催化裂化余热锅炉的技术特点VIP

第9 期 一 2 9一 催化裂化佘热锅炉的技术特点 侯胜利 ( 陕西延长石油 集团生产计划 部， 陕西 西安 7 1 0 0 7 5 ) 摘要催化裂化余热锅炉与普通锅炉相比，因过热汽温的调节范围大，运行工况受装置操作条件制约，具有特殊性。本 文阐述 了催化裂化余热锅 炉及 其产汽设备在 装置 中的作 用，提 出了过热器、省煤 器的设计特 点。 关键词催化裂化；余热锅炉；技术特点 催化裂化装置是热量过剩 的炼油装置 ，能量 回收在节能 中的作用十分 明显 。催化裂化装置不 仅产汽量大，产汽参数 高，而且产汽点多。其产 汽设备包括：外取热器 、油浆蒸汽发生器 和余热 锅炉本体。催化裂化余热锅炉与普通中压锅炉相 比有较大区别 ，其特 点为： ( 1 ) 承担着装置全部饱和蒸汽的过热任务，外 取热器、油浆蒸汽发生器均产 中压饱和 蒸汽 ，这 部分蒸汽全部 由余热锅炉进行过热； ( 2 ) 承担着 装置 全部产 汽设 备 的给 水加 热任 务 ： ( 3 ) 汽水负荷变化范围大 。根据操作需要 ，外 取热器有 时取热 ，有时不取 热，其产汽负荷 的变 化范围为0 1 0 0 。这一变化直接影响过热器和省 煤器的负荷； ( 4 ) 再生烟气负荷变化范 围大，其 负荷取决于 原料性质 、装置处理量； ( 5 ) 再生烟气组成变化范围大，烟气组成取决 于 再生工 艺 ； ( 6 ) 炉膛 均为微 正压 炉膛 ，其密 封性要 求较 高 。 催化裂化余热锅炉及其产汽设备是装置 的一 部分，运行工况受装置的操作条件 限制 。因此其 设计必须结合再生工艺的不同情况 、烟气性质 以 及产汽系统 自身的特 点满足工 艺装置在各种工况 下 的要 求 。 1 余热锅炉及产汽设备在装置 中的作用 1 1 余热 锅炉 催化裂化余热锅炉除回收再生烟 气显热，保 护环境外 ，还承担着装置所产蒸汽 的过热任务 。 要求过热器蒸汽温度 的调节范围 比普通 中压锅炉 大许多。同时，承担着装置全部产汽 设备 的给水 加热任务 。因此 ，余热锅炉一旦 出现故障 ，全部 中压饱和蒸汽 只能减压使用 ，必将影响装置的正 常操作。 1 2外 取热 器 对重油或渣油催化裂化 ，在催化剂再 生烧焦 过程 中所释放 出的热量将超过两器( 反应器、再生 器1 热平衡所需要的热量 。过剩 的热量必须转移出 去，否则将 引起催化剂水热失活 。水热 失活将对 催化剂产生破坏作用 。转移热量的办法就是对催 化剂进行冷却 ，即取热 。外取热技术是在再生器 外部设置一个外取热器，从再生器 出来 的催化剂 在外取热器 内被汽水介质冷 却并产生 中蒸汽 。总 之 ，外取热器的作用一方面 要保证反应一再生系 统 的热平衡 ；另一方面要对催化剂进行冷却 ，保 证催化剂不发生水热失活。 1 3油浆蒸 汽 发生器 油浆蒸汽发生器用于回收循环油浆 的高温余 热，是催化裂化装置节能 降耗 ，能量综合利用 的 一 项重要措施 。循环油浆的温度约为3 0 0 3 5 0 ， 可 用来发生中压饱和蒸汽。 2过热器的设计特 点 催化余 热锅炉过热器 与普通 中压锅炉相 比， 过热汽温 的调节范 围较大。主要原因是外取热器 的取热量受工艺操作条件 制约，而烟气又要首先 流经过热器。在达到额定设计负荷 ( 6 6 )时，可 能使过热器 超温 ，引起爆 管事故危及装置的安全 运行 。在 实践中，根据过热器入 口烟气温度通 常 不超过6 5 0 C这一特点，采用烟气热旁路蝶阀作为 过热器 的调温手 段 。 催化余热锅炉蒸汽过热器通 常布 置在余热锅 炉前部 ，直接与高温烟气接触 。而过热器炉管通 作者简介：侯胜利 ( 1 9 7 3 一)，男，陕西渭南人，硕士，在陕西 延长石油集团有限责任有限公司生产计划部从事设备管理研究。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 0 一 技术交流 石油与化工 设备 2 0 1 0 年第1 3 卷 常选用2 0 g 和 l 2 Cr l Mo V，过热蒸汽温度 一般为 4 1 0 4 3 0 C，过热蒸汽压力为3 8 2 MP a 。在设计时 应考虑如何将过热器 负荷从6 6 到1 0 0 的范围内 调整 以避 免超温 。 3省煤器的设计特点 催化裂 化余热锅炉省煤器承担着 余热锅炉本 体蒸发段 的供应给水。其给水调节 阀的安装位置 与普通锅炉不 同，在防止低温腐蚀 以及在减少其 泄漏对锅炉运行 的影响方面 ，采取 了一些特殊办 法 ，具体措 施为 ： ( 1 ) 催 化 装 置 各 产 汽 设 备 给 水 调 节 阀 的 安 装 位置均在余热锅炉省煤器 的后面 ，与普通锅炉相 反 。这是 因为催化装置各产汽设备均有 自己的汽 包和 自己的水位调节机构 ，因此其给水必须独立 调 节 。 另外 ，省 煤 器所 承 受 的压 力 比普通 锅 炉 的 省煤 器要 高 。 ( 2 ) 在结构设计方面，通常将省煤器受热面分 成2 3 组 ，任 何 一组 的进 出 口之 间均 设有 旁 路 ， 以 便在其 出现腐蚀泄漏时将其 与系统隔离，使其对 余热锅炉本体及产汽设备的影响减至最低。 ( 3 ) 由于再生烟气 中含有S O ，S O 使烟气露 点提高到 1 2 0 1 5 0 。同时，再 生烟气还含有催 化剂细粉尘 ，当受热面温度太低使烟气中的水蒸 气在受热面上凝结时，不仅会在受热面上形成稀 硫 酸 ，对 受 热 面 金 属 产 生 强烈 的腐 蚀 作 用 ，而 且 还 会 将催 化 剂 粉 尘 粘 结 到 受热 面 上 形 成 积 灰 。 因 此 ，提高受热面金属壁温 是防止低温腐蚀、减轻 低温受热面积灰的有效手段 。 4催化裂化余热锅 炉运行中出现 的问题 4 1 受热面 积灰 催化余热锅炉在运行过程 中出现的主要问题 是受热面积灰 。积灰使传热热阻增大 ，传热效率 下 降，排烟温度升高 ，受热面得不到有效利用 ， 使有效系数只有0 5 5 0 6 5 。清 除受热面积灰 的 传统方法是吹灰 。例如 ，钢球除灰 、蒸汽除灰和 振动除灰等，实践证 明这些除灰手段均不理想。 而 目前采用的声波 除尘技术虽有效果但不能从根 本上解决 问题 。吹灰器吹灰效果不理想导致散落 在管束上的催 化剂等积灰 。这些微小催化剂颗粒 被 高速 的烟气 携带冲刷至受热面钢管 时会粘附在 钢管外壁上，并越积越厚 ，甚至结成硬块 ，造成 换热面积灰严重，阻碍传热 ，增加烟气 阻力 ，使 蒸汽 出口温度 过低和烟气排 出温度太高等 问题， 严重 时会危及锅炉的正常运行 。含有催化剂粉末 和硫 化物 的覆盖物在炉管表面上结垢，影响热交 换 ，使垢下 的炉管温 度降低 。尤其在工艺温度波 动或开停 工时，会引发露点腐蚀，使覆盖物下的 金属表面在 电解质溶液中与周 围金属形成宏观腐 蚀 电池 ，炉管金属成为腐蚀 电池的阳极而被腐蚀 穿孔 。 4 2水垢 余热 锅 炉运 行期 间 ，受热 使管 壁经 常产 生 一 层 白色 固体 附着物 ，即水垢 。水在炉 内被加热 到饱和温度 时，不断蒸发、浓缩，使炉水 中钙、 镁 、 盐类 的浓 度 越 来越 高 ， 当超 过溶 解 度 时 就会 从水中析 出，大部分附着在炉壁和管道上 ，影响 传 热 。沉 淀 在 炉 底 的 水垢 通 过 排 污 易于 除去 。水 在炉 内加热后 ，可溶 性重碳酸盐如碳酸氢钙、碳 酸氢镁受热分解转化 为难溶于水的碳酸钙 、氢氧 化镁。随着余热锅炉水温 的提高，碳酸钙、硅酸 钙在水中溶解度下降，故该类盐有一部分就从水 中析 出形成 水垢 。 由于给水含盐和炉水 的组成性质 ，使余热锅 炉水垢有 以下四种： 碳酸 盐 水垢 ：颜 色为 白色 ，在碱 性 炉水 中 p H 1 0 ，则形成松软垢渣沉淀 ；若炉水p H过低 ， 则生成坚硬 的水垢附着在余热锅炉壁上。 硫酸盐水垢：外观黄 白色，是坚硬和质密的 水垢 ，常附着在余热锅炉蒸发面上。 硅酸 盐 水垢 ：外 观灰 白色 ，这 种垢 非常 坚 硬 ，导热 性很差 ，容易在余热锅炉辐射受热而聚 集，水冷壁内最易沉积此垢 。 含油水垢：外观发 黑，当给水混入油脂后 ， 就会结成 含油的水垢，这种水垢 比较疏软 ，常沉 积在余热锅炉温度最高的部位上。 水垢影响余热锅炉的正常运行，危害如下： 水 垢 的 导 热 性 能 很 差 ， 比碳 钢 的 导 热 性 能 低3 0 5 0 倍 。受热面有水垢后，热 能传递困难致 使 余 热 锅 炉 水 吸热 量 减 少 ，余 热 锅 炉 的 蒸发 量 降 低 ，据试 验 ，在 余 热锅 炉 壁 上 生成 l mm水垢 ，余 热 锅炉 效率 降低 1 2 。 受 热 而 结 垢 后 ， 受 热 而 壁 温 增 加 ， 强 度 降 低 ，严重时引起金属过热容易发生爆炸事故。 水垢 的各种化学盐类 ，在不 同条件下对金属 起着腐蚀作用。清除水垢不但增加 了检修费用 ， 浪费了人力、物 力，而且使受热面受到损失，降 低 余热 锅炉 寿命 。 ( 下转3 2 页) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 一 3 2 一 技术交流 石油与化工设备 2 0 1 0 年第 1 3 卷 况 ，油田作业公司研制 了结构简单 、操作灵敏 的 新型液面报警器 ， 目前 已全部投入现场使用 ，可 更加及 时准确地发现溢流 ，为井喷发生 时的关井 操作提供 了较为充分 的时 间，有效地 防止 了井喷 事故的发生。 2 2增强 了井 口压力的控制能力 根据各作业区的不同情况，分别配备1 4 MP a 、 2 1 MP a 、3 5 MP a 、7 0 MP a 的旋 塞 、 防喷 器 以 及 压 井 、节流管汇，可满足各作业区的最高压力要求。 因此，当井喷发生时 ，可有效控制井口压力，不会 发生因井控装置压力级别不够而造成井 口刺漏 、防 喷装置失灵、井喷失控等事故的发生。 2 3进一步增强 了井喷事故的处理能力 完 善的井 控装备、标准化 的配套安装 ，使井 控能力进一步增强。当井喷发生时，可以利用防喷 器、旋塞等防喷工具迅速关井 ，利用节流管汇调整 井 口压力，保护井 口防喷装置 以及井筒安全，利用 压井管汇进行及时压井。当发生井喷着火时，还可 利用压井管汇向井 内注入灭火剂进行灭火。 3科学合理地使用井控装备 3 1 井控装备的配备应合理、标准 井控 装 备 的配 备要 合 理 ，压 力 必须 满 足各 油区的生产要求 。要符合现场 实际，满足预 防井 喷 、控制井喷 以及处理井喷 的能力 。各作业 队必 须严格按照施工设计要求对井控装备进行合理选 择和安装。 3 2严格执行现场井控制度 现 场 作业 时要 认 真做 好 井控 装 置 的检 查工 作 ，特别是重 点部位 的检查 ：节流 阀、单流 阀、 平板 阀、防喷器 、内防喷工具 的完好情况 以及远 程控制室各压力表压力是否满足要求 ；认真做好 开工前的试压工作 ；严格按照操作规程操作井控 装备；定期对现场井控装备进行保养 ；定期 回厂 检验等。 3 - 3 及 时对员工进行相关井控技术培训 井控装备 能否充 分发挥作用 ，除与井控装备 自身完好状况有关外 ，还 与员工能否正确操作使 用有着直接 的关系 。正确 了解井控装 备的结构 、 原理及操作 ，可避免对井控装备造成损坏 ，同时 可进步避免井喷事 故的发 生。培 训重 点以现场 员工正确使用井控装备 、简单识别及排 除故障为 主 。日常工作 中，由于 员工缺乏井控装备基本知 识 ，即使在井控装备发 生简单故障 时，也不会排 除 ，只能通知井控车 间进行现场维修 ，造成维护 成本增加 。同时 ，不正确 的操作也会给井控装备 造 成破坏 ，缩短井控装备 的使用寿命 。加强员工 的井控知识培训十分必要 。 3 4建议配备防顶装置 诸 多井 喷 事 故 案 例 显 示 ，采 用 适 当 的 防顶 装 置 ，可 以避免井控装备被破坏 。井喷发生 时，在 施工过程 中当井 内管柱悬重较轻 时，由于井底压 力不断增大 ，当大于井 内管柱重量 时，井 内管柱 会上窜 ，撞坏 已经关 闭的防喷器 闸板 ，造成井喷 失控 ，因此应当重视防顶装置的配备 。 4结束语 玉 门油 田井控装 置的配备 已达到 了合理化 、 标准化 的要求 ，在井控方面 己取得 了较大成功 ， 但现场井控装备 的使用上仍存在许 多不足 。井控 装备 的合理 、正确使用 已成为 当前迫切需要解决 的问题，值得进一步研究、探讨 。 ( 上接3 0 页) 清 除水垢 前应 了解 水垢的性质和垢厚来确定 水垢清 除方 案。水垢性质 可根据外观及 水源 水质 判 断，还可经化学分析鉴 别。结垢 的厚度应 按水 垢平均厚度来考虑。 5结 束语 炼 油 装置 规 模 大 型化 是我 国炼 油企 业 发展 的必然趋势 。大型化炼油装置产生大量 的高温余 热 ，利用这部分高温余热可产生高 、中压蒸汽 。 大型化炼油装置余热锅炉 的设计除利用 国内现有 的技术外 ，还可从 以下两个方面获得技术支持 ： 一 是借鉴 国内电站锅炉 设计