催化裂化裝置的節(jié)能探討

胡久平

催化裂化裝置的節(jié)能探討

胡久平

（蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 甘肅 蘭州 730060）

在能源類型多元化，減少碳排放的當(dāng)今世界, 催化裂化裝置的節(jié)能地位日益重要。余熱回收主要以鍋爐形式來實(shí)現(xiàn)。鍋爐效率的高低對催化裂化裝置能耗的影響很大。催化裂化裝置是煉油廠的核心生產(chǎn)裝置,其能耗水平影響全廠能耗。廢熱鍋爐效率的高低對催化裂化裝置能耗起決定性作用。本文就催化廢熱鍋爐運(yùn)行過程中出現(xiàn)的一些節(jié)能問題進(jìn)行剖析。

催化裂化；廢熱鍋爐；節(jié)能；省煤器；煙氣

催化裂化裝置是煉油廠的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備，其能耗高低對全廠能耗的影響顯著。利用煙氣余熱發(fā)電和廢熱鍋爐的節(jié)能的地位也就越來越重要。大型石化企業(yè)催化裂化裝置設(shè)置了燃料型廢熱鍋爐回收裝置排出的高溫?zé)煔庵械哪芰俊４呋鸦瘡U熱回收鍋爐以回收煙氣顯熱為主，對保護(hù)環(huán)境，同時(shí)承擔(dān)產(chǎn)生飽和蒸汽和6.4 MPa、 425 ℃高壓過熱蒸汽的任務(wù)。鍋爐產(chǎn)生的高壓過熱蒸汽可以用于發(fā)電[1]。

1 廢熱鍋爐簡述

1. 1 工藝簡介

蘭州石化煉油廠催化裂化裝置處理能力為300萬t/a，所用鍋爐為四川鍋爐制造工廠的C型廢熱鍋爐。廢熱鍋爐包括一個(gè)燃燒室，一個(gè)水保護(hù)段，一個(gè)過熱的段，一個(gè)蒸發(fā)段和一個(gè)省煤器。省煤器的作用是提高給水溫度，降低煙氣溫度，回收煙氣熱量，提高鍋爐熱效率。省煤器分為三級，布置于鍋爐尾部，蛇形管結(jié)構(gòu)，布置形式為管束水平、順列布置，管束為光管，規(guī)格為Φ2×4.5。材質(zhì)為20G，煙氣橫向沖刷。煙氣從上向下通過省煤器受熱面,與省煤器中水換熱后排入尾部煙道,通過煙囪排出。

1.2 工藝過程

廢熱鍋爐主要利用裝置生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高溫再生煙氣（溫度490~520 ℃，CO含量約3.3%~ 4.7%），煙氣組成見表1，再燃燒一部分瓦斯，然后與汽、水進(jìn)行換熱，產(chǎn)出6.4 MPa，425 ℃的次高壓過熱蒸汽，除用于驅(qū)動汽輪機(jī)、富氣還部分外送MS、LS蒸汽管網(wǎng)。該余熱鍋爐是與重油催化裝置的外蒸發(fā)器（外取熱器和油漿蒸發(fā)器汽包）組成的蒸汽共同發(fā)生系統(tǒng)，除本身自產(chǎn)6.4 MPa蒸汽外，同時(shí)向外蒸發(fā)器提供熱水、過熱外蒸發(fā)器產(chǎn)生的同參數(shù)飽和蒸汽。運(yùn)行工藝參數(shù)見表1、2。

表1 煙氣組成 y，%

表2 余熱鍋爐工藝參數(shù)

2 運(yùn)行中出現(xiàn)的主要問題及原因分析

2.1 省煤器腐蝕泄漏

裝置自開工以來，由于加工的原料油性質(zhì)復(fù)雜，尤其硫含量偏高，使得煙氣中的二氧化硫含量也偏高。煙氣中二氧化硫含量見表3。

余熱鍋爐自2015年起平均不足半年就有腐蝕泄漏發(fā)生，不得不將鍋爐切除將腐蝕損壞的部位進(jìn)行更換維修。大大限制了余熱鍋爐效能的發(fā)揮，不但造成人力、物力資源的消耗，而且造成嚴(yán)重的熱量浪費(fèi)，影響裝置效益。省煤器爐管腐蝕情況見表4。

表3 煙氣中二氧化硫含量 mg /m3

表4 余熱鍋爐省煤器爐管腐蝕情況

催化裂化裝置產(chǎn)生的高溫?zé)煔庵校饕械獨(dú)狻⒍趸肌⒁谎趸己退埠兴嵝愿g氣體二氧化硫。煙氣的一部分被氧化后的一氧化碳焚燒爐焚燒。在高溫下，氣體不會對金屬造成腐蝕，但隨著煙氣溫度的逐漸降低，煙氣中會形成蒸汽。當(dāng)煙氣流量、煙氣溫度、省煤器管壁溫度進(jìn)一步降低，當(dāng)降到酸性氣體露點(diǎn)時(shí)，會冷凝將逐步向省煤器管壁，使其腐蝕。表面越不光滑（如焊縫）或雜質(zhì)越多，腐蝕就越嚴(yán)重[2]。

當(dāng)這些地方腐蝕，新的表面暴露，更容易腐蝕，坑越來越深，直到穿孔。水冷凝形成液滴，然后接觸到金屬表面，也會產(chǎn)生腐蝕。而從表1-2可以看出，鍋爐排煙溫度（265 ℃）遠(yuǎn)高于氣相中酸與水結(jié)露的溫度，所以這種情況對三套催化鍋爐省煤器爐管產(chǎn)生腐蝕的可能性很小。但是在爐體和頭之間沒有密封，當(dāng)煙道氣體流經(jīng)管束時(shí)，攜帶催化劑的少量煙道氣體將不可避免地進(jìn)入水箱。在爐膛內(nèi)，催化劑易于被煙氣所攜帶，催化劑被放置在組合箱的隔熱材料上。

由于接頭盒內(nèi)壁溫度相對較低，當(dāng)煙氣進(jìn)入頭部時(shí)，液體壁被凝聚成酸性液滴，內(nèi)箱內(nèi)壁暴露于露點(diǎn)腐蝕。

2.2 廢氣溫度過高，廢熱鍋爐效率低

鍋爐煙氣進(jìn)入鍋爐的實(shí)際溫度是470 ℃，比設(shè)計(jì)值要低。雖然鍋爐配備了聲波吹灰器，但由于對管束進(jìn)行了檢修，加熱面積相對較嚴(yán)重，這表明吹灰效果不理想，導(dǎo)致了較高的排氣溫度[3]。

3 改進(jìn)方法

3.1 省煤器給水工藝的改進(jìn)

省煤器可改為兩組平行，與低溫段采用新材料和鋼（12Cr1MoV）低溫腐蝕，剩下的是20G。省煤器飼料添加浮頭式水-水換熱器，省煤器出口與對熱水采暖入口，由于水熱換熱器的管、殼程壓力泄漏，幾乎相同，但不能夠長期有效運(yùn)行，避免省煤器低溫露點(diǎn)腐蝕。

3.2 種新型加煤器加裝沖擊波鼓風(fēng)機(jī)

根據(jù)鍋爐粉塵嚴(yán)重，原聲波吹灰器效果不理想，與其他大型煉油廠余熱鍋爐吹灰器的用法，激波吹灰器吹效果更好，能有效地減少鍋爐受熱面灰塵的問題，保證了鍋爐效率。兩個(gè)激波發(fā)生器由14個(gè)吹灰層組成[4]。

3.3 助燃空氣增設(shè)空氣預(yù)熱器

燃燒空氣預(yù)熱器加熱到高于正常溫度和再生煙氣進(jìn)入爐內(nèi)混合，由于在燃料和空氣的混合溫度下高溫空氣溫度的增加，物理化學(xué)燃料的燃燒過程能促進(jìn)和加強(qiáng)，火焰和煙氣溫度高。煙氣流速大，爐內(nèi)干擾大，增加了煙氣對流換熱，大大強(qiáng)化了爐膛內(nèi)的傳熱，提高了爐膛的傳熱能力。減少排煙損失，提高鍋爐熱效率。

3.4 對于腐蝕嚴(yán)重的問題對策

保持金屬和管子的外表面、煙道清潔干燥，防止金屬表面的外腐蝕。應(yīng)加強(qiáng)水處理，盡可能地清除氧氣，減少水中的氧氣，酸或其他物質(zhì)會對金屬內(nèi)壁造成腐蝕。

4 結(jié)論

省煤器泄漏嚴(yán)重，影響生產(chǎn)安全問題，經(jīng)常需要把鍋爐移走，極大地限制余熱鍋爐的利用效率，造成嚴(yán)重的廢熱流失，影響設(shè)備的使用效率。在催化裂化裝置廢熱鍋爐技術(shù)改進(jìn)后，機(jī)組能耗降低，節(jié)能效果顯著，經(jīng)濟(jì)效益良好。特別是在環(huán)境保護(hù)方面，它不僅減少了二氧化碳的排放，減少了大氣污染，而且還能循環(huán)利用能源，節(jié)約資源，有效地提高資源利用效率。

［1］宋巍. 煉油化工節(jié)能技術(shù)發(fā)展趨勢與現(xiàn)狀淺述［J］. 工程與技術(shù)，2016，12：17-19.

［2］劉麗帥. 煉油化工節(jié)能技術(shù)研究［J］. 大科技，2016，16：23-27.

［3］李平輝. 化工節(jié)能減排技術(shù)(第二版)［M］. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2016：67-91.

［4］中國化工節(jié)能技術(shù)協(xié)會. 中國石油和化工行業(yè)節(jié)能進(jìn)展報(bào)告 ［M］. 化學(xué)工業(yè)出版社，2012：45-64.

Discussion on Energy Saving of Catalytic Cracking Unit

（Lanzhou Petrochemical College of Vocational Technology，Gansu Lanzhou 730060，China）

In today's world where energy types are diversified and carbon emissions are reduced, the energy saving status of catalytic cracking plants is becoming increasingly important. Waste heat recovery is mainly achieved in the form of boiler. The efficiency of the boiler has a great influence on the energy consumption of the catalytic cracking unit. The catalytic cracking unit is the core production facility of refinery, and its energy consumption level affects the whole plant energy consumption. The efficiency of waste heat boiler plays a decisive role in the energy consumption of catalytic cracking unit. In this paper, some problems of energy saving in the running process of catalytic waste heat boiler were analyzed.

catalytic cracking；waste heat boiler；energy saving；economizer；flue gas

TE 624

A

1004-0935（2017）09-0892-03

2017-07-27

胡久平（1958-），男，副教授，甘肅省蘭州市人，2000 年畢業(yè)西北師范大學(xué)化學(xué)教育專業(yè)，研究方向：化工職業(yè)教育。