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    蘭州石化公司300萬(wàn)噸／年重油催化裂化聯(lián)合裝置是蘭州石化公司建設(shè)千萬(wàn)噸級(jí)煉油基地的標(biāo)志性工程，也是國(guó)內(nèi)重油摻煉比最高和處理能力最大的重油催化裂化裝置之一。聯(lián)合裝置由中國(guó)北京石化工程公司設(shè)計(jì)，2003年7月1日實(shí)現(xiàn)投料生產(chǎn)。
    裝置采用了重疊式兩段再生、提升管出口vQS旋流快分，變頻啟動(dòng)的備用主風(fēng)機(jī)組和亞洲最大的主風(fēng)四機(jī)組、6.4MPa次高壓co余熱鍋爐系統(tǒng)等大量目前國(guó)內(nèi)乃至世界的先進(jìn)工藝技術(shù)。聯(lián)合裝置經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的優(yōu)化運(yùn)行，處理量、摻煉比、總液收、能耗物耗等技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)步提高，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。聯(lián)合裝置主要以新疆減壓蠟油、減壓渣油為原料，主要產(chǎn)品有催化汽油、催化柴油、燃料氣、丙烯、丙烷、異丁烯、異丁烷等。
1、鍋爐系統(tǒng)簡(jiǎn)介
   催化裝置CO余熱鍋爐系統(tǒng)B901、902為四川鍋爐廠制造的150噸／時(shí)／臺(tái)次高壓余熱鍋爐，主要利用催化裝置生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的高溫再生煙氣（煙氣溫度為490℃，流量為4000Nm3／h．CO含量為4.9%)，再補(bǔ)燃一部分瓦斯，產(chǎn)出6.4MPa，420℃左右的次高壓蒸汽（此技術(shù)在國(guó)內(nèi)催化裝置為首次使用），蒸汽除用于驅(qū)動(dòng)主風(fēng)四機(jī)組汽輪機(jī)、富氣汽輪機(jī)外，還部分外送中壓蒸汽、低壓蒸汽至系統(tǒng)蒸汽管網(wǎng)。該余熱鍋爐還與重油催化裝置的外蒸發(fā)器（外取熱器和油漿蒸汽發(fā)生器）共同組成蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，除本身自產(chǎn)次高壓蒸汽外，同時(shí)向外蒸發(fā)器系統(tǒng)提供熱水、并過(guò)熱外蒸發(fā)器產(chǎn)生的6. 4MPa飽和蒸汽。富通新能源生產(chǎn)銷(xiāo)售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
2、鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行存在的問(wèn)題
    自2003年開(kāi)工以來(lái)的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，裝置的兩臺(tái)CO余熱鍋爐由于設(shè)計(jì)缺陷，存在煙道尾部受熱面（省煤段）管束結(jié)構(gòu)及布局不合理，以及原有吹灰系統(tǒng)效果極差等原因，造成煙道尾部受熱面管束積灰嚴(yán)重，使余熱鍋爐熱效率降低，排煙溫度最高升至400℃左右；導(dǎo)致鍋爐本體汽包每臺(tái)產(chǎn)汽量下降10t/h左右，且過(guò)熱蒸汽過(guò)熱度下降，過(guò)熱蒸汽溫度低予380℃，直接威脅到裝置氣壓機(jī)、主風(fēng)四機(jī)組的正常運(yùn)行；另外由于裝置產(chǎn)出的再生煙氣參數(shù)與設(shè)計(jì)不盡相同（CO含量波動(dòng)較大），鍋爐運(yùn)行工況改變，致使該余熱鍋爐在運(yùn)行中存在下列問(wèn)題。
2.1煙氣側(cè)運(yùn)行阻力大，約35%的煙氣旁路排放．熱量浪費(fèi)嚴(yán)重
    在CO余熱鍋爐實(shí)際運(yùn)行中，煙氣側(cè)運(yùn)行阻力偏大，爐膛（燃燒室）壓力偏高（35%的高溫再生煙氣通過(guò)旁通時(shí)鍋爐本體壓力為0. 0035MPa．而鍋爐本體設(shè)計(jì)操作壓力為0. 0018 MPa，本體防爆門(mén)設(shè)計(jì)起跳壓力為0. 004MPa)。當(dāng)煙氣負(fù)荷僅為處理量的90%時(shí)，爐膛頂部的防爆門(mén)即出現(xiàn)水封沸騰現(xiàn)象。為了控制爐膛壓力，維持鍋爐的正常安全運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)有約35%的含CO的高溫再生煙氣通過(guò)旁路煙道管線直接排向煙囪，造成大量的高溫?zé)煔庥酂岷蚦o化學(xué)能熱量浪費(fèi)及大氣污染。而導(dǎo)致煙氣阻力大的原因是由于鍋爐尾部受熱面結(jié)構(gòu)布置不合理，并缺乏有效吹灰手段，催化劑粉塵容易靜電吸附在換熱管束上，使得煙氣流通面積減小，流動(dòng)阻力增大所造成，使得爐膛（燃燒室）壓力偏高，不得不將再生煙氣旁通排放。
2,2鍋爐振動(dòng)，威脅鍋爐安全運(yùn)行
    當(dāng)煙氣負(fù)荷僅為處理量的75%時(shí)，鍋爐本體即存在較明顯的振動(dòng)現(xiàn)象，當(dāng)煙氣處理量增加時(shí)，鍋爐振動(dòng)加劇，嚴(yán)重威脅鍋爐安全運(yùn)行。而鍋爐振動(dòng)大的原因是由于爐膛燃燒不平衡（該鍋爐共有左右對(duì)稱(chēng)布置的二臺(tái)燃燒器，由于一臺(tái)燃燒器損壞，鍋爐僅使用一臺(tái)燃燒器，爐內(nèi)燃燒不平衡）、煙氣側(cè)流速偏高、導(dǎo)致運(yùn)行阻力偏大。
2.3存在尾燃現(xiàn)象，易造成過(guò)熱器蒸汽超溫
    鍋爐在運(yùn)行中存在燃燒不穩(wěn)定和滯后尾燃現(xiàn)象，導(dǎo)致水保護(hù)段出口的煙氣溫度高于進(jìn)口溫度。導(dǎo)致尾燃的原因是爐膛燃燒工況不良，使得燃燒不充分，再生煙氣中co著火滯后。煙氣尾燃易造成過(guò)熱器蒸汽超溫，并威脅著鍋爐過(guò)熱器的運(yùn)行安全。
2.4排煙溫度偏高，鍋爐效率低
    嚴(yán)重時(shí)鍋爐的排煙溫度高達(dá)380℃以上，大大超過(guò)了設(shè)計(jì)的207℃，造成大量余熱浪費(fèi)，使得鍋爐運(yùn)行熱效率低，同時(shí)降低了裝置運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)分析，造成鍋爐排煙溫度高的原因是鍋爐尾燃使得過(guò)熱器出口煙溫高于設(shè)計(jì)值，煙氣熱量后移；尾部受熱面（省煤器）傳熱面積偏少，且缺乏有效的吹灰手段，積灰嚴(yán)重，導(dǎo)致傳熱能力嚴(yán)重不足。
2.5省煤器給水入口溫度偏低，導(dǎo)致省煤器出現(xiàn)低溫腐蝕
    由于中壓除氧水至省煤器低溫段人口的給水溫度僅為125℃，而蘭州石化分公司的原料油含硫量偏高，煙氣露點(diǎn)偏高（煙氣露點(diǎn)溫度可能超過(guò)140℃），導(dǎo)致省煤器出現(xiàn)酸露點(diǎn)腐蝕，不得不頻繁進(jìn)行停爐切除維修，不但增加了維修費(fèi)用，同時(shí)導(dǎo)致裝置能耗大幅上升。
3、鍋爐改造新技術(shù)應(yīng)用實(shí)施內(nèi)容
    石化公司及煉油廠相關(guān)技術(shù)人員針對(duì)300萬(wàn)噸／年重油催化裝置CO余熱鍋爐運(yùn)行存在的上述問(wèn)題，在分析該鍋爐原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，并對(duì)鍋爐進(jìn)行熱力校核計(jì)算的基礎(chǔ)上，采用中船重工集團(tuán)上海七一一所的新技術(shù)，于2008年4月10日至10月20日期間，采取催化裝置不降量正常生產(chǎn)、主風(fēng)四機(jī)組改為電動(dòng)正常運(yùn)行、余熱鍋爐單臺(tái)運(yùn)行單臺(tái)切除方案，對(duì)兩臺(tái)余熱鍋爐依次進(jìn)行了檢修改造。改造新技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容如下。
3.1采用先進(jìn)、成熟的翅片管結(jié)構(gòu)省煤器
    由于上述鍋爐運(yùn)行中存在鍋爐爐膛壓力高、排煙溫度高的問(wèn)題，結(jié)合鍋爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和鍋爐運(yùn)行參數(shù)情況，裝置針對(duì)原有省煤器的結(jié)構(gòu)和布置空間，通過(guò)拆除現(xiàn)有尾部省煤器，采用新型積木式模塊化螺旋翅片管省煤器箱體結(jié)構(gòu)．增加省煤器傳熱面積，同時(shí)降低省煤器煙氣側(cè)流動(dòng)阻力，達(dá)到強(qiáng)化省煤器傳熱，降低煙氣流動(dòng)阻力，使高溫再生煙氣全部進(jìn)入余熱鍋爐進(jìn)行熱量回收，達(dá)到降低排煙溫度的目的。
3.2采用水熱媒技術(shù)
    為了提高助燃空氣溫度，以改善爐膛燃燒工況，避免煙氣中CO由于未能及時(shí)在爐膛區(qū)域燃燒造成的煙氣尾燃現(xiàn)象，同時(shí)為了提高低溫省煤器給水入口溫度，避免省煤器發(fā)生低溫腐蝕，裝置采用中船重工集團(tuán)上海七一一所水熱媒專(zhuān)利技術(shù)，對(duì)鍋爐給水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化配置，增設(shè)水熱媒空氣預(yù)熱器（模塊化箱體結(jié)構(gòu)）和給水預(yù)熱器(U形管換熱器)，將低溫省煤器出口的高溫?zé)崴?195℃)分二路分別加熱助燃空氣（常溫）、鍋爐給水(127℃)，將空氣溫度提高到170℃，同時(shí)將進(jìn)入低溫省煤器的鍋爐給水溫度提高到145℃（可根據(jù)原料油硫含量進(jìn)行調(diào)整，確保省煤器換熱管的管壁溫度高于煙氣露點(diǎn)溫度），使得管壁溫度高于煙氣露點(diǎn)溫度，達(dá)到改善爐膛燃燒工況，消除省煤器低溫露點(diǎn)腐蝕的目的。并且使省煤器管壁的積灰呈酥松狀，為有效清除省煤器的積灰提供了基礎(chǔ)。
3.3合理設(shè)置吹灰器
    由于催化裝置三旋后的催化劑粉塵顆粒較細(xì)(約為5um)，在鍋爐受熱面更容易發(fā)生靜電吸附積灰現(xiàn)象。因此余熱鍋爐的各受熱面處均安裝了聲波吹灰器，但實(shí)際清灰效果不佳，在裝置檢修期間對(duì)鍋爐受熱面積灰情況檢查發(fā)現(xiàn)，鍋爐的水保護(hù)段、過(guò)熱器、蒸發(fā)段、省煤器均存在較嚴(yán)重的積灰現(xiàn)象。而受熱面的積灰是否能有效清除，將嚴(yán)重影響鍋爐的做功、運(yùn)行參數(shù)和熱效率。為了確保達(dá)到有效清除受熱面積灰，降低排煙溫度的目的，改造期間按照下列方式合理設(shè)置了吹灰器。
3. 3.1高溫區(qū)域受熱面布置大功率聲波吹灰器
    針對(duì)催化裝置余熱鍋爐的受熱面結(jié)構(gòu)及布置情況，由于實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸較大，管束布置較厚，并且催化劑粉塵較細(xì)，靜電吸附力大，在余熱鍋爐高溫?zé)煔鈪^(qū)域（煙溫>500℃）選擇吹灰性能較好、有成功應(yīng)用的大功率、低頻聲波吹灰器。
3.3.2省煤器布置正壓防爆固定旋轉(zhuǎn)式蒸汽吹灰器
    由于本次省煤器改造采用翅片管結(jié)構(gòu)，而聲波吹灰器用于密排翅片管結(jié)構(gòu)的省煤器時(shí)會(huì)由于聲波被吸收、衰減作用較大嚴(yán)重影響吹灰效果。因此在省煤器部分采用了正壓防爆固定旋轉(zhuǎn)式蒸汽吹灰器。該吹灰器按翅片管排列結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確布置吹灰孔，確保有效清除翅片管排的積灰。
3.4改造燃燒器調(diào)風(fēng)器
    由于裝置余熱鍋爐的燃燒器配風(fēng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)存在調(diào)節(jié)不靈活，易發(fā)生卡死現(xiàn)象（2臺(tái)鍋爐均有一臺(tái)燃燒器因調(diào)風(fēng)器無(wú)法調(diào)節(jié)而只好投運(yùn)一臺(tái)燃燒器，使得爐內(nèi)燃燒不平衡），加上采用水熱媒空預(yù)器技術(shù)后，助燃空氣溫度由常溫(20℃)提高至170℃，通過(guò)分析計(jì)算現(xiàn)有調(diào)風(fēng)器流通能力及阻力情況后，為滿(mǎn)足瓦斯燃燒器靈活調(diào)節(jié)和合理配風(fēng)的要求，對(duì)現(xiàn)有2臺(tái)鍋爐的4臺(tái)燃燒器及調(diào)風(fēng)器布置同步進(jìn)行了技術(shù)改造。
4、改造后新技術(shù)運(yùn)行效果及效益
    300萬(wàn)噸／年催化裝置兩臺(tái)CO余熱鍋爐于2008年10月20日與大檢修后的催化裝置同步開(kāi)工。經(jīng)過(guò)半年多的優(yōu)化運(yùn)行和2009年5月初的標(biāo)定表明，較改造前正常工況，鍋爐總產(chǎn)汽上升45噸／時(shí)，可降低裝置能耗9.1KgEo/t（按照設(shè)計(jì)加工量375噸／時(shí)計(jì)算），完全達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期的目標(biāo)。
    鍋爐系統(tǒng)節(jié)能新技術(shù)改造后，提高了再生煙氣處理能力，使全部再生煙氣進(jìn)入余熱鍋爐進(jìn)行熱量回收利用。可多回收煙氣熱量為91.194106kj/h．按年運(yùn)行時(shí)間為8000 h，熱量?jī)r(jià)格為25元/106kJ計(jì)算，可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益1823.8萬(wàn)元／年。而鍋爐排煙溫度由280℃降低至200℃，可多回收煙氣熱量為41.155 106U/h，按上述方法計(jì)算，可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益823.1萬(wàn)元／年。另外，鍋爐改造新技術(shù)應(yīng)用后消除了省煤器的低溫腐蝕，節(jié)省了因省煤器低溫腐蝕所產(chǎn)生的停爐損失與檢修費(fèi)用，保證了裝置的長(zhǎng)周期安全平穩(wěn)運(yùn)行，這也為煉廠創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。富通新能源生產(chǎn)銷(xiāo)售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶(hù)們不錯(cuò)的選擇。
5、結(jié)論
    1)通過(guò)300萬(wàn)噸／年重油催化裝置cO余熱鍋爐改造的新技術(shù)應(yīng)用，降低了余熱鍋爐省煤器的煙氣阻力和鍋爐爐膛壓力，可使全部煙氣進(jìn)入鍋爐進(jìn)行余熱回收，提高了余熱鍋爐再生煙氣處理能力。
    2)改造后裝置提高了進(jìn)入鍋爐助燃空氣的溫度，改善了爐膛燃燒工況，避免了煙氣尾燃現(xiàn)象；同時(shí)消除了鍋爐振動(dòng)現(xiàn)象，并且降低了余熱鍋爐排煙溫度，提高了余熱鍋爐效率，可有效降低裝置能耗9.1 kgEo/t。
    3)通過(guò)鍋爐給水預(yù)熱器提高了省煤器入口水溫，消除了省煤器低溫露點(diǎn)腐蝕，確保了余熱鍋爐長(zhǎng)周期、安全高效運(yùn)行。以上新技術(shù)應(yīng)用可創(chuàng)造2646.9萬(wàn)元／年的經(jīng)濟(jì)效益。