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催化裂化裝置余熱鍋爐存在問題及改造措施

文檔作者：鄭軍如，孟祥龍周川何新土文檔來源：中國船舶重工集團公司第七一一研究所		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年12月17日
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第44卷增刊1
2O15年8月
石油化工設備 Vo1．44 Supplement 1
PETRO—CHEMICAL EQUIPMENT Aug．2015
文章編號：1000-7466(2015)增刊1-0083—04
催化裂化裝置余熱鍋爐存在問題
及改造措施
鄭軍如，孟祥龍，周 川，何新土
(中國船舶重工集團公司第七一一研究所，上海201108)
摘要：在對催化裂化裝置余熱鍋爐煙氣低溫腐蝕問題分析的基礎上，介紹了余熱鍋爐存在問題以及
在鍋爐結構、換熱設備、傳熱研究開發(fā)方面的技術改造經驗。改造后消除了省煤器低溫腐蝕現(xiàn)象，
極大減輕了尾部受熱面的積灰，保證了過熱蒸汽出口溫度，提高了鍋爐熱效率。技術改造方案和措
施具有較好的推廣價值，可廣泛應用于類似余熱鍋爐和廢熱鍋爐的改造中。
關鍵詞：余熱鍋爐；催化裂化裝置；腐蝕；改造
中圖分類號：TQo53；TK229．92 文獻標志碼：B doi：10．3969／j．issn．1000—7466．2015．S1．024
Problem s and Improvem ent M easures of W aste Heat Boiler in
Fluidized Catalytic Cracking Units
ZHENG Jun—ru，MENG Xiang-long，ZHOU Chuan，HE Xin。tu
(Shanghai M arine Diesel Engine Research Institute，Shanghai 201 108，China)
Abstract：Based on the performance analysis of the dew points corrosion of flue gas in FCC boil—
er，the revamping experiments of boiler structure，heat exchanger system and heat transfer tech—
nology was introduced．The revamped device can avoid the low temperature corrosion，reducing
the dust on tail heating surface，ensuring the outlet temperature of super—heated steam．The im—
provement measure can be widely spread in the similar waste heat boiler．
Key words：waste heat boiler；catalytic cracking unit；corrosion；improvement
煉油企業(yè)催化裂化裝置配帶的余熱鍋爐有兩種
形式，一種為回收非完全再生煙氣物理熱并通過燃
料補燃回收煙氣中CO化學熱的燃燒式余熱鍋爐，
另一種為回收完全再生煙氣中物理熱的非燃燒式余
熱鍋爐_1。]。在余熱鍋爐設計時，受再生煙氣成分及
再生煙氣中催化劑粉塵對鍋爐尾部受熱面影響認識
的限制，使得國內催化裂化裝置余熱鍋爐普遍存在
著省煤器腐蝕泄漏、受熱面積灰嚴重、爐膛壓力和排
煙溫度偏高及過熱器過熱能力不足等問題，導致余
熱鍋爐頻繁停爐、清灰，部分再生煙氣被迫直接從旁
通煙道排向煙囪，部分中壓飽和蒸汽只能串入低壓
蒸汽管網，給生產安全帶來隱患，造成大量的熱量浪
費和較大的經濟損失。
中國船舶重工集團公司第七一一研究所在分析
催化裂化裝置余熱鍋爐再生煙氣低溫腐蝕性能和催
化劑粉塵在尾部受熱面管子積灰特性的基礎上，利
用多年來在鍋爐結構、換熱設備、傳熱研究開發(fā)方面
的經驗，針對催化裂化裝置余熱鍋爐的結構形式、再
生煙氣成分和運行中存在的問題，根據(jù)鍋爐實際運
行操作參數(shù)和鍋爐改造要求，提出了有效的解決措
施。通過對中石化、中石油及各地方煉油廠等企業(yè)
中催化裂化裝置余熱鍋爐的技術改造，較好地解決
了余熱鍋爐存在的問題，可靠性好，達到了增產、防
腐、節(jié)能和環(huán)保的效果。
收稿日期：2015-03—06
作者簡介：鄭軍如(1974一)，男，江蘇南通人，高級工程師，學士，目前主要從事余熱鍋爐的技術研發(fā)和應用推廣工作。
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石油化工設備 2015年第44卷
1 余熱鍋爐存在問題及原因分析 2 余熱鍋爐改造措施
1．1 省煤器腐蝕泄漏
余熱鍋爐的省煤器普遍采用錯列布置的光管蛇
形管結構，在運行中存在著易積灰、除灰難、阻力大
等問題，是導致爐膛壓力偏高、排煙溫度偏高的直接
原因。
省煤器腐蝕泄漏在催化裂化裝置余熱鍋爐中普
遍存在，在加工含硫量較高原油時尤為嚴重。其原
因是再生煙氣的酸露點溫度較高(一般為130～
150℃)，而省煤器管壁溫度低于酸露點溫度，導致
在管壁面凝結一層酸水，使管子腐蝕穿孔而泄漏。
通常余熱鍋爐承受中壓，大氣式除氧器除氧水溫度
為104℃ ，由于水側的傳熱系數(shù)很大，即使排煙溫度
高達270℃或更高，省煤器進水段的管壁溫度也只
有約110℃ ，低于再生煙氣露點溫度，造成省煤器管
子腐蝕。
1．2 受熱面積灰嚴重
催化裂化裝置余熱鍋爐的再生煙氣中夾帶著
O．6～1．0 g／m。的微球硅酸鋁催化劑，粒度為4～
20 pm。這些微小的催化劑粉塵流經受熱面管子時，
會被靜電吸附在受熱面管子上。尤其在省煤器低溫
段，因管壁溫度低于煙氣露點溫度，催化劑粉塵會牢
牢黏結在管壁上，并且越結越厚，越結越堅硬。通常
使用的吹灰器吹灰強度達不到要求，對于錯列布置
的省煤器結構清灰效果很不理想，隨著鍋爐運行時
間的增加，受熱面積灰日趨嚴重。
1．3 爐膛壓力及排煙溫度偏高
爐膛壓力及排煙溫度偏高是受熱面積灰嚴重直
接導致的后果。受熱面積灰嚴重，使得煙氣流通面
積減小，流動阻力增大，爐膛壓力偏高。爐膛壓力升
高既降低了煙機的做功效率，又容易產生煙氣泄漏，
帶來安全生產隱患。在鍋爐運行后期，只能將部分
再生煙氣直接從旁通煙道排向煙囪，不但造成再生
煙氣熱量浪費，同時會污染環(huán)境。
1．4 過熱器過熱能力不足
過熱器過熱能力不足是兩方面原因造成的：
(1)過熱器受熱面積灰使過熱器傳熱能力下降，
過熱器出口蒸汽溫度下降。
(2)尾部受熱面積灰使爐膛壓力偏高，只能將部
分再生煙氣直接從旁通煙道排向煙囪，再生煙氣流
量減少，過熱器的對流傳熱量減少，使過熱器出口蒸
汽溫度下降。
2．1 改造省煤器結構
(1)翅片管蛇形管結構與光管相比，翅片管傳
熱面積可增加7～8倍，傳熱能力增加約3倍，同時
翅片管具有一定的自清灰能力[8]。因此，在原有余
熱鍋爐省煤器布置空間范圍內，將省煤器改造成翅
片管蛇形管結構，可適當增加省煤器傳熱能力，達到
降低排煙溫度的目的，排煙溫度可降至16O℃以下。
(2)順列布置將省煤器錯列布置改為順列布
置，并適當調整管排橫向節(jié)距，可降低煙氣流動阻
力，同時有利于尾部清灰。
(3)合理分段 根據(jù)計算的省煤器總體傳熱量
及加熱鍋爐給水和外供熱水的需要對省煤器進行合
理分段。省煤器合理分段可增加鍋爐運行可靠性，
若省煤器某根管子出現(xiàn)泄漏，可及時將該級省煤器
切除，保證鍋爐繼續(xù)運行。
2．2 增設給水預熱器
省煤器出現(xiàn)低溫腐蝕泄漏是進口水溫太低造成
的，因此需提高省煤器進口水溫，增設給水預熱器。
給水預熱器利用尾部煙氣熱交換器或低溫段省煤器
的出水(一般為18o～ 190 ℃)，將省煤器給水從
lO4 C加熱到13O～150℃(可調)后再進入省煤器，
保證省煤器管壁溫度高于煙氣酸露點溫度，杜絕省
煤器低溫腐蝕，同時達到充分回收煙氣余熱的目的。
2．3 增設低低溫過熱器
由于再生煙氣中含有催化劑粉塵，使過熱器受
熱面積灰，導致過熱器過熱能力不足，煙氣熱量后
移。在鍋爐對流蒸發(fā)段出口和省煤器人口之間的空
間內增設低低溫過熱器，以優(yōu)化長周期蒸汽過熱能
力。將外來飽和蒸汽先引入該低低溫過熱器過熱至
310。C左右進入過熱器進口集箱，再與余熱鍋爐白
產飽和蒸汽混合，提高過熱器入口蒸汽的焓值，可確
保余熱鍋爐熱量后移后提高過熱蒸汽出口溫度，使
過熱蒸汽出口溫度滿足設計值。
2．4 增設正壓防爆蒸汽吹灰器
選擇合理的吹灰器，及時有效地將靜電吸附在
省煤器、低低溫過熱器表面的催化劑粉塵清除，是達
到鍋爐改造設計效果的重要保證。根據(jù)催化劑粉塵
沉積在受熱面上的特性，設計開發(fā)了適合于清除催
化裂化裝置余熱鍋爐催化劑粉塵的正壓、防爆、固定
旋轉式蒸汽吹灰器(專利號：ZL 2007 2 0074534．
4) 。該吹灰器采用特殊的噴嘴設計，利用1．0～
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增刊1 鄭軍如，等：催化裂化裝置余熱鍋爐存在問題及改造措施 · 85 ·
1．5 MPa、250℃ 的低壓蒸汽，最大蒸汽耗量為
130 kg／rnin，吹掃時問約69 S，有效吹掃半徑約
2．5 m，每天吹掃1～2次可有效保證吹灰效果。該
吹灰器采用PLC自動控制，操作簡單、便捷，目前已
廣泛用于催化裂化裝置余熱鍋爐改造中，使用效果
得到用戶的一致肯定。
2．5 增設水熱媒空氣預熱器 1o la]
為了降低鍋爐排煙溫度，提高鍋爐熱效率，對燃
燒式余熱鍋爐改造時，設置了一套水熱媒空氣預熱
器(專利號：ZL 2007 2 0076364．3)_1 。水熱媒空氣
預熱器是一種利用鍋爐尾部余熱，以水為傳熱媒介，
將煙氣熱量轉化為提高助燃空氣溫度的節(jié)能設備，
完全避免了常用管式空氣預熱器存在的漏風、低溫
腐蝕問題。水熱媒空氣預熱器可以獨立設置煙氣熱
交換器加熱空氣，也可以用低溫段省煤器的出水(一
般180～190℃)為熱源，將助燃空氣溫度由20℃加
熱至l6O uC左右，既增加了燃燒穩(wěn)定性，又降低了瓦
斯(燃料油)消耗量。
3 改造施工周期
根據(jù)石化企業(yè)鍋爐改造工期短、設備運行周期
長的要求，結合煙氣含粉塵、易積灰的特點，鍋爐改
造中的主要設備均采用模塊化箱式結構(專利號：
ZL 200520041753．3)l】 ，所有受壓元件的焊接、拍
片、檢驗和整體水壓試驗全部在制造廠完成，現(xiàn)場只
需用護板將各模塊連接并外保溫即可。
現(xiàn)場施工一般可以在2周內完成，施工強度低，
難度小，質量容易保證，特別適用于煉油廠裝置檢修
和搶修。
4 結語
催化裂化裝置余熱鍋爐普遍存在尾部受熱面
腐蝕、積灰嚴重、排煙溫度和爐膛壓力偏高、過熱
蒸汽出口溫度偏低以及鍋爐熱效率低等問題，影
響了鍋爐的長周期安全運行，熱能浪費嚴重。利
用無腐蝕多熱源水熱媒技術，采用獨特的模塊化
箱體結構熱交換器設備和正壓防爆固定旋轉式吹
灰器對余熱鍋爐進行改造，消除了省煤器低溫腐
蝕現(xiàn)象，極大減輕了尾部受熱面的積灰，保證了過
熱蒸汽出口溫度，提高了余熱鍋爐熱效率，達到了
增產、防腐、節(jié)能和環(huán)保效果，保障了余熱鍋爐的
長周期安全穩(wěn)定運行。文中所述的技術改造措施
具有較好的推廣價值，可廣泛應用于類似的余熱
鍋爐和廢熱鍋爐改造中。
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(張編)
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