重油催化裂化装置CO余热锅炉节能技术改造应用

摘要:本文介绍了重油催化裂化装置燃烧式CO余热锅炉采用尾部受热面采用翅片管为传热元件和水热媒等技术,受热面增设吹灰器和空气预热器等技术以提高锅炉的热效率,满足装置用汽的要求和增加经济效益方面的技术改造应用。

关键词:余热锅炉 再生烟气 中压蒸汽 热效率

1 概述

某炼油厂100万吨/年重油催化裂化装置配有一台由北京院设计、四川锅炉厂制造的燃烧式CO余热锅炉,主要利用再生烟气的余热(再生烟气流量约80000～100000Nm3/h,温度450℃左右,CO含量约6.5%),再加上部分助燃瓦斯,产生中压蒸汽,提供催化装置中压透平及生产工艺所需蒸汽。该余热锅炉不仅过热自产蒸汽,同时还过热装置外取热器、油浆蒸发器产生的中压饱和蒸汽。

由于多方面的原因,该CO余热锅炉运行中存在以下几方面问题:

①过热能力不足。②炉膛压力偏高,再生烟气处理能力不足。③CO余热锅炉受热面积灰严重,排烟温度偏高,余热锅炉效率偏低。④CO余热锅炉省煤器没有有效的防腐措施,省煤器换热管易腐蚀穿孔导致停炉。

由于以上问题的存在,影响CO余热锅炉效率,导致装置能耗升高,经济效益下降,针对这一情况,联合设计部门对此台余热锅炉进行技术改造。

改造的目的一是要提高并优化CO锅炉在整个运行周期的过热蒸汽能力,二是要防止省煤器积灰与腐蚀,降低尾部受热面省煤器阻力,提高CO余热锅炉再生烟气处理能力,确保省煤器安全、高效运行。

2 改造方案

通过封堵部分折焰角,增加外来饱和蒸汽低低温过热器、采用模块化翅片管省煤器替代原光管错排省煤器、增设空气预热器、给水预热器和对调风器进行改造等措施实现以上改造目的,具体说明如下:

2.1 设计为便于布置,改善炉内空气动力场,凝渣管(费斯顿管)弯向炉前2400mm,然而凝渣管(费斯顿管)折焰角未进行封堵,导致部分烟气短路,上半段过热器换热管烟气冲刷速度降低,影响过热器蒸汽过热能力,因此,本次改造需封堵部分折焰角,减少烟气短路以提高蒸汽过热能力。

2.2 在对流蒸发段出口、省煤器入口之间增设外来饱和蒸汽低低温过热器,使外来饱和蒸汽先经过该低低温过热器过热至310℃左右,再与余热锅炉自产饱和蒸汽相混,提高进入原过热器蒸汽的焓值,从而增加和优化CO余热锅炉蒸汽过热能力,使之在长周期运行期间,蒸汽过热能力得到提高与平衡。尤其在运行末期,由于余热锅炉对流受热面积灰严重,烟气热量后移,此时新增低低温过热器将对提高过热蒸汽温度起到至关重要的作用,低低温过热器采用翅片管为传热元件,结构型式采用模块化箱体结构,采用固定旋转蒸汽吹灰器进行吹灰,保证换热效果。

2.3 全部再生烟气进CO余热锅炉,对原省煤器进行改造,拆除原省煤器,全部换热管改用翅片管,结构形式全部采用模块化箱体结构,并采用固定旋转蒸汽吹灰器进行吹灰,保证换热效果。为了平衡尾部烟气热量,降低排烟温度,提高余热锅炉效率,将油浆蒸发器、外取热器汽包給水和余热锅炉给水同时一起进省煤器进行预热。

2.4 为适应装置负荷变化和原料油变化,防止省煤器低温露点腐蚀,增设給水余热器,利用省煤器出口的高温水加热省煤器进口的104℃低温水,将省煤器实际进水温度提高到135℃(可设定),高于露点温度,从而彻底根除省煤器露点腐蚀,确保余热锅炉安全运行。

2.5 本次改造还增设空气预热器,并对热风道进行保温,利用省煤器出口的高温水加热助燃空气至160℃左右,节约燃料,改善和稳定燃烧。

2.6 原调风器空气阻力太大,影响余热锅炉进风,对调风器进行改造。

3 改造后效果

改造效果见前、后运行参数见表一具体数据分析。

由表中可以看出改造后余锅烟气回收能力大大增强,确保了再生烟气的全部回收,过热器蒸汽过热能力提高,蒸汽品质得以保证,余锅排烟温度下降近110℃。

锅炉热效率计算:

锅炉热效率η=有效利用热量Q1/输入锅炉总热量Qr×100%

其中:Q1=过热蒸汽焓值Qg—外来饱和蒸汽焓值Qw—余锅上水焓值Qs+外送给水焓值Qt+空气预热焓值Qk

Qr=烟气中CO潜热QCO+干烟气显热Q干显+烟气中水蒸气显热QH2O+燃料气潜热Qg+空气显热QA

经计算Q1=2444.83MJ/min

Qr=3034.04MJ/min

则η=80.58%

改造后热效率及改造前热效率见下表:

从表中数据可以看出余锅运行工况良好,热效率较设计值提高3.58个百分点,这说明通过这次技术改造余锅热效率确实有了一定程度的提高。

4 结论

CO余热锅炉经改造后提高了再生烟气处理能力,提高了过热蒸汽温度,提高了热效率并降低了排烟温度;蒸汽品质得到提高,汽轮机的运行效率和工作安全性提高;装置能耗降低不小于9万大卡/吨,每年可增效1000万元以上。

参考文献:

[1]中华人民共和国劳动部.蒸汽锅炉安全技术监察规程[M].北京:劳动出版社,1996.

[2]樊泉桂主编.锅炉原理.北京:中国电力出版社,2004.

[3]丁明舫等编著.锅炉技术问答1100题.北京:中国电力出版社,2001.

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