周 朋

（弘潤石化（濰坊）有限公司維保中心，山東濰坊 262513）

1 概述

弘潤石化（濰坊）有限公司100 萬噸/年DCC 裝置配套的一臺余熱鍋爐，主要用于回收催化裂化生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高溫再生煙氣熱量來自產(chǎn)中壓飽和蒸汽，以降低整個系統(tǒng)能耗，做到能源的充分利用。該余熱鍋爐采用模塊式箱體結(jié)構(gòu)疊落組裝，無補燃自然循環(huán)，微正壓露天布置結(jié)構(gòu)，由高溫過熱器、一級低溫過熱器、二級低溫過熱器、蒸發(fā)段、高溫省煤器、一級低溫省煤器、二級低溫省煤器、汽包、給水預(yù)熱器、管道閥門等組成。設(shè)置獨立鋼構(gòu)架，鍋爐的每個模塊支撐在鋼架上，模塊之間設(shè)有連接煙道，每個模塊可以單獨拆裝。

按照原設(shè)計，該余熱鍋爐與DCC 裝置外取熱器、油漿蒸發(fā)器等共同組成蒸汽發(fā)生和過熱系統(tǒng)。余熱鍋爐除過熱自產(chǎn)飽和蒸汽外，同時還有過熱裝置外取熱器和油漿蒸發(fā)器等產(chǎn)外來飽和蒸汽。由于裝置工藝調(diào)整，外取熱器在裝置正常運行時不產(chǎn)汽。余熱鍋爐運行時存在排煙溫度高、蒸發(fā)器積灰嚴(yán)重、新增煙氣脫硫后壓降增加導(dǎo)致余熱鍋爐煙氣泄漏、激波吹灰器年久失效等問題。

2 問題分析

該余熱鍋爐實際運行參數(shù)與原設(shè)計參數(shù)不匹配。裝置產(chǎn)汽量原設(shè)計工況為61.65 t/h，實際產(chǎn)汽量僅為37.86 t/h。激波吹灰器老化，吹灰效果不明顯，導(dǎo)致運行中存在以下問題：

（1）排煙溫度過高，煙氣熱量無法回收。排煙溫度高達295 ℃，已超過鍋爐設(shè)計要求的180～200 ℃（正常工況～最大工況），大量的熱能排放到大氣中，造成大量能量浪費，降低了鍋爐的熱效率。同時高溫?zé)煔膺M入煙氣脫硫系統(tǒng)，大大增加煙氣脫硫噴淋水的消耗。

（2）由于使用年限較長激波吹灰器吹灰效果不明顯，余熱鍋爐各受熱面積灰嚴(yán)重。在用激波吹灰器自2014 年投用，由于使用時間較長、功能下降，整個余熱鍋爐受熱面積灰無法有效清理，造成積灰嚴(yán)重、蒸汽產(chǎn)量降低，而且原吹灰器罐體及激波發(fā)射口存在腐蝕隱患。

（3）高溫省煤器出口水溫高達216 ℃，低溫省煤器進口水溫207 ℃，如果將低溫省煤器進口水溫降低，則高溫省煤器出口給水極易發(fā)生汽化，存在安全隱患。

3 改造方案

3.1 設(shè)計原則

根據(jù)實際運行參數(shù)對鍋爐進行整體熱力核算，設(shè)計基礎(chǔ)參數(shù)見表1、表2，實際運行工況時間為2020年8 月。3 臺過熱器及之間管道利舊不動，為確保煙機故障工況時過熱蒸汽不超溫，保留過熱器旁通煙道，需提高噴水減溫器減溫能力，整體更新減溫器。提高余熱鍋爐自產(chǎn)汽量，增加蒸發(fā)段換熱能力。省煤器及之間管道利舊不動，根據(jù)煙氣中S O2含量250～1000 m g/k g，重新確定低溫省煤器進口水溫≥135 ℃，確保省煤器不發(fā)生露點腐蝕。整體更新激波吹灰系統(tǒng)，確保吹灰性能，同時防止煙氣倒灌，引起管道腐蝕。余熱鍋爐整體構(gòu)架利舊高度不變，針對其載荷增加，考慮加固措施。

表1 設(shè)計基礎(chǔ)參數(shù)（煙氣部分）

表2 設(shè)計基礎(chǔ)參數(shù)（汽水部分）

3.2 方案實施

改造后余熱鍋爐結(jié)構(gòu)有汽包、高溫過熱器、一級低溫過熱器、二級低溫過熱器、蒸發(fā)段、高溫省煤器、低溫省煤器（二級），除蒸發(fā)段更新外其余設(shè)備利舊不動。

3.2.1 煙氣旁通和噴水減溫器

為確保煙機故障工況時過熱蒸汽不超溫，需保留煙氣旁通，設(shè)計工況及煙機故障工況運行時保持煙氣旁通量約為總煙氣量的25%（約33863 Nm3/h）和30%（約32130 Nm3/h）。為防止煙機故障時煙氣旁通進口煙道局部超溫，需對進口煙道增加內(nèi)襯里。原噴水減溫器為2 個噴頭，最大噴水量為3.6 t/h，改造后增加減溫器噴水能力，最大噴水量達到5.2t/h。新減溫器設(shè)置3 個噴頭，采用多孔噴管減溫器，主管材料采用12Cr1MoVG，內(nèi)套筒材料采用304#不銹鋼，蒸汽霧化效果好。

3.2.2 汽包

汽包整體進行更新，汽包筒體增加管口。

3.2.3 蒸發(fā)段

對余熱鍋爐重新進行熱力平衡和原余熱鍋爐受熱面結(jié)構(gòu)核算后，原蒸發(fā)段換熱能力不滿足要求，需要增加蒸發(fā)段換熱能力。在原蒸發(fā)段過熱器、省煤器利舊不變的情況下新增1 臺蒸發(fā)段。

3.2.4 激波吹灰器整體更新

對原激波吹灰器系統(tǒng)進行整體更換，采用短噴管一拖一確保吹灰效果。改造后從工藝和材料兩方面防止露點腐蝕，具體措施如下：工藝方面采用獨立反吹風(fēng)管路送風(fēng)，每個反吹風(fēng)管路設(shè)置閥門控制，通過調(diào)節(jié)風(fēng)量，確保每個吹灰點反吹風(fēng)流量均勻，從工藝上杜絕煙氣倒灌而引起管路腐蝕。吹灰器罐體采用20#鋼，與罐體出口連接的彎頭到噴管材料均為304#不銹鋼，吹灰管道采用304#不銹鋼，從材料上防止露點腐蝕。

（1）激波吹灰器通過制造可控制的燃料在激波發(fā)生器爆燃，產(chǎn)生一道強度可控的激波。激波發(fā)生裝置的部件有燃?xì)馀c空氣進氣管、燃?xì)馀c空氣的混合器、混合可燃?xì)怏w的點火裝置、火焰導(dǎo)管、激波發(fā)生器和激波發(fā)射噴口?？扇?xì)怏w（如乙炔、液化氣、天然氣、煉廠干氣等）和氧化劑（空氣或氧氣）以適當(dāng)?shù)谋壤淙牖旌掀骼?，形成能夠產(chǎn)生爆燃的可燃混合氣體，充滿混合器、下游管道和激波發(fā)生器罐體。用高能點火裝置點燃混合氣，產(chǎn)生的爆燃火焰通過火焰導(dǎo)管迅速傳至激波發(fā)生器中，激波發(fā)生器中的可燃?xì)庠诠摅w中產(chǎn)生微爆，在罐體中形成瞬時高壓并產(chǎn)生壓縮波。壓縮波在具有特殊內(nèi)部結(jié)構(gòu)的激波發(fā)生器中得到加強和調(diào)制，在發(fā)射器噴口處形成所需形狀和強度的激波。

（2）激波吹灰器裝置由主發(fā)生器部分、控制部分和工作部分組成，主發(fā)生器部分包括空氣和燃?xì)獾幕旌掀?、混合器點火器、分配器以及控制進氣和分層的各種控制閥門和壓力、流量傳感器等；控制部分包括控制柜；工作部分包括激波發(fā)生器和激波噴口。

針對余熱鍋爐受熱面及各換熱模塊管束的清灰改造要求，依據(jù)激波發(fā)生器的性能指標(biāo)，每個激波吹灰器單個運行的作用距離可在2～6 m 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。激波吹灰器在爐體各側(cè)對稱布置，以達到最佳吹灰效果。根據(jù)余熱鍋爐積灰特點、爐膛尺寸、管束情況、積灰機理的要求，具體如下：采用短噴管專利技術(shù)產(chǎn)品，采用一拖一，燃料氣采用瓶裝乙炔，共設(shè)置30 臺吹灰器，利舊26 個罐（原罐上有反吹風(fēng)的接口）及吹灰器管道，新增4 個罐（罐上需設(shè)置有反吹風(fēng)的接口），控制柜采用P L C 控制柜獨立控制。利舊26 個吹灰點反吹風(fēng)采用獨立反吹風(fēng)管路送風(fēng)，每個反吹風(fēng)管路設(shè)置閥門控制調(diào)節(jié)風(fēng)量，確保每個吹灰點反吹風(fēng)流量均勻，從工藝上杜絕煙氣倒灌而引起管路腐蝕。乙炔、凈化空氣和壓縮空氣管路，依托原設(shè)施自母管引入。

3.2.5 管道改造

對過熱蒸汽出口閥門利舊移位，給水預(yù)熱器需調(diào)整位置，給水管道需要局部改造，其余利舊不動。減溫水管道增加一個噴頭，需新增一路支管將安全閥排氣管道引至高空安全位置。

4 改造效果

（1）余熱鍋爐改造前后標(biāo)定條件下的運行數(shù)據(jù)對比見表3、表4。余熱鍋爐自產(chǎn)中壓蒸汽量，改造后每小時多產(chǎn)7t 蒸汽。煙氣經(jīng)余熱鍋爐進脫硫塔的溫度降低45 ℃，煙氣脫硫塔的補水量由24.8 t/h 降至16.6t/h。過熱蒸汽溫度控制在426 ℃，達到設(shè)計要求。余熱鍋爐外供水溫由原來220 ℃左右降至203 ℃，避免了汽化。改造后鍋爐本體爐墻不再泄漏煙氣，煙氣阻力降實測值1000 Pa（標(biāo)準(zhǔn)要求小于2500 Pa）。

表3 改造前后標(biāo)定條件下的運行數(shù)據(jù)對比（煙氣部分）

表4 改造前后標(biāo)定條件下的運行數(shù)據(jù)對比（汽水部分）

（2）低溫省煤器進口水溫不低于135 ℃時排煙溫度≤175 ℃，實際排煙溫度只下降至205 ℃、達不到技術(shù)協(xié)議指標(biāo)，分析其原因是高溫省煤器積灰比較嚴(yán)重。

（3）節(jié)能效果良好。改造后余熱鍋爐運行平穩(wěn)，每小時可多產(chǎn)蒸汽量5.28 t。煙氣脫硫塔的補水量每小時可降低除鹽水7.58 t，運行2 個月可收回改造投資成本。

5 結(jié)束語

經(jīng)過本次優(yōu)化改造，解決了余熱鍋爐運行中出現(xiàn)的問題。在滿足設(shè)計運行條件或低煙氣負(fù)荷的運行工況下，余熱鍋爐的自產(chǎn)氣量、爐體泄漏煙氣、過熱蒸汽溫度、外供水溫及煙氣的阻力降等指標(biāo)均符合要求，煙氣脫硫系統(tǒng)除鹽水消耗也大幅降低，節(jié)能效果明顯。