水热媒空气预热器在大型炼化企业动力锅炉上的应用

2014-05-10尚庆峰朱晓波段永朋李政峰尹彦国

化工技术与开发 2014年5期

关键词：热媒预热器露点

尚庆峰，朱晓波，段永朋，李政峰，尹彦国

(中国石油广西石化公司，广西钦州 535008)

设备与自控

水热媒空气预热器在大型炼化企业动力锅炉上的应用

尚庆峰，朱晓波，段永朋，李政峰，尹彦国

(中国石油广西石化公司，广西钦州 535008)

大型炼化企业的动力锅炉通常用于蒸汽调峰，其负荷受制于主体装置的负荷，一般波动较大，因而其排烟温度也会有所波动。采用水热媒空气预热器可以方便地控制排烟温度，在确保低温侧不发生露点腐蚀的前提下，尽量降低排烟温度，节能降耗。

水热媒；动力锅炉；排烟温度；节能；露点腐蚀

某大型炼厂动力站配置3台130t·h-1中温中压锅炉，在全厂未开工时，作为全厂吹扫蒸汽和开工蒸汽来源，一般维持高负荷或接近满负荷运行，而当350万t·a-1重油催化裂化装置满负荷运行时，该装置每h可产出450t中压蒸汽，基本可以满足全厂其他装置中压蒸汽用量，这样动力锅炉就成为备用蒸汽来源，长期处于其额定负荷30%左右的低负荷运行；当催化降低产汽量时，其负荷相应提高。在高负荷下运行时，锅炉排烟温度一般在150～160℃，在30%或更低负荷下运行时，排烟温度一般在100～110℃左右，而根据测算，其烟气的露点温度为120℃，这表明在低负荷下运行不可避免地会造成露点腐蚀，运行结果也表明，露点腐蚀严重，如2号动力锅炉在40t·h-1左右负荷下连续运行108d后因为露点腐蚀已经无法维持正常运行。为解决这一难题，我们将空气预热器改造为水热媒空气预热器。

1 水热媒简介

1.1 水热媒基本原理及特点

水热媒空气预热器一般由烟气换热器、空气换热器、相应除氧水循环管路、循环水泵（有的不设）等构成。基本思路是将烟气换热器与空气换热器隔离，以水为媒介将烟气的热量传递给需要预热的空气，运用了水的传热系数大大高于空气和烟气的换热系数的基本原理，通过控制进入烟气换热的水温保证烟气换热器壁温始终大于露点温度。

1.2 水热媒的几种应用形式

目前应用的水热媒空气预热器大致可以分为2类，一是闭路循环系统，一是开路循环系统。闭路循环系统类似于以水为储热工质的回转式空气预热器，是通过循环水泵将系统中的除氧水在烟气换热器与空气换热器之间不断循环实现烟气与空气热量交换。它通过调节进入空气换热器中的除氧水量来控制进入烟气换热器中的除氧水温度，保证烟气换热器入口温度始终大于露点温度。

开路循环基本原理与闭路循环相似，不同之处是开路循环直接利用了锅炉给水作为传热工质。锅炉给水首先进入空气换热器，加热空气后再进入烟气换热器吸收烟气余热，然后进入锅炉本体省煤器。这种流程通常适用于锅炉给水通过高压加热器后温度较高（至少大于烟气的露点温度）的工况。这一流程与闭路循环模式相比最大的优势就是节约了2台循环水泵，简化了操作流程，节约了电能。操作要点也是通过空气换热器旁路调整进入烟气换热器的水温，保证进入烟气换热器的水温始终大于烟气露点。

当烟气经过省煤器后温度较高，而锅炉给水温度较低时，也可以选择另一种开路循环模式，流程简述为：经过烟气加热的一路锅炉给水抽出加热温度较低的锅炉给水→下级烟气换热器→上级烟气换热器→空气换热器→与温度较低的锅炉给水换热→锅炉省煤器。控制要点是控制进入下级烟气换热器的水温。

2 水热媒运行情况分析

某大型炼厂动力站锅炉将管式空气预热器改造为水热媒空气预热器，选择的是开路式循环模式，自改造完成投入运行以来，各项实际运行参数均达到了预想的安全经济指标。表1和表2分别是在锅炉高负荷和低负荷2种工况下，收集的水热媒空气预热器实际运行参数和原管式空气预热器运行参数。

表1 锅炉120t·h-1负荷下水热媒空气预热器与原管式换热器运行参数的比较

表2 锅炉38t·h-1负荷下水热媒空气预热器与原管式换热器运行参数的比较

从锅炉高负荷工况下空气预热器相关运行参数可以看出，管式空气预热器排烟温度高于烟气露点温度，但是因为入口侧的空气温度较低，可以推算，在空气预热器最下层与空气交汇处的局部冷区，管壁温度t=（36+148）/2=92℃，仍然会发生露点腐蚀。而水热媒空气预热器尽管排烟温度只有130℃，但是因为进水温度达到了128℃，管壁温度仍然大于烟气露点温度，所以不会发生露点腐蚀。

而在低负荷工况下，管式空气预热器排烟温度大大低于露点温度，露点腐蚀严重，锅炉仅仅坚持了3个多月就无法维持正常运行，而且因为助燃空气温度较低，不完全燃烧增加，出现大量积灰。尽管排烟损失较水热媒空气预热器小，但是燃料不完全燃烧热损失明显增加。而水热媒空气预热器仍能将排烟温度控制在烟气露点温度以上，有效避免了露点腐蚀，保证了设备长周期运行。