三催化裝置余熱鍋爐改造總結

摘要：指出了中石油哈爾濱石化分公司1.2Mt/a RFCCU焚燒式CO余熱鍋爐存在的問題，通過鍋爐整體更新改造，利用先進技術和選用RT-20004N08L/10020L型脈沖燃氣吹灰器等改進措施，提高了CO余熱鍋爐的蒸汽過熱能力、煙氣能量回收能力和鍋爐熱效率，節能效果明顯，取得了很好的經濟效益。

關鍵詞：催化裂化裝置 CO余熱鍋爐 技術改造

前言

中國石油天然氣股份有限公司哈爾濱石化公司第三套催化裂化裝置（1.2Mt/a催化裝置）經技術改造后，其排放進入余熱鍋爐處理的再生煙氣參數和需要余熱鍋爐過熱的外來飽和蒸汽流量發生了較大的變化，經技術分析和校核計算，決定拆除原有余熱鍋爐，配套新建一臺焚燒式CO余熱鍋爐。

該鍋爐為P形全剛架結構，半露天布置，中溫中壓、自然循環、單鍋筒、微正壓、絕熱燃燒補燃式余熱鍋爐。再生煙氣從絕熱爐膛底部進入，絕熱爐膛下部布置燃燒器，補燃燃料與再生煙氣混合焚燒后，高溫煙氣經水保護段、過熱段、對流蒸發段、高溫省煤器、低溫省煤器傳熱后排入煙囪。為提高助燃空氣溫度，提高爐內燃燒穩定性，采用水熱媒空氣預熱器；為有效防止受熱面積灰，降低排煙溫度，提高鍋爐效率，共布置32臺激波吹灰器。

1、改造前余鍋存在的主要問題和原因分析

1.1、改造前情況說明：

三催化裝置余熱鍋爐于1998年8月投用，投用后雖幾經改造，消除了原設計制造中的部分缺陷，但是隨著裝置加工負荷提高，以及摻煉部分進口俄油，原有不足也明顯表現出來。改造前存在的主要問題如下：

1.1.1、再生煙氣處理能力不足，煙氣流通阻力偏大，導致爐膛壓力偏高。當裝置處理量負荷為80%時，爐膛壓力已經達到2.3~2.5KPa（原設計爐膛壓力最大為2.0KPa），為控制爐膛壓力，只好將部分再生煙氣約15%直接從煙囪排放，造成大量化學能和高溫余熱損失，影響裝置運行經濟效益。

1.1.2、由于余鍋各換熱面積灰造成原蒸汽過熱器過熱能力不足，傳熱能力下降，排煙溫度偏高，導致余熱鍋爐熱效率下降。在上個運行周期中，我們裝置的余熱鍋爐，多處密封點出現漏煙氣和蒸汽現象，爐膛壓力高，各換熱面積灰嚴重，排煙溫度220℃，高于設計值很多，鍋爐熱效率嚴重下降。由于尾部積灰嚴重，煙氣阻力增加，有一部分高溫煙氣因爐膛超壓而被迫直接排入煙囪，能量損失較大。

2、本次改造采用的技術原則

2.1改造原則

鑒于本催化裝置擬于2011年進行擴能技術改造，將現有的生產能力提高到120萬噸/年，

擴能改造后，催化裝置排放的煙氣量和煙氣參數可能會有較大變化，因此本次鍋爐改造的原則為：

2.1.1、節約投資

以科學合理的理論計算為基礎，盡量利用本次改造機會，滿足生產要求同時，減少改造設備投資和工程費用，并達到改造目的的要求。

2.1.2、100%回收目前運行工況下的再生煙氣，并確保爐膛壓力低于2.5kPa

根據目前催化裝置最大負荷再生煙氣流量，采取合理的技術措施，使得100%再生煙氣進入余熱鍋爐進行熱量回收處理，并確保爐膛壓力低于2.0kPa，降低裝置能耗，保證鍋爐安全運行。

2.1.3、降低排煙溫度

根據鍋爐熱力計算，采取合理的工藝流程改造，將排煙溫度降低到180℃以下

2.2選用新型火嘴降低瓦斯耗量，在鍋爐本體增設新型脈沖吹灰器來消除各模塊段的積灰，從而達到提高余熱鍋爐本體發氣量與提高余熱鍋爐蒸汽過熱能力的目的，使CO余熱鍋爐在整個長周期運行階段的過熱能力得到優化和增加。

3、改造后數據采集：

表一、余熱鍋爐數據采集

項目數值

(平均值)單位

爐膛溫度TI9122A843.5℃

爐膛溫度TI9122B838.75℃

入余鍋煙氣溫度TI703458℃

排煙溫度TI9129172.8℃

余鍋煙氣氧含量AI91211.2V%

高溫省煤器出口水溫TI9105214℃

空氣預熱溫度（實測）125℃

主風量FIC1231850Nm3/min

爐膛壓力PI91231.508KPa

瓦斯流量FIC9170.918T/h

中壓蒸汽管網壓力PI9143.657MPa

余鍋汽包壓力PI91024.12MPa

外取熱器發汽量FI11236.5T/h

外取熱蒸汽溫度TI153A263.2℃

余鍋汽包發汽量FI910331.4T/h

余鍋上水量FI91133.9T/h

余鍋自產汽溫度TI9106256.8℃

油漿蒸發器發汽量FI2258.29T/h

油漿蒸發器蒸汽溫度TI238253.7℃

過熱蒸汽溫度TIC911424℃

減溫水流量FI91027.0T/h

總上水量FI910193.7T/h

給水溫度TIC925103.8℃

一再煙氣分析CO213.85(V)%

CO5.64(V)%

O20.83(V)%

余鍋煙氣分析CO214.80(V)%

CO0(V)%

O22.89(V)%

4、鍋爐熱效率計算：

對于三催化CO余熱鍋爐存在的熱量結構有以下幾種：

4.1、再生煙氣入焚燒爐帶來的熱量Q1

4.2、瓦斯入焚燒爐的升溫吸收的熱量Q2

4.3、瓦斯燃燒放出的熱量Q3

4.4、鼓風進焚燒爐升溫后吸收的熱量Q4

4.5、除氧水經省煤器吸收的熱量Q5

4.6、余鍋汽包排污帶走的熱量Q6

4.7、余鍋加藥自身的熱量Q7

4.8、余鍋產飽和蒸汽吸收的熱量Q8

4.9、外取熱器D119、油漿蒸發器E207和余熱鍋爐F-1飽和蒸汽變為過熱蒸汽吸收的熱量Q9

4.10、減溫水變為過熱蒸汽吸收的熱量Q10

4.11、排煙帶走的熱量Q11

4.12、余熱鍋爐爐體散熱量Q12

能量結構關系式：

Q1+Q3 =Q2+ Q4+Q5+Q6+ Q7+Q8+ Q9+Q10+Q11+ Q12

鍋爐的有效熱效率：

鍋爐熱效率（η）=Q5+Q8+Q9+Q10×100%

Q1+Q3-Q11

87.67%

5、改造后標定結果

5.1、蒸汽品質得到保證，改造前過熱蒸汽溫度只有400-420℃，改造之后，蒸汽溫度始終保持在420～440℃，達到中壓過熱蒸汽品質的要求，保證汽輪機組的安全平穩運行。

5.2、鍋爐本體的安全得到保證，改造前，為了保證蒸汽品質，經常將爐膛溫度提到860℃，壓力2.2KPa以上，超過設計值，威協到爐子的安全，而改造之后，爐膛溫度在830℃左右時，即能使過熱蒸汽溫度達到420℃，而爐膛壓力始終低于1.6Kpa，保證了爐子的安全運行。

5.3、完全回收煙氣能量，改造前，為了使爐膛壓力低于2.2Kpa，只好將一部分煙氣排入煙囪，造成大量化學能和高溫余熱損失，而改造后將煙氣全部并入余鍋，這部分能量全部回收，提高了裝置運行的經濟效益。

6、結論

6.1、CO余熱鍋爐經改造后提高了再生煙氣處理能力，CO余熱鍋爐經改造后提高了再生煙氣處理能力，提高了過熱蒸汽溫度，提高了熱效率并降低了排煙溫度。

6.2、通過改造后新型瓦斯火嘴投用，節約瓦斯0.15T/h，裝置能耗降低了1.1萬大卡/噸。

6.3、改造后把因余熱鍋爐爐膛壓力高而被迫直排煙囪的15%CO再生煙氣并入余熱鍋爐進行余熱回收，避免了CO再生煙氣直接向煙囪排放，改善廠區周圍環境所帶來的社會效益也十分有意義。

作者簡介

姜春雨 （1982—），男，黑龍江哈爾濱市人，助理工程師，電話045155606139電郵：jiangcyhpc@petrochina.com.cn