)汽量，降低了排煙溫度和裝置能耗，提高了裝置運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。