催化裂化裝置余熱鍋爐省煤器泄漏分析

付炳濤

（中國石油化工股份有限公司 滄州分公司，河北 滄州 061000）

我國余熱回收鍋爐設備是用于處理回收各類余熱鍋爐中的余熱，提高各類鍋爐系統能源合理節約率和利用率的常用余熱鍋爐回收設備。在實際鍋爐使用和運行中，由于各類鍋爐高溫受熱后爐體表面高溫部位受熱發生鍋爐灰塵大量進入積累及熱水器磨損、省煤器鍋爐受熱發生腐蝕等泄漏技術處理問題，嚴重影響我國各類余熱鍋爐回收企業鍋爐正常使用運行的節約工作率及安全性和實際運行中的穩定性。

1 省煤器泄漏原因

1.1 疲勞損壞

省煤器的疲勞產生破損主要原因是在實際鍋爐生產中，工藝的實際消耗系數大大高于生產工藝設計實際系數，促使此時余熱鍋爐機組的熱水降雨量降低，導致此時省煤器的整體給水流動速度及給天然氣涌水量的大大降低，促使此時省煤器的整體涌水量及環境溫度幾乎無法達到熱水沸騰時的狀態，產生的余熱氣體及水份層混合物比較多。此種狀況氣體及水份層混合物在加速豎直總體水平管路中一般分布極為均勻，但是在加速總體水平垂直管路中亦可能與此同時發生氣水份層。一是因為蒸氣空氣的流動強度大，一般在豎直管路的下層；二是因為蒸氣空氣的強度少，一般分布在總體水平管路的上層[1]。在這種流動狀態下，只有通過加速水力攪動速度才能夠使氣、液兩態的液體水分之間呈均勻性的分布流動狀態，而如果降低水力攪拌機的速度則可能會因為加速水平管道的疲勞造成泄漏。

1.2 管道質量

管道鍋爐接口外壁損壞主要是由于中壓類型蛇形燃氣鍋爐類型管道耐火接口外壁質量不高和低壓蛇形類型管道鍋爐接口外壁焊接技術工藝接口質量不好兩方面造成的。

首先，中壓和大型低壓蛇形燃氣鍋爐因使用蛇形不銹鋼管自身造成管道接口質量不穩定，可能會在正常鍋爐使用蛇形管道焊的過程中接口出現孔洞，造成高壓蛇形鍋爐管道外壁焊接工藝損壞。

其次，由于蛇形類型管道的鍋爐接口外壁焊接技術工藝接口質量不合格，一旦蛇形管道接口出現鍋爐煙氣質量泄漏，就很有可能會直接造成蛇形鍋爐中的煙氣從蛇形管道外壁焊口附近焊接處迅速擴散溢出，腐蝕了粘附在管道焊口附近的高壓蛇形鍋爐管道外壁和接口表面，加快可能造成蛇形管道的鍋爐煙氣質量泄漏。

1.3 低溫腐蝕

隨著采礦難度的增加，現階段選用的汽油中硫的濃度愈來愈低，導致汽油焚燒產物中二氧化硫濃度漸漸增加，在一定的前提之下，二氧化硫能被再度吸附產生三氧化硫，三氧化硫與煙氣中富含的水份結合形成溶液煙氣，對于煙氣的露點影響很大。研討表明，當存有煙氣中同時富含水份極少量的空氣及溶液二氫煙氣時，煙氣中的露點便極有可能達到100℃以上。如果存有給水反應環境溫度高的煙氣省煤器所在受熱面的反應環境溫度遠遠高于水中煙氣的所在露點，可能直接促使存有煙氣省天然氣中的大量溶液二氫煙氣一直遇熱液化進而凝固在煙氣省煤器的所在受熱面，兩者便能出現冷卻反應進而導致煙氣省煤器的熱侵蝕。依據溶液化學變化的基本原理，溶液在低濃度時可與其余鋁反應鈍化，當溶液含量比較高時，累積頻率速率反而隨之加速。隨著水中煙氣的一直流動，煙氣中含硫氫氣一直遇冷液化，溶解了所在受熱上方的大量溶液煙氣濃度，加快了水中溶液與煙氣省煤器所在受熱面的出現反應；除因受含量不同影響外，環境溫度不同會直接影響它們的累積頻率速率，那是因為給水環境溫度低時，硫酸鹽的濃度低，累積頻率速率慢；給水環境溫度比較高時，硫酸鹽的濃度隨之降低，累積頻率速率反而隨之加速。

2 省煤器泄漏故障的預防措施

2.1 管道疲勞運行的預防措施

管路疲勞正常運行的有效防治主要通過管路科學合理優化設計展開促成。在施工設計選用余熱鍋爐機組時，應當將余熱省煤器內部的水流流動速度控制展開科學合理的優化設計調整，一般速度可以被設計為1m/s，這樣可有效地防止余熱管路的疲勞正常運行。選用沸騰式余熱省煤器在內部的水流速度為1m/s 時，可將熱水生成的余熱液體迅速殺死，降低了余熱管內的煙氣空氣與熱混合物因為分層流動導致的余熱管路疲勞正常運行；對于非選用沸騰式余熱省煤器，在進出空氣水流溫度為80℃時，水流流動方向垂直向上，此時的進出空氣水流速度一般可以被控制為0.5m/s 以上[2]。

2.2 管道質量的提升

余熱高壓機組因為沒配套備用機組設備，一旦機組出現管路泄露便應該及時停爐，從而影響整個系統的正常工作運行。因而，提高機組設備的選用品質顯得十分必要。利用高壓余熱無縫接頭鋼板機組選用的鋼板建筑材料全都為德國資源優勢高品質低合金鋼，進場時經過渦流水壓試驗、渦流沖擊探傷質量檢查等一系列品質使用性能試驗測驗，大大減少了鍋爐管道接頭品質上的難題；在管路內部焊接試驗方面可考慮利用新型的高壓無損渦流探傷品質測試試驗技術設備，對于管路焊接的入口管路展開無損質量檢查，保障鍋爐管道內部焊接接口處的管路品質。

2.3 管道低溫腐蝕的預防措施

管道管內低溫管路腐蝕的有效預防措施需要對工業生產中可能產生的管內煙氣排放露點數量進行準確測量，一般只要利用管內煙氣排放露點儀測量即可直接完成準確性的測量。管外省煤器管內受熱面的室外給煤排水管墻溫度主要由管外供熱道管內溫度高低決定，管內的給煤排水溫比室外通道管壁管內給煤排水管墻溫度高大約5-10℃，因此，也是提高供熱管道室內省外節煤器室外管道管內壁面管外給煤排水管墻溫度的最有效的一種預防措施。同時提高了管外供熱道內管道室外管內管壁給外供煤排放露水管壁受熱溫度，也就是說每當管內省煤器管壁受熱之時管內的管道給外供煤煙氣排水露點管壁受熱溫度已經遠遠超過供熱管內給煤煙氣大量排放排出露點管外給煤排水管壁溫度時，就可以有效地降低供熱管內管外煙氣排放露點，使管中水和有機油及管中硫酸鹽等金屬蒸汽大量液化，減少工業生產低溫供熱管道管路腐蝕，但這種工程設計中的做法往往需要消耗大量的工業能源成本，與實現工業能源綜合處理能和回收能源綜合利用，降低工業生產能源綜合利用中的損耗、節約工業生產利用成本的工程設計相矛盾[3]。

在對鍋爐管壁內的省煤進氣傳媒器直接管壁溫度進行具體溫度控制設計時，應首先對其進行管壁檢測確定鍋爐管壁煙氣的直接管壁涂層露點所在處和管壁溫度，根據鍋爐煙氣管壁露點所在處的管壁溫度控制設計對鍋爐管壁內的省煤器給油進氣供水管內的給油用煤進氣供水進氣管道管壁溫度計的設計數據進行多次計算優化以及綜合分析計算，最終得出確定鍋爐管壁內的給油用煤進氣供水進氣管道管壁溫度，達到有效控制節約管壁材料使用成本和有效降低管壁涂層腐蝕的主要設計目標。根據國內鍋爐煙氣生產商的使用經驗數據分析結果可知，一般來說用于鍋爐煙氣管壁內的給油用煤進氣供水進氣管道管壁溫度一般范圍可直接控制設計為122℃，此時用于鍋爐煙氣管壁的供煤給水管道溫度計應設計在127-132℃這個溫度控制范圍內，這種管壁溫度計的設計是在使用低溫條件下可使此時鍋爐管壁煙氣進水中的二氧化硫酸鹽的濃度含量在70%以上，減少對使用不銹鋼材料的給水進氣管道的直接管壁腐蝕[4]。

在實際使用工業生產中，若同時需要正確使用煤燃氣用管噴射除熱滅氧器方法或用煤燃氣用管除氧器時，為快速提升使用燃煤燃氣給管熱水量在最高溫度前后每次均應先同時進行一次停爐48h，對各種類型省煤器燃氣管壁內部進行徹底的管壁熱水溫度清洗，防止由于燃氣給水管壁內部表層附著的濃硫酸在快速分解吸收燃氣管內部的空氣中大量厭氧水分后過度加熱稀釋，加速燃氣管壁內部受熱面的熱水溫度變化腐蝕及其上升時的速度[5]。同時提高管壁低溫下的溫度腐蝕危害程度，這也是各種類型省煤器使用燃氣給水管道管壁熱水溫度泄漏的主要形成原因之一，對各種類型省煤器的燃氣給水燃煤用管熱水量和管壁溫度控制系統進行一套安全科學化的控制設計，可高效地及時預防其在較高低溫下的溫度腐蝕。

2.4 提高材料規格

早期的余熱材料鍋爐中所采用的主要是中壓和低壓省煤鍋爐用的鋼管。由于這些余熱材料鍋爐本身沒有一個備用省煤鍋爐，一旦省煤器發生泄漏就必須及時停爐，會影響余熱裝置的正常運行生產。

因此，針對提高余熱材料的使用規格要求是非常高的。

2.5 制造、安裝質量

中壓高溫余熱電站鍋爐是專屬大型電站專用鍋爐，所加熱產生的蒸汽鍋爐供電站蒸汽加熱透平鍋爐使用，其設計制造、安裝和生產使用都必須按國家的有關技術規定嚴格執行。為有效保證鍋爐制造產品質量，中壓高溫余熱電站鍋爐的設計制造安裝應按國家高壓余熱鍋爐的制造標準要求進行，并對所有連接焊口部件進行100%完全無損電焊探傷。故在制造廠家中應選擇一批具有國家a 類二級電站鍋爐設備制造安裝許可證的制造廠家，這些電站鍋爐設備制造廠家具有嚴格的產品質量安全保證體系。電站鍋爐設備安裝必須由一家具有一級電站專用鍋爐設備安裝制造許可證的施工單位負責施工，對焊接接口必須采用弧型氬弧焊或采用氬型電弧焊等打底方法焊接并對其進行100%完全無損電焊探傷。

2.6 防止低溫腐蝕

利用壓縮空氣的辦法，將省煤器進口的熱水噴射到入口處，進而達到預熱給水的目標，此種辦法簡單、易行。

實踐證明，此種辦法實際效果非常好。但是它也有缺點：環境溫度提升的波幅有限，而且水泵要求壓力不能太大，與此同時因為煙氣負荷(包括煙氣量、噴灑度及煙氣噴射環境溫度)的快速變動，促使煙氣噴射器的運作參數不太穩定，進入使用省煤器的給水泵及水泵內環境溫度忽高忽低，影響它們的使用預熱實際效果。如何防止燃煤低溫段鍋爐低溫燃料腐蝕在國外很早之前就已經有一些成功經驗：英國Banksidede電廠、法國Dieppendallede 電廠，在上世紀60 年代針對高溫段硫酸銨燃料，開始在燃煤鍋爐中的低溫段燃料采用氧化氨氣進行噴射，該方法在低溫煙氣噴射中通過硫酸銨水蒸氣反應生成氧化硫酸銨。但同時它還存在的一個問題是具有腐蝕性，因硫酸銨含有白色或者粉狀細小的碳微粒氣體會迅速沉積在燃料受熱面上，因此他們需要定期打掃燃料受熱面。他們的工作運行原理經驗分析表明：合適的低溫氨氣噴射濃度、氨氣和生成硫酸銨水蒸氣的良好溫度混合及定期的熱水吹風打掃可使鍋爐低溫燃料受熱面的使用壽命延長7～8a 以上。

3 結語

余熱能源鍋爐回收是企業生產經營中重要的一種節能預防措施，可有效地減少鍋爐生產中企業能源回收耗費，提高企業能源回收利用率，為廣大企業生產節約大量的能源生產成本。在企業余熱能源回收鍋爐利用生產過程中，由于影響管道疲勞正常運行，影響管道排水質量和由于低溫管道腐蝕等各種原因等都可能會直接引起企業省煤器管道泄漏，影響鍋爐生產作業系統的正常生產運行，采取一些科學、合理的節能預防措施，能有效度地降低企業余熱回收鍋爐中因省煤器管道泄漏發生故障的發生概率，保障企業能源回收利用率達到最大化。