2022年重油催化装置余热锅炉的技术改造 .pdf

2011 年 第 2 期摘要：文中分析了大庆石化公司炼油厂1.4 Mt/a 催化裂化装置CO焚烧式余热锅炉改造前存在的受热面管子容易出现的胀口泄漏、排烟温度高、过热能力低等问题。通过技术改造，重新设计了锅炉的汽包、水保护段、高低温过热器、减温器、蒸发段，同时增设激波式吹灰器。提高了蒸汽过热能力，降低了排烟温度，高温烟气回收能力增强，节能效果和经济效益显著。关键词：重油催化；余热锅炉；改造；能耗中图分类号：TQ052.6文献标识码：B文章编号：1671-4962（2011）02-0027-03重油催化装置余热锅炉的技术改造王仁南，张国静，岳东利，陈志勇，单宝虎，周清华，隋建国，于洪（大庆石化公司炼油厂，黑龙江大庆 163711）大庆石化公司炼油厂1.4 Mt/a 催化裂化装置配有 2台焚烧式 CO余热锅炉，主要利用再生烟气的余热和部分助燃瓦斯，回收高温催化再生烟气的热能和化学能，产生中压蒸汽，提供催化裂化装置汽轮机及生产工艺所需蒸汽。1 改造前存在的问题该余热锅炉在实际运行中，曾存在过热能力不足、再生烟气处理能力不足、积灰严重、排烟温度偏高、余热锅炉效率偏低等问题。锅炉为上下汽包结构，蒸发段受热面由炉膛上部布置的膜式水冷壁和上下汽包之间的对流管束组成，受热面管子与汽包采用胀接连接。在运行过程中，锅炉上下汽包胀接的对流管束胀口、顶棚水冷壁与上汽包的胀接口由于存在固有的热应力偏差问题，极易出现胀口拉裂泄漏（改造前，每年会发生几次，多根对流管束已堵死），不得不停炉检修，严重影响了装置长周期稳定运行，并导致大量热量浪费。为了彻底消除安全隐患，确保余热锅炉长周期安全稳定运行，并满足装置节能高效运行的要求，结合该装置MIP 技术改造的要求，需要对该余热锅炉进行综合技术改造。2 改造的目标彻底消除汽包胀接口的拉裂泄漏问题，重新布置锅炉结构，在尽量利用原有锅炉框架结构的基础上，充分利用空间，新设计布置运行可靠、技术先进的汽包和蒸发段受热面、过热器受热面，同时完善余热锅炉的辅助系统的改造设计，确保余热锅炉安全、高效运行，同时节约投资成本、降低运行成本。3 改造方案改造的主要内容是对余热锅炉本体实施技术改造。将拆除水冷壁、过热器、上下汽包、对流管束、高、低温过热器以及相应的集箱、管道和烟道。并重新布置新设计的汽包、水保护段、高、低温过热器、减温器、蒸发段等。具体实施方案，包括 7项内容。3.1 结构拆除保留原有绝热焚烧炉膛、主体钢结构和高、低温省煤器设备。从炉膛标高13 500 mm开始，沿烟气流动方向依次拆除水冷壁、过热器、上下汽包、对流管束及过热器等设备，以及设备之间的汽水管道、连接烟道、护板等。3.2 汽包布置新设计的余热锅炉为单汽包结构，汽包布置在锅炉顶部钢架的支架上。考虑到炉膛高度及受热面布置空间的需要，将原有的顶部钢架抬高1 782 mm，新设计汽包支承平台，汽包布置在汽包支承平台上，汽包中心标高为31 220 mm。汽包规格为 1 500 mm 50mm（内径 壁厚），筒身长 6 200 mm，总长 7 800 mm，用 20G钢板卷制而成，封头为冲压椭圆封头，支撑于炉顶钢架上。汽包为常规结构，内设旋风分离器、匀流板、百叶窗分离器等，汽水混合物经旋风分离器，并由汽包顶部百页窗再次分离，将饱和蒸汽引出上汽包至过热器。在汽包上安装2 台双色水位计用于现场观测，1个电接点水位计引至外操作室观测；2个双法兰水位计进行水位调节，并用于记录、指示、报警，2个压力表。3.3 布置水保护段水保护段布置在炉膛上部过热器前的炉膛炼 油 与 化 工REFINING AND CHEMICALINDUSTRY27名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 5 页 -炼 油 与 化 工REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY第 22卷内。水保护段受热面采用单流程并联25 倾斜布置，以保证管内汽水混合物安全运行的要求；水保护段集箱不受热，防止集箱焊口应力偏差泄漏；采用顺列布置结构，有利于受热面除灰。水保护段纵向共4组 10排，受热面管子规格为 51 mm 5 mm，材质为 12Cr1MoVG。受热面的入口集箱（下集箱）与接自汽包底部的集中下降管相连接，出口集箱（上集箱）通过上升管与汽包相连接。为便于受热面管子的维护、检修，各组集箱之间预留出检修空间。水保护段分组件现场安装，上升管、下降管与炉墙之间采用膨胀节连接，确保烟气密封性能。3.4 布置过热器高、低温过热器布置在炉膛出口的水平转弯烟道上。高温过热器受热面为光管结构，管子规格为 42 mm 4 mm，材质为 12Cr1MoVG，进出口集箱规 格 均 为 273 mm 20 mm，集 箱 材 质 均 为12Cr1MoVG。受热面布置形式为垂直蛇形管、顺列、逆流布置。低温过热器受热面为翅片管结构，基管规格为 42 mm 4 mm，材质为 20G，翅片材质为409L，进出口集箱规格均为 273 mm 20mm，集箱材质均为 12Cr1MoVG。受热面布置形式为垂直蛇形管、顺列、逆流布置。过热器前后烟道壁面上各布置6个激波吹灰器，以清除受热面积灰。3.5 冷凝水喷水减温器为了提高减温器减温能力，该锅炉过热器的蒸汽温度调节方法采用自制冷凝水喷水减温器。设置 1台 U形管蒸汽冷却换热器，饱和蒸汽接自汽包出口，冷却水采用25、0.4 MPa除盐水。饱和蒸汽冷凝后的凝结水作为喷水减温水。喷水减温器为多孔喷管式结构，由减温器本体（DN250，材质 20G）、多孔喷管和内衬保护套管组成。设计最大喷水量为5.0 t/h（单台炉），最大减温范围为 55。3.6 布置对流蒸发段对流蒸发段受热面布置在新设计过热器出口的垂直烟道上。采用积木式模块化箱体结构，对流蒸发段的结构形式与现有的高、低温省煤器一致，采用外保温结构。受热面布置形式为微倾斜（2）蛇 形、顺 列、逆 流 布 置。箱 体 材 料 采 用12Cr1MoV。受热面为翅片管，基管规格为42 mm 4 mm，材质为 20G，翅片材质为 409L，进出口集箱规格均为 273 mm 20mm，集箱材质均为20G。各级对流蒸发段设置独立的下降管和上升管。对流蒸发段（上）进口烟道布置5台激波吹灰器，对流蒸发段（下）箱体上布置5台固定旋转式蒸汽吹灰器（利旧），可有效清除受热面积灰。3.7 吹灰器的布置由于再生烟气中含有带静电催化剂粉尘，催化剂粉尘及易吸附在受热面管子表面，影响着设计受热面的传热效果，因此必须设置吹灰器，及时有效地清除受热面上的积灰。目前催化余热锅炉上使用的吹灰器主要有3类。（1）蒸汽吹灰器蒸汽吹灰器是最经典、最有效的吹灰形式，利用低压过热蒸汽（1.0 MPa、250）直接吹扫受热面表面，达到清除受热面积灰的目的。蒸汽吹灰器分伸缩式吹灰器和固定旋转式吹灰器2种，伸缩式吹灰器适用于高温烟气区域、固定旋转式吹灰器仅适用于低温烟气（低于 600 ）区域。由于伸缩式吹灰器结构复杂、可靠性差，且不适合于正压锅炉，因此催化余热锅炉上无法使用。为此，专门为催化余热锅炉设计了正压防爆固定旋转蒸汽吹灰器，克服了常规蒸汽吹灰器易出现腐蚀、卡死等问题。固定旋转式吹灰器的特点是：吹灰效果好，但结构相对复杂，有转动部件，维护工作量大，仅适合低于 600 烟气区域。（2）声波吹灰器声波吹灰器是利用声波发生器发出次声波，声波振动使得受热面表面积灰脱落，达到清灰目的的吹灰器。声波吹灰器的振动频率、声波功率直接影响着吹灰效果。（3）激波吹灰器激波吹灰器是利用燃气爆燃产生的激烈振动，使得受热面表面积灰脱落，达到清灰目的的吹灰器。激波吹灰器的吹灰基本原理同声波吹灰器，但由于其振动强度比声波吹灰器大得多，因此28名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 5 页 -2011 年 第 2 期其吹灰效果好于声波吹灰器。结合吹灰器的特点，同时考虑到该余热锅炉的现有吹灰条件，改造时，在水保护段、过热器、蒸发段（上）等烟气温度较高的区域，结合受热面结构特点，采用激波吹灰器。水保护段2侧共布置 8台，高低温过热器2侧共布置 12 台，蒸发段（上）进口布置 5台。吹灰器采用PLC控制，定时自动吹灰，确保有效清除灰垢。4 改造前后标定对比余热锅炉改造前后运行参数及标定结果见表1。表 1改造前后运行参数及标定结果对比由表 1可以看出，改造后余热锅炉高温烟气回收效率提高，余热锅炉排烟温度降低近30，中压蒸汽过热能力增强。5 节能情况分析余热锅炉改造后，与原锅炉运行比较，节能效果显著。进行节能技术改造后，避免了余热锅炉由于存在泄漏而经常出现非计划停炉事故。改造后，非计划停工次数明显减少。锅炉产汽量有较大提升，以 2009年 17 月为例，余热锅炉产汽总量较改造前同期提高近100 kt，大大降低了余热锅炉和整个重油催化裂化装置能耗。按每年减少非计划停炉6台次，每次停炉 4 d，少产中压蒸汽25 kt/a，中压蒸汽 195元/t 计算，新增经济效益 487.5万元/a。改造后节约瓦斯按0.4 t/h，新增经济效益134万元/a。改造后多产中压蒸汽150 kt/a，新增经济效益2 925万元/a。6 结论（1）减少了非计划停炉次数，提高了装置经济效益的同时也提高余热锅炉的安全性。（2）改造设计减温水为凝结水，实际最大量14.0 t/h。但由于 U 形管蒸汽冷却换热器设计传热面积偏小，催化解吸塔底重沸器耗汽量少等原因，凝结水量严重不足。改造后，从焦化引凝汽式汽轮机凝结水6.0 t/h，不足部分由除盐水代替，在一定程度上对蒸汽品质造成了不利影响。建议下次检修减温水完全采用凝结水以提高蒸汽品质。（3）改造由于炉墙衬里施工存在一定缺陷，炉墙过热点较多，实测炉壁温度较高，散热损失率为5.87%。若能将散热损失率降低，余热锅炉效率还会有所增加。建议下次检修对炉墙衬里进行全面修复、加固。参考文献：1 宋贵良.锅炉设计手册 M.沈阳：辽宁科学技术出版社，2005：28-31.2 陈俊武，曹汉昌.催化裂化工艺与工程M.北京：中国石化出版社，2003：15-19.3 陈学俊.锅炉原理M.北京：机械工业出版社，2001：52-53.收稿日期：2011-02-11作者简介：王仁南，男，助理工程师，2006 年毕业于沈阳工业大学化学工程与工艺专业，现从事能源生产管理工作。项目尾部烟气温度/过热蒸汽温度/过热蒸汽压力/MPa过热蒸汽流量/（t h-1）除氧水上水量/（t h-1）燃料气耗量O2/%CO/%CO2/%N2/%烟气入口温度/主风量/（m3h-1）烟风比除氧水温度/除氧水压力/MPa饱和蒸汽温度/饱和蒸汽压力/MPa饱和蒸汽流量/（t h-1）改造前191.3422.03.5611029.1421.04.02.611.080446.02 3661.01103.15.72252.03.9050.76改造后163.2422.33.6111530.5111.32.30.013.784456.42 3741.08103.25.75250.43.8251.73石油化工研究院的治理炼油厂废液设备系统及工艺获国家发明专利石化信息石油 化工研究院承担完成的综合治理炼厂含酸碱废液的设备及工艺，日前获得国家发明专利授权。该发明采用酸化除油汽提工艺的设备系统，综合治理炼油厂生产时所产生的含酸、含碱废水及废碱渣，治理后的废水硫化物回收率达到了85%以上，油去除率达到了85%以上，硫化氢及氨回收利用，废水可直接进行生化处理，治理效果非常显著。该技术具有所需的分离设备小，动力设备少，操作简单，运行成本低等特点。同时，该专利技术避免了以往湿式空气氧化法治理炼厂废碱渣，需要在高温高压下进行，所需基建费用和运行费用较高，且不能从中回收有用组分的缺点。王仁南，等.重油催化装置余热锅炉的技术改造29名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 5 页 -炼 油 与 化 工REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY第 22卷（No.3 Chemical Plant ofDaqing PetrochemicalCompany，Daqing 163714，China）Abstract：In cis-1，4-polybutadiene rubber production process，extendedoil is used as the filler instead of butadiene；modifier isused to produce base rubber，viz.to add the forth component（hydroxyl）into the Ni-AL-Bcatalyst system to modify catalystcomposition to synthesizehigh Mooney base rubber.The result shows，this processcan efficiently modify the relative molecularweight of the baserubber，and thus makethe high Mooneybaserubber production simple in operation，flexible in control，high inMooney viscosity，good in oil extension，and stable in performance.Based on the primary oil extension，application of batchsecondaryoil extensionprocesscansignificantly improve up-to-standard rate of baserubberoil extension.Keywords；cis-1，4-polybutadiene rubber；oil extension；processtechnology；performancetestTechnicaldevelopmentofcentralizedlycontrolledlubricationsystemofspinning productionlines/2011，22（2）：21-22Hu Guanglun1，Li Jiaping1，Li Caixia2（1.Acylic Fiber Plant of Daqing Petrochemical Company，Daqing 163714，China；2.No.2 Chemical Plant of Daqing PetrochemicalCompany，Daqing 163714，China）Abstract：Problemsexisting in the lubrication systemof spinning production lines are analyzed.Basedonthe actual requirement ofproduction，new mist lubrication technology was used，the centralizedly controlled lubrication system（mist lubrication unit）suitable for the present spinning production lines of Acrylic Fiber Plant has been developed，and the problems of equipmentbecomingaging andproduction operation period becomingshorthavebeencompletely solved.Keywords：spinning；centralizedcontrol；mist lubrication；ultrasonic atomizationDomestic design of high flux heat exchangers/2011，22（2）：23-26Liu Xiaofeng，Li Mei，ZhaoYuanting，Yu Guangyan（Daqing Petrochemical Machinery Factory，Daqing 163711，China）Abstract：The 360 kt/a Glycol Plant of SichuanPetrochemical Companyhas6 high flux heat exchangers，.The Machinery Factory ofDaqing Petrochemical Companycompleted the domestic revampingdesign of 4 of them.This paper expoundedthe structural designof 1 of the high flux heat exchangers.Theheat exchangingtubes usethe patentedtechnologyof UOP of America.The tube boxesandtube sheetsuse composite plates，large connection pipes and flanges use deposit structure，and lifting parts and non-standardsupportsare designedonour own.Keywords：high flux heat exchanger；high flux heat exchangingtube；structural design；energyconservationTechnical renovationof exhaust heat boiler inHeavy Oil Catalytic CrackingUnit/2011，22（2）：27-29WangRennan，ZhangGuojing，YueDongli，ChenZhiyong，ShanBaohu，Zhou Qinghua，Sui Jianguo，Yu Hong（Daqing Petrochemical Company，Daqing 163711，China）Abstract：This paper analyzedthe problems，such as leaking expansionjoint，high temperature vent fume and low superheatingcapacity existed in CO incineration-type exhaustboiler of the 1.4 Mt/a Catalytic Cracking Unit of Daqing Petrochemical CompanyOil Refinery before the revamp.Through technical renovation，the boiler s steam drum，water protection section，high and lowtemperature superheater，desuperheaterand evaporation section were redesigned，and in the sametime，shockwave-type soot58名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 5 页 -2011 年 第 2 期blowerwas added.These measures improvedsteam superheating capacity，decreased fumetemperature，enhancedhigh-temperature recoverycapacity，and significantly improvedthe energysavingresult and economicbenefit.Keywords：heavyoil catalytic cracking；exhaustheatboiler；renovation；energyconsumptionApplicationof titaniumnanon-particlescoating indehydrationcolumn overhead condenser/2011，22（2）：30-31Jiang Wei，WangGuanyong（Daqing Petrochemical CompanyOil Refinery，Daqing 163711，China）Abstract：Based on the analysis and verification of the corrosionaccident of the dehydration column overheadcondenserin thecatalytic reformer of DaQing Petrochemical CompanyOil Refinery，it is confirmed that the application of titanium nanon-particlescoating in dehydration column overhead condensercan effectively deal with corrosion of dehydration column overhead condensercausedby oil and gas.Keywords：condenser；titanium nanon-particles coating；corrosionprotectionCause analysis on corrosive leak of water coolers ofLDPE Plant and protection/2011，22（2）：32-35Bai Ying（Daqing Petrochemical CompanyPlasticsPlant，Daqing 163714，China）Abstract：Aim at frequent leaks of the heat exchangerC1201-E4 of the 200 kt/a LDPE Plant，failure analysiswasmadeto the heatexchanging tubes combined with the production conditions.The condition for occurrence of corrosive leak of tube bundles undergiven operation conditions waspointed out.In the sametime，the causesfor high failure rate of this kind of equipment wereanalyzedin terms of materials and water quality.The analytical result has a certain guiding meaning for corrosive leak prevention of theexchangersunder similar working condition.Keywords：heat exchanger；tube bundle；corrosiveleak；protectionDevelopment of full automatic heat sealing machine ofpolypropylenestrapping band/2011，22（2）：36-37He Pengfei，GaoShanshan，Hu Haiyong，ZhangHongsong，Mu Xiling，WangXiquan（Daqing Petrochemical CompanyDevelopmentCompany，Daqing 163714，China）Abstract：In order to solve the problems of lagging-behind technologyand low production efficiency of the existing PP strappingband heat sealing machine，the strapping band production process was analyzed，and the improvement scheme for the mainactuators of the full automatic heat sealing machine was determined.Full automatic control has been realized by using PLCprogrammablecontroller.Keywords：strapping band；automation；heat sealingmachineDeterminationmethod for total sulfur content in light oil/2011，22（2）：38-39Li Xianzhi1，Xie Jingru2，WangLihui3（1.Daqing Petrochemical CompanyStorage&Transport Center，Daqing 163714，China；2.Daqing No.2 Lube Oil Plant，Daqing163411，China；3.Daqing Petrochemical CompanyNo.1Chemical Plant，Daqing 163711，China）炼 油 与 化 工REFINING AND CHEMICALINDUSTRY59名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 5 页 -