合成塔出口废热锅炉技术改造

李 明

中海石油化学有限公司，海南东方 572600

我厂有一套年产45 万吨合成氨装置，合成塔出口废热锅炉123C1/C2(合成塔废热锅炉/合成塔出口给水预热器统称为123C) 由意大利BELLELL ENERGY S.R.L 公司制造。123C 用于氨生产过程回收氨合成反应热，同时生产12.0MPa 的高压蒸汽。

1 123C 存在的问题及原因分析

在2004 年合成氨装置性能考核时中发现，123C2 蒸汽出口温度为247.5℃，远低于292℃（设计值），123C1/C2 汽化率只有18%，低于设计值24.5%，

合成装置自2003 年9 月投产以来，合成塔出口废热锅炉的工艺气出口温度高 ，换热器设计热负荷为169.66 GJ/h，运行时的热负荷为151.27 GJ/h，仅为设计值的89.16%。造成装置吨氨能耗偏高，致使快装锅炉的运行负荷高，整个合成尿素装置出现蒸汽不平衡。

合成氨装置两套废热回收锅炉：合成塔出口废热锅炉和高温变换炉出口废热锅炉（123C1/C2）均为意大利BELLELL ENERGY S.R.L 公司制造，103C 同样存在运行热负荷达不到设计值的问题。2004 年5 月，中海化学、成达工程公司、KBR、KHI 共同成立了装置性能考核后遗留问题解决小组，负责装置存在问题原因查找、问题解决方案提出、解决方案实施办法、解决方案的设计审查、方案实施材料落实、施工组织、实施结果验收、遗留设备问题商务谈判。103C/123C 表征现象：热负荷不达标是联合调查小组要重点解决的问题之一。

联合调查组通过查找对比设备制造商BELLELI 公司提供的设备数据，未发现制造数据与设计数据的偏离。计算103C1/C2 热负荷，实际热负荷为105.77GJ/h 较设计热负荷117.49GJ/h 低9.97%。2005 年3 月，在装置进行检修时对变换废锅103C1/C2 进行了抽芯检查。调查发现：103C1 内径Φ1410mm，设计管束外径Φ1402mm，制造管束外径Φ1390mm，实际测量管束与外壳内径间隙13.334mm，由于管束与外壳间隙超差和缺少管束上下两端折流板，造成37%流量的工艺气走旁路，未与锅炉水换热。

通过103C 检查结果，调查小组判断123C 同样存在相同的工艺气走“短路”问题。

2 解决方案及实施

我厂与原设备制造商讨论协商，决定采用密封隔离的办法即安装叶式密封，通过在123C1/C2 两台换热器管束上分别安装径向及轴向可以弯曲的叶式密封条，减少或调低工艺气直接旁路的流量，使合成气按照要求的路径流动。

用0.1mm 的不锈钢薄片10 个叠成每一组后，做成圆环形和直排型两种结构，利用管束中穿插的折流板作为固定砧板，按一定距离钻孔，使用与折流板相同材料作压板，用螺栓固定，点焊螺母，分别安装在折流板和入口分布板边缘，密封折流板、入口分布板与设备壳体间的间隙，通过在123C1/C2 两台换热器管束上分别安装径向及轴向可以弯曲的叶式密封条，减少或调低工艺气直接旁路的流量，使得工艺气按照设计路径流动延长工艺气在管束间的流程。

经过2007 年初到2009 年3 月两年多的筹备， 2009 年3月装置全面停车检修时，对123C1/C2 进行了加装叶式密封改造。

图1 现场安装图

图2 现场安装图

图3 叶式密封与换热器壳体纵向密封

图4 叶式密封与换热器壳体的水平密封

3 改造效果分析

实施技术改造后，在相同负荷情况下进行比较得出：高压锅炉给水流量增加12049kg/h； 高压蒸汽产量增加13688kg/h； 123C2 锅炉给水预热温度增加44.1℃； 123C1 出口合成气温度降低17.25℃； 123C 热负荷计算值为150544055kJ/h，较改造前1466077969kJ/h 增加3936086kJ/h。

本次检修解决了123C 换热能力不够的状况，改善了管网蒸汽紧张的局面，大修后123C1/C2 热负荷148GJ/h，工艺气出口温度由改造前 243℃降低到227.4℃（设计为231.7℃）。达到工艺气与换热管中的给水充分换热，增强了换热效率，提高了废热锅炉的汽化率，达到节能降耗的目的，改造效果显著。本次改造的成果实施，对同类型废热锅炉的改造具有借鉴意义。

[1]姚烨.450Kt/a合成氨装置原始试车及性能考核.大氮肥，28(4).