DCC 裝置外取熱器泄漏原因分析與操作探討

劉濤，宋海鵬

(中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江 寧波 315812)

1 外取熱器裝置介紹

外取熱器是DCC 裝置能量回收的重要設(shè)備，其作用主要表現(xiàn)在四個(gè)方面：一是從高溫催化劑中取走多余的熱量，維持反應(yīng)再生系統(tǒng)的熱量平衡，防止再生器超溫；二是利用再生系統(tǒng)多余熱量生產(chǎn)3.5 MPa中壓蒸汽，合理利用高溫?zé)嵩催_(dá)到節(jié)能降耗的目的；三是過熱1.0 MPa 低壓蒸汽可作為反應(yīng)器防焦蒸汽、汽提蒸汽使用；四是在中壓蒸汽管網(wǎng)壓力不足而外供蒸汽減少的情況下通過噴燃燒油等方式多產(chǎn)中壓蒸汽平衡管網(wǎng)壓力，保證中壓蒸汽的供應(yīng)。

2 外取熱器工藝簡(jiǎn)介

DCC 裝置設(shè)有一臺(tái)下流式外取熱器，高溫催化劑自再生器床層內(nèi)依靠重力自上而下流入外取熱器，外取熱器采用密相操作，在底部通入流化風(fēng)維持流化狀態(tài)。管束內(nèi)側(cè)走水和蒸汽，管束外側(cè)走高溫催化劑，高溫催化劑和取熱管束進(jìn)行逆流傳熱后進(jìn)入燒焦罐下部[2]。外取熱所產(chǎn)蒸汽過熱后與外管網(wǎng)來的中壓蒸汽一起為富氣壓縮機(jī)提供所用蒸汽。外取熱器還設(shè)置過熱管束，將部分溫度為260 ℃的1.0 MPa 低壓蒸汽過熱至480 ℃，作為反應(yīng)器的防焦蒸汽和汽提蒸汽使用。外取熱器及其汽包的相關(guān)參數(shù)如表1 所示。

表1 外取熱器相關(guān)參數(shù)

3 外取熱器現(xiàn)狀

DCC 裝置外取熱器自開工以來已運(yùn)行三個(gè)周期。在第一個(gè)生產(chǎn)周期因原料性質(zhì)較輕，外取熱器長(zhǎng)期處于不產(chǎn)汽狀態(tài)，在第一次檢修期間對(duì)外取熱進(jìn)行檢查未發(fā)現(xiàn)任何問題；第二個(gè)周期開工以來，原料性質(zhì)變重，外取熱器長(zhǎng)期處于產(chǎn)汽狀態(tài)，并且在蒸汽管網(wǎng)出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，外取熱器短時(shí)間迅速增大產(chǎn)汽量平衡中壓蒸汽管網(wǎng)壓力，操作波動(dòng)較大使得調(diào)整幅度較大，甚至有時(shí)處于滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)；在第二周期時(shí)，外取熱器筒體出現(xiàn)穿孔、催化劑泄漏現(xiàn)象，筒體出現(xiàn)多處熱點(diǎn)并貼板補(bǔ)強(qiáng)。

停工檢修期間發(fā)現(xiàn)外取熱器大面積母材嚴(yán)重缺失，筒體局部減薄至3 mm(設(shè)計(jì)壁厚18 mm)，管束吊出筒體后，進(jìn)入內(nèi)部檢查發(fā)現(xiàn)外取熱器內(nèi)部襯里開裂嚴(yán)重，對(duì)筒體減薄部位的襯里進(jìn)行拆除后，發(fā)現(xiàn)筒體器壁由于煙氣從開裂處進(jìn)入襯里內(nèi)部形成渦流，而不斷磨損筒體，造成筒體減薄穿孔。磨損嚴(yán)重的筒體進(jìn)行局部更換處理，更換后重新進(jìn)行襯里施工。

檢修完畢、裝置正常開工后外取熱器運(yùn)行正常，原料性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，兩器熱負(fù)荷基本維持平穩(wěn)，燒焦罐溫度控制在670～690 ℃，再生密相溫度維持在690～710 ℃，外取熱汽包產(chǎn)汽量相對(duì)穩(wěn)定，長(zhǎng)期維持在22.3 t/h 左右。在正常生產(chǎn)情況下，外取熱器運(yùn)行狀態(tài)較好，產(chǎn)汽量波動(dòng)不大，各個(gè)溫度點(diǎn)溫度分布比較均勻，如表2 所示。

表2 產(chǎn)汽量及溫度(月均值)

4 泄漏現(xiàn)象及原因分析

4.1 外取熱器筒體或管束泄漏現(xiàn)象

(1)外取熱器管束發(fā)生破裂，大量除氧水進(jìn)入再生器，使再生器流化狀態(tài)變差，再生器密相床上部密度下降、下部密度上升，旋風(fēng)分離器壓降增大；大量除氧水會(huì)吸收大量的熱量，從而造成再生器密相床層溫度迅速下降。

(2)除氧水進(jìn)入再生器，高溫催化劑遇水后會(huì)發(fā)生較為劇烈的催化劑熱崩現(xiàn)象，導(dǎo)致催化劑中細(xì)粉含量增大，再生器催化劑跑損嚴(yán)重，三旋頂部粉塵含量迅速增大，煙機(jī)入口粉塵濃度增加，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致煙囪冒黃煙。在小型自動(dòng)加料正常運(yùn)行情況下，兩器總藏量沒有上升趨勢(shì)，甚至出現(xiàn)藏量下降現(xiàn)象。

采用CCK8法檢測(cè)各組AGS細(xì)胞在不同時(shí)間點(diǎn)的增殖情況，如圖2所示，與NC組相比，在轉(zhuǎn)染后24 h時(shí)SI組AGS細(xì)胞增殖能力無明顯改變(P＞0.05)，在轉(zhuǎn)染后48 h和72 h時(shí)，AGS細(xì)胞增殖能力明顯受到抑制(P＜0.01)，各時(shí)間點(diǎn)NC組與C組AGS細(xì)胞增殖能力比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P ＞0.05)。

(3)在外取熱汽包連排流量不變的情況下，汽包上水量與產(chǎn)汽量之差顯著增大，嚴(yán)重時(shí)汽包水位難以正常維持。中壓蒸汽大量泄漏至再生器，造成再生壓力迅速上升，兩器差壓增大，沉降器藏量上升、再生器藏量下降。

(4)外取熱器筒體有細(xì)微穿孔，催化劑從穿孔處外泄，現(xiàn)場(chǎng)可明顯觀察到有白色催化劑粉末，器壁現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫檢查發(fā)現(xiàn)溫度明顯高于其他部位。

在裝置正常生產(chǎn)期間未進(jìn)行大幅度調(diào)整操作，出現(xiàn)以上現(xiàn)象可初步判斷為外取熱器筒體或管束發(fā)生泄漏。

4.2 外取熱器泄漏的原因分析

(1)外取熱器各處松動(dòng)風(fēng)風(fēng)量不對(duì)稱會(huì)造成催化劑結(jié)塊，使部分管束取熱不均勻，導(dǎo)致管束局部過熱。在第二個(gè)運(yùn)行周期開始之后，外取熱器上部和中部溫度正常，達(dá)到400～500 ℃，但是底部溫度持續(xù)較低，僅為50 ℃左右，并且通過調(diào)整增壓風(fēng)和外取熱滑閥都無法恢復(fù)正常，運(yùn)行一段時(shí)間后恢復(fù)正常。

(2)增壓風(fēng)的風(fēng)量配比不合適。外取熱器流化風(fēng)量過大或取熱負(fù)荷過大，導(dǎo)致催化劑循環(huán)量過大、流速過高，再加上高溫使管材硬度降低、催化劑不斷沖刷管材，使管束減薄、磨穿[3]。

(3)管束底部和內(nèi)表面結(jié)垢。當(dāng)除氧器、磷酸三鈉加注和排污處理系統(tǒng)不正常時(shí)，水的硬度過高，管束表面結(jié)垢而造成局部過熱，導(dǎo)致管束扭曲變形甚至破裂。

(4)在加工重質(zhì)原料狀態(tài)下生焦量較大時(shí)，再生器溫度較高外取熱器產(chǎn)汽量較大，外取熱器一直高負(fù)荷運(yùn)行。操作上頻繁大幅度調(diào)外取熱滑閥，增壓風(fēng)量會(huì)使外取熱負(fù)荷產(chǎn)生很大變化，管內(nèi)介質(zhì)的溫度、壓力、流量波動(dòng)，對(duì)外取熱器產(chǎn)生很大沖擊。

(5)外取熱器內(nèi)部襯里開裂嚴(yán)重，煙氣攜帶催化劑從裂縫進(jìn)入外取熱器筒體器壁形成渦流，高溫催化劑長(zhǎng)時(shí)間沖刷器壁，導(dǎo)致器壁減薄、出現(xiàn)溝壑狀槽坑，局部磨損嚴(yán)重部位會(huì)出現(xiàn)穿孔。

5 外取熱器操作方法及優(yōu)化

5.1 正常生產(chǎn)期間的操作

(1)正常生產(chǎn)期間，外取熱器主要擔(dān)負(fù)著平衡再生器熱量的責(zé)任，由于在正常生產(chǎn)期間原料性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，適當(dāng)減少外取熱流化風(fēng)量可以減少高氣流攜帶催化劑造成的磨損，根據(jù)現(xiàn)在裝置運(yùn)行情況，外取熱流化風(fēng)量控制在70～85 m3/h 左右即可滿足工藝需求，但也不能過小，避免出現(xiàn)外取熱器內(nèi)部流化不均勻而造成局部過熱或局部過冷的現(xiàn)象發(fā)生。

(2)加強(qiáng)鍋爐水質(zhì)分析，明確磷酸三鈉加注量，嚴(yán)格控制鍋爐水pH 值為9～11、磷酸根含量為5～15 mg/L。若水系統(tǒng)控制不嚴(yán)，一旦有腐蝕產(chǎn)物隨汽包給水進(jìn)入取熱管束內(nèi)，并在工作條件下沉淀下來，輕則會(huì)形成堅(jiān)硬的水垢，嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵塞汽水循環(huán)，并且產(chǎn)生垢下腐蝕。

(3)平穩(wěn)操作，進(jìn)料量要盡量維持平穩(wěn)，避免油漿回?zé)挼拇蠓日{(diào)整，防止外取熱器取熱量的大幅度變化，保證外取熱流化風(fēng)和外取熱藏量的穩(wěn)定，以保證外取熱器流化效果的持續(xù)穩(wěn)定，運(yùn)行中應(yīng)確保汽包液位平穩(wěn)，嚴(yán)防汽包出現(xiàn)干鍋現(xiàn)象。

(4)外取熱流化風(fēng)及外取熱下滑閥盡量保持不動(dòng)，保持外取熱負(fù)荷穩(wěn)定，允許燒焦罐溫度在670～690 ℃之間波動(dòng)。控制熱水循環(huán)泵P-101AB 流量穩(wěn)定，尤其在機(jī)泵切換過程中，防止流量大幅度波動(dòng)引起外取熱汽包液位波動(dòng)，進(jìn)而觸發(fā)連鎖效應(yīng)，致使外取熱器取熱負(fù)荷產(chǎn)生急劇變化。

(5)外部器壁有耐高溫防腐變色漆，巡檢期間應(yīng)對(duì)器壁變色漆進(jìn)行觀察，班組每周一次測(cè)溫，管理人員每個(gè)月一次進(jìn)行熱成像，維保單位每季度一次定點(diǎn)測(cè)厚。若發(fā)現(xiàn)變色漆變色或溫度超過設(shè)計(jì)溫度，應(yīng)對(duì)變色部位重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，若器壁測(cè)厚出現(xiàn)減薄，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行貼板補(bǔ)強(qiáng)。

5.2 工況變化的操作

原料性質(zhì)短時(shí)間內(nèi)突然變重，加氫裝置停工消缺造成加氫尾油供料減少、原料中常壓渣油比例增大，外裝置中壓蒸汽供量不足、短時(shí)間內(nèi)通過調(diào)整原料配比或噴燃燒油等方法加大本裝置蒸汽產(chǎn)量等特殊情況。在特殊情況下反應(yīng)生焦量增大，為保證再生器不超溫均需短時(shí)間內(nèi)迅速增大外取熱產(chǎn)汽量。特殊情況下為使反應(yīng)再生建立新的熱平衡，外取熱器的主要調(diào)整方法為迅速開大外取熱下滑閥和開大外取熱流化風(fēng)閥，其注意事項(xiàng)為：

(1)當(dāng)外取熱下滑閥開大后，再生催化劑通過外取熱斜管進(jìn)入燒焦罐的量增大，造成再生器燒焦罐藏量波動(dòng)，為保證再生器燒焦罐藏量穩(wěn)定，應(yīng)適當(dāng)關(guān)小兩個(gè)再生外循環(huán)滑閥。

(2)外取熱流化風(fēng)增大、使增壓機(jī)負(fù)荷增加時(shí)，應(yīng)及時(shí)關(guān)小增壓風(fēng)、燒焦罐的調(diào)節(jié)閥，控制增壓機(jī)出口風(fēng)量在145 m3/h，并關(guān)注增壓機(jī)電流變化，防止超電流。

(3)產(chǎn)汽量迅速增大對(duì)汽水系統(tǒng)造成沖擊，相對(duì)應(yīng)的汽包上水量也迅速增大，此時(shí)應(yīng)注意鍋爐給水泵出口壓力，壓力低時(shí)關(guān)小泵出口返回閥，控制給水泵出口壓力為5.9 MPa。當(dāng)鍋爐給水泵出口壓力低于5.4 MPa 時(shí)備泵自啟，容易造成鍋爐給水系統(tǒng)壓力迅速上升、余熱鍋爐省煤段安全閥起跳的惡性事故。

(4)汽包上水量增加時(shí)，除氧水進(jìn)入除氧器的量也相應(yīng)增大，及時(shí)開大除氧器加熱蒸汽調(diào)節(jié)閥，控制除氧器壓力為0.2 MPa，保證除氧效果。當(dāng)除氧器蒸汽調(diào)節(jié)閥開大、蒸汽量仍較低時(shí)，應(yīng)聯(lián)系外操開大蒸汽調(diào)節(jié)閥副線閥。

(5)產(chǎn)汽量上升后，進(jìn)入余鍋過熱段的飽和中壓蒸汽量增大，應(yīng)及時(shí)關(guān)小余鍋過熱段出口減溫減壓器給水閥和余鍋過熱段旁路閥，控制過熱蒸汽溫度在400～420 ℃之間。過熱蒸汽產(chǎn)量增大后，余熱鍋爐過熱段取出熱量較多，造成余鍋省煤段和余鍋出口煙氣溫度降低，易造成露點(diǎn)腐蝕，應(yīng)加強(qiáng)巡檢。

5.3 外取熱器事故狀態(tài)

當(dāng)發(fā)生外取熱管束泄漏時(shí)，則切除泄漏管束繼續(xù)生產(chǎn)，若外取熱汽包發(fā)生嚴(yán)重爆管事件，裝置應(yīng)全面停工處理。當(dāng)發(fā)生外取熱器筒體穿孔泄漏，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行貼板補(bǔ)強(qiáng)處理，防止穿孔點(diǎn)擴(kuò)大，若外取熱器筒體大量泄漏、人員無法上前處置時(shí)，裝置應(yīng)全面停工處理。

6 結(jié)語

通過對(duì)DCC 裝置外取熱筒體泄漏及管束泄漏的現(xiàn)象、原因等方面的分析，發(fā)現(xiàn)外取熱器泄漏會(huì)對(duì)裝置造成巨大影響，外取熱器的運(yùn)行方式及平穩(wěn)操作都密切影響著裝置的正常生產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致裝置全面停工，影響整體效益。在生產(chǎn)中也應(yīng)加強(qiáng)對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)控、巡檢，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，快速處理避免事故擴(kuò)大。在設(shè)備進(jìn)行新投和使用過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)程規(guī)范操作，保障裝置整體運(yùn)行平穩(wěn)，從而實(shí)現(xiàn)裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行。