催化余热锅炉热效率降低原因及处理措施

徐学明，王海宁，石平利，刘春

(中国石化中原油田分公司石油化工总厂，河南濮阳457165)

催化余热锅炉热效率降低原因及处理措施

徐学明，王海宁，石平利，刘春

(中国石化中原油田分公司石油化工总厂，河南濮阳457165)

催化裂化装置余热锅炉2009年由卧式锅炉改造为立式锅炉后，过热能力由20多t/h增加至38～40 t/h。然而经过两年多运行，存在一系列问题，制约余热锅炉取热效率的提高。本文重点分析了余热锅炉运行过程取热效率不高的原因，并采取相应的措施，达到降低能耗的目的。

余热锅炉;热效率;原因;措施

0 前言

石油化工总厂50万t/a催化裂化装置余热锅炉2009年技术改造，由卧式锅炉改造为立式锅炉后，过热能力由20多t/h增加至38～40 t/h，过热能力得到极大改善;烟气侧运行压力由10～40 kPa降至7 kPa，烟气利用率得到极大的提高;排烟温度降至180℃以下，受热面积得到改善，取热效率达到90%左右。然而经过两年多运行，存在催化剂细粉吸附在取热翅片管上、吹灰效果不佳、CO2装置开工压降大等问题，制约了余热锅炉取热效率的提高。

1 余热锅炉运行状况

1.1 余热锅炉烟气流程

650℃高温再生烟气自三旋分离出大于10 μm的催化剂细粉，驱动烟气轮机做功后，烟气温度下降至535℃。经高温烟气三通阀调节，紧急情况下可以直接进入烟囱排入大气，正常情况下通过水封罐顶部口转弯向下引入余热锅炉过热器、蒸发段受热面，再顺序进入高温省煤器、水热媒低温省煤器，最后温度下降至175℃进入烟道后分为两路:一路进入到CO2装置，另一路由烟囱排入大气。

图1 烟气流程图

1.2 余热锅炉蒸汽流程

外取热器汽包(容701)分离出来的28 t/h饱和蒸汽及油浆蒸汽发生器(换202/1)产生的5 t/h饱和蒸汽汇集在一起，分两路:一路饱和蒸汽送至特种油车间使用，另一路与余热锅炉蒸发段自产出的6.76 t/h饱和蒸汽一起进入混合集箱，再经过热器加热后成过热蒸汽，由过热器出口集箱引出，通过喷水减温器控制过热器的出口蒸汽温度在250℃±10℃后进入低压蒸汽管网。

图2 蒸汽流程图

2 原因分析

2.1 粉尘沉积

携带催化剂细粉烟气进入余热锅炉后，由于余热锅炉截面大于烟道，烟气的流速明显降低，催化剂细粉逐渐沉积下来。烟气高温高速流动产生静电效应致使催化剂细粉吸附在翅片管和器壁上形成了一层隔离膜，阻碍了烟气和炉管的直接热传递，致使传热能力下，造成取热效率降低。

2.2 吹灰器效果不佳

余热锅炉吹灰器采用吹灰方式为激波吹灰，利用燃气爆燃产生的激烈振动，使得受热面表面积灰脱落，达到清灰目的。本锅炉在过热段、蒸发段、高温省煤器和低温省煤器分四层布置，每层安装三个激波吹灰器。在操作过程中，由于采用装置自产干气，燃料成分不稳定、含有杂质等介质，易导致爆燃不稳定，有时无法爆燃，有时爆破力太强，甚至损害激波吹灰器分配器。

2.3 二氧化碳装置开停工影响

二氧化碳装置回收催化装置排放的再生烟气中二氧化碳气体，作为油田采油气驱介质，减少了二氧化碳排放到大气，起到节能减排的作用。

2.3.1 二氧化碳装置开工影响

当二氧化碳装置需要开工时，为了确保再生烟气至二氧化碳装置烟气量的稳定供给，通常做法是:二氧化碳操作人员逐渐关小余热锅炉后烟气直接排放至烟囱的烟道挡板。当协调不到位时极易造成余热锅炉后路烟气压力快速上涨至2 kPa以上，锅炉前(烟机后)的压力能达到10 kPa，双动滑阀开度增大，烟机做功降低，余热锅炉水封罐小水封密封不住，不停冒烟气;催化操作人员被迫将高温烟气三通阀切至烟囱一部分处理问题，造成了高温烟气的浪费。

2.3.2 二氧化碳装置停工影响

当二氧化碳装置停工时，二氧化碳解吸塔底重沸器不再消耗蒸汽，造成蒸汽消耗平衡困难。尤其是在夏季，动力车间锅炉房只开一台锅炉保证催化汽轮机专用蒸汽使用，系统的蒸汽压力靠催化车间产汽来平衡，当催化系统蒸汽压力达到0.85 MPa时，油浆蒸汽发生器的蒸汽压力达到正常操作的上限1.2 MPa(安全阀定压值为1.32 MPa)，全厂蒸汽系统的压力无法平衡，只得牺牲余热锅炉的取热能力，将高温烟气三通阀切至烟囱一部分，造成了高温烟气的浪费。

3 解决措施

通过以上分析，余热锅炉热效率不高的原因主要是:吹灰效果不佳，烟气热能没有得到最大利用及系统蒸汽用量得不到最大使用量影响余热锅炉的取热效果，可以从以下几个方面着手进行解决:

3.1 改善吹灰效果

3.1.1 组分由干气改为乙炔

将吹灰燃气由多组分的干气改用为组分单一乙炔，燃料组分得到保证，降低了操作难度，控制好吹灰时燃气，均匀分配爆破能量，避免破坏设备，提高吹灰效果。

表1 吹灰燃气比

3.1.2 调整吹灰的频率

催化剂吸附在翅片管上形成积灰是造成锅炉取热效率不高的因素，而合理提高吹灰频次，可将堆积在翅片管上的催化剂积灰均匀的清除，避免了催化剂细粉长时间吸附在炉管翅片上，有利于锅炉炉管和烟气热交换。将每天20:00吹灰调整为每天吹两次(6:00和20:00)后，每次吹完后，从烟囱排放烟气呈白烟而不是黑烟滚滚，说明锅炉内的催化剂细粉均匀吹出，取热量得到提高。

3.2 改进烟气操作方案，优化操作流程

在二氧化碳装置开工时，先全开余热锅炉高温烟气三通阀及余热锅炉后排放至烟囱的烟道挡板，再逐渐关小烟囱烟道挡板，控制烟机出口压力PR502在0.085 MPa以下，如此保证了烟气全部通过余热锅炉，既保证了烟机最大做功节能，也提高了锅炉热效率。

3.3 余热锅炉定期高压水清洗

锅炉吹灰时存在死区，催化剂细粉会黏附在炉管翅片上，长时间的堆积形成硬垢，即使加大吹灰能量也无法清除，造成锅炉的产汽量和过热能力降低，运行起来也不节能。需要定期停炉清理炉管上催化剂硬垢，由于炉管在锅炉内密集排布，清灰困难，只能利用高压水将翅片上的硬垢冲洗掉。

4 效果分析及下一步措施

4.1 效果分析

通过分析余热锅炉热效率不高的原因及改进吹灰介质、加大吹灰频率、采取优化操作流程和采用水洗方案等措施，在余热锅炉运行中，排烟温度降低至200℃以下，过热蒸汽温度稳定在250℃以上，锅炉的产汽量上升并且稳定在6 t/h，锅炉的压差下降6 kPa，大大提高了锅炉的传热能力，延长了锅炉运行周期，提高锅炉的运行效率，降低了总厂能耗。

4.2 下一步措施

催化装置正常操作状态下，当催化系统压力达到0.8 MPa时，油浆蒸汽发生器压力达到1.18 MPa，而催化汽轮机专用蒸汽压力在0.9～1.0 MPa，这就需要重新核算催化装置蒸汽系统压降，优化系统蒸汽流程，降低动力车间锅炉房的负荷，最大限度节约能源。改造初步方案:将油浆蒸汽发生器饱和蒸汽外供，从余热锅炉出口直接接一条管线与汽轮机专用蒸汽线相连，增加蒸汽调压阀，控制到汽轮机蒸汽压力在1.0～1.1 MPa，系统蒸汽压力在0.8 MPa。

TQ050.7

B

1003－3467(2012)15－0054－03

2012－06－02

徐学明(1974－)，男，工程师，从事炼油催化裂化技术工作，电话:(0393)4879330。