浅谈催化装置余热锅炉吹灰器改造

2021-07-15陈猛

中国设备工程 2021年13期

陈猛

（大庆宏伟庆化石油化工有限公司，黑龙江大庆 163000）

1 余热锅炉的基本情况

裂解装置余热锅炉主要由高温过热器、低温过热器，一级蒸发段、二级蒸发段、高温省煤器和两个低温省煤器组成。长宽高分别为7.1×6.1×21m，由中国石油第七建设公司承建。余热锅炉运行过程中，烟气中携带的催化剂粉尘被吸附在管束翅片上，在管束外表面积灰结渣（如图1），影响受热面的热力传导，使换热效率下降。吹灰器改造前使用的蒸汽吹灰器，在北方冬季吹灰前需要排凝暖管，工作烦琐，浪费蒸汽，旋转吹灰设备易卡涩，维护工作量大，并且达不到理想的排烟温度，为提高余热锅炉效率，保证长周期运行，决定将原蒸汽吹灰器改造为激波吹灰器。

图1 余热锅炉积灰情况

2 余热锅炉激波吹灰器的改造

（1）激波吹灰器原理。激波吹灰器是通过燃气爆燃生成激波，在增压激发器中进一步增强，通过激波发射口进入炉膛，激波会在炉膛内的物理界面发生反射，并通过折射导入物体内部，激波剧烈的压力脉动纵波对积灰产生一种先压后拉的作用，促使其碎裂和脱离积灰基底，导入积灰的折射激波会在灰体内产生横波，这道横波在积灰基底上的反射波和入射波的相互作用使积灰和基底之间的结合面产生剪力，使积灰和基底的结合面发生分离，从而达到除灰的目的。

（2）激波吹灰器工作过程。激波吹灰器的混合气体点火位置一般有两种，第一种气体混合点在主干线上，经点火后产生的高温气体再经过旋转集箱至各吹灰点进行吹灰；本次改造的激波吹灰器系统无旋转集箱，燃料气与非净化风是在爆轰气混合制备装置混合配比后，分别进入每一爆轰清洁器，单独通过高能点火装置进行点燃产生激波，再通过爆轰增压激发器进行激波增强，进入炉膛吹灰（如图2）。

图2 激波吹灰器流程简图

（3）激波吹灰器优缺点。激波吹灰器优点：能够在较大空间范围内有效清除受热面的积灰结渣，对积灰死角有效，大幅度降低排烟温度，增加换热效率，效果明显；控制系统自动化可靠性比较高，支路故障不影响整个系统运行；适用范围广，可以使用绝大部分炉型。激波吹灰器缺点：燃料气组分要稳定，超出点燃范围，可能出现哑炮现象，需人工调节；有燃气泄漏爆炸、哑炮导致锅炉烟道内二次爆炸、回火爆轰等风险。

（4）激波吹灰器改造方案。激波吹灰器与炉体匹配的二次设计是极其重要的环节，激波发生器的吹灰能量能否真正作用到积灰面上，吹灰效率能否充分发挥，很大程度上要依靠设备与炉体的完美匹配。针对锅炉的工况，利用原有蒸汽吹灰点进行布置激波吹灰点，分布位置如下：高低温过热器、一级蒸发段、二级蒸发段、高温省煤器、低温省煤器上、低温省煤器下各布置4台激波吹灰点，共计24台。激波吹灰器系统主要由智能操控中心1套，爆轰气混合制备装置1套，分散爆轰装置6台，爆轰清洁器24台，爆轰增压激发器24台，烟气分压冷凝阻断阀30台以及智能爆轰成功识别装置和高能点火装置等组成。使用一台控制柜控制，负责全系统各组成部分的统一协调动作，完成吹灰,包括运行控制、参数设置、信号检测记录、故障显示报警及自动安全保护等任务。采用PLC可编程序控制器作为核心控制元件进行系统的全自动控制，可实现单点、多点全自动顺序吹灰。

3 改造后的效果

激波吹灰器改造是在2020年检修期间进行的，通过改造，解决了余热锅炉管束翅片吹灰不彻底的问题，降低了余热锅炉排烟温度，提高了余热锅炉效率，通过改造前后进行对比如下。

2020年7月7～9日（改造前），余热锅炉烟气入口温度平均值501℃，二级低温省煤器出口温度平均值 196℃；

2020年12月15～17日（改造后），余热锅炉烟气入口温度平均值506℃，二级低温省煤器出口温度平均值162℃。

表1 项目改造前后标定操作条件数据表

通过上表吹灰器改造前后各三组数据对比，可以直观显示，吹灰器改造后比吹灰器改造前二级低温省煤器出口温度平均温度下降34℃，改造节能效果明显。

4 改造后的经济效益

激波吹灰器投用后：（1）余热锅炉排烟温度由196℃控制在162℃，能够回收更多烟气热量；燃料油价值为2300元/t；热焓值为10000Kcal/kg；烟气流量：78000Nm3/h；烟气比热0.34Kcal/Nm3℃；烟气温降：34℃；回收热量：0.34×78000×34×8000＝7.2×109(Kcal)；折合燃料油：7.2×109÷10000÷1000＝720(t/年)；经济效益：720×0.23=165.6万元。（2）原有蒸汽吹灰器不再使用，节约低压蒸汽量2t/天，经济效益：2×112×330=7.4万元。（3）原有蒸汽吹灰器旋转部件易损坏，减少更换配件费用及检修费用5万元/年。（4）激波吹灰器使用瓦斯产生费用：4.2×0.2×330×1900=52.7万元，共经济效益165.6+7.4+5-52.7=125.3万元/年。