淺談催化裝置余熱鍋爐吹灰器改造

陳猛

（大慶宏偉慶化石油化工有限公司，黑龍江 大慶 163000）

1 余熱鍋爐的基本情況

裂解裝置余熱鍋爐主要由高溫過熱器、低溫過熱器，一級蒸發段、二級蒸發段、高溫省煤器和兩個低溫省煤器組成。長寬高分別為7.1×6.1×21m，由中國石油第七建設公司承建。余熱鍋爐運行過程中，煙氣中攜帶的催化劑粉塵被吸附在管束翅片上，在管束外表面積灰結渣（如圖1），影響受熱面的熱力傳導，使換熱效率下降。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，工作煩瑣，浪費蒸汽，旋轉吹灰設備易卡澀，維護工作量大，并且達不到理想的排煙溫度，為提高余熱鍋爐效率，保證長周期運行，決定將原蒸汽吹灰器改造為激波吹灰器。

圖1 余熱鍋爐積灰情況

2 余熱鍋爐激波吹灰器的改造

（1）激波吹灰器原理。激波吹灰器是通過燃氣爆燃生成激波，在增壓激發器中進一步增強，通過激波發射口進入爐膛，激波會在爐膛內的物理界面發生反射，并通過折射導入物體內部，激波劇烈的壓力脈動縱波對積灰產生一種先壓后拉的作用，促使其碎裂和脫離積灰基底，導入積灰的折射激波會在灰體內產生橫波，這道橫波在積灰基底上的反射波和入射波的相互作用使積灰和基底之間的結合面產生剪力，使積灰和基底的結合面發生分離，從而達到除灰的目的。

（2）激波吹灰器工作過程。激波吹灰器的混合氣體點火位置一般有兩種，第一種氣體混合點在主干線上，經點火后產生的高溫氣體再經過旋轉集箱至各吹灰點進行吹灰；本次改造的激波吹灰器系統無旋轉集箱，燃料氣與非凈化風是在爆轟氣混合制備裝置混合配比后，分別進入每一爆轟清潔器，單獨通過高能點火裝置進行點燃產生激波，再通過爆轟增壓激發器進行激波增強，進入爐膛吹灰（如圖2）。

圖2 激波吹灰器流程簡圖

（3）激波吹灰器優缺點。激波吹灰器優點：能夠在較大空間范圍內有效清除受熱面的積灰結渣，對積灰死角有效，大幅度降低排煙溫度，增加換熱效率，效果明顯；控制系統自動化可靠性比較高，支路故障不影響整個系統運行；適用范圍廣，可以使用絕大部分爐型。激波吹灰器缺點：燃料氣組分要穩定，超出點燃范圍，可能出現啞炮現象，需人工調節；有燃氣泄漏爆炸、啞炮導致鍋爐煙道內二次爆炸、回火爆轟等風險。

（4）激波吹灰器改造方案。激波吹灰器與爐體匹配的二次設計是極其重要的環節，激波發生器的吹灰能量能否真正作用到積灰面上，吹灰效率能否充分發揮，很大程度上要依靠設備與爐體的完美匹配。針對鍋爐的工況，利用原有蒸汽吹灰點進行布置激波吹灰點，分布位置如下：高低溫過熱器、一級蒸發段、二級蒸發段、高溫省煤器、低溫省煤器上、低溫省煤器下各布置4臺激波吹灰點，共計24臺。激波吹灰器系統主要由智能操控中心1套，爆轟氣混合制備裝置1套，分散爆轟裝置6臺，爆轟清潔器24臺，爆轟增壓激發器24臺，煙氣分壓冷凝阻斷閥30臺以及智能爆轟成功識別裝置和高能點火裝置等組成。使用一臺控制柜控制，負責全系統各組成部分的統一協調動作，完成吹灰,包括運行控制、參數設置、信號檢測記錄、故障顯示報警及自動安全保護等任務。采用PLC可編程序控制器作為核心控制元件進行系統的全自動控制，可實現單點、多點全自動順序吹灰。

3 改造后的效果

激波吹灰器改造是在2020年檢修期間進行的，通過改造，解決了余熱鍋爐管束翅片吹灰不徹底的問題，降低了余熱鍋爐排煙溫度，提高了余熱鍋爐效率，通過改造前后進行對比如下。

2020年7月7～9日（改造前），余熱鍋爐煙氣入口溫度平均值501℃，二級低溫省煤器出口溫度平均值 196℃；

2020年12月15～17日（改造后），余熱鍋爐煙氣入口溫度平均值506℃，二級低溫省煤器出口溫度平均值162℃。

表1 項目改造前后標定操作條件數據表

通過上表吹灰器改造前后各三組數據對比，可以直觀顯示，吹灰器改造后比吹灰器改造前二級低溫省煤器出口溫度平均溫度下降34℃，改造節能效果明顯。

4 改造后的經濟效益

激波吹灰器投用后：（1）余熱鍋爐排煙溫度由196℃控制在162℃，能夠回收更多煙氣熱量；燃料油價值為2300元/t；熱焓值為10000Kcal/kg；煙氣流量：78000Nm3/h；煙氣比熱0.34Kcal/Nm3℃；煙氣溫降：34℃；回收熱量：0.34×78000×34×8000＝7.2×109(Kcal)；折 合 燃 料油：7.2×109÷10000÷1000＝720(t/年)；經濟效益：720×0.23=165.6萬元。（2）原有蒸汽吹灰器不再使用，節約低壓蒸汽量2t/天，經濟效益：2×112×330=7.4萬元。（3）原有蒸汽吹灰器旋轉部件易損壞，減少更換配件費用及檢修費用5萬元/年。（4）激波吹灰器使用瓦斯產生費用：4.2×0.2×330×1900=52.7萬元，共經濟效益165.6+7.4+5-52.7=125.3萬元/年。

5 結語

通過余熱鍋爐吹灰器改造，進一步優化了裝置平穩節能運行：（1）降低了余熱鍋爐排煙溫度，提高了鍋爐效率，通過改造前后排煙溫度對比，每年產生可觀經濟效益，做好提質增效工作；（2）使鍋爐各段爐溫接近設計值，避免因吹灰器吹灰效果不好導致鍋爐各段爐溫超溫，使爐溫穩定，保證余熱鍋爐安全平穩運行。