第一催化装置余热锅炉改造方案

1、第一催化装置余热锅炉改造方案王成富1 陈军2 （1.齐鲁石化胜利炼油设计院， 山东淄博 255434；2.江苏中圣石化工程有限公司， 江苏南京 210001）内容摘要 通过对胜利炼油厂第一催化裂化装置余热锅炉原有结构的分析研究，提出了技术改造设计方案，给出了工艺计算结果，并对技术改造后可能出现的问题进行了分析，对改造后取得的效益进行了预测。关 键 词 催化裂化装置 余热锅炉 改造 效益齐鲁石化胜利炼油厂第一催化裂化装置余热锅炉原设计型号为SZ2725-39/400型，用于回收再生烟气中的高温余热产生中压蒸汽，同时过热外来低压（1.2MPa）蒸汽约16t/h。该余热锅炉自开工以来，因流通截面偏小

2、，烟气流速偏高，阻力偏大，导致约一半烟气直接经旁路放空，原设计中压蒸汽产量在20t/h左右，实际锅炉产汽量只有10t/h，致使第一催化裂化装置能耗增加，造成大量的能量浪费。根据催化烟气量计算，余热锅炉经适当改造后可达到产汽量20t/h，为降低装置能耗，提高经济效益做出贡献。1 工艺流程1.1 烟气流程再生器来的约700左右的高温烟气，经三级旋风分离器净化后送至烟机，做功后烟气依次流经余热锅炉过热器、对流管束、省煤器和给水加热器，温度降至190左右后，排至烟囱后放空。1.2 汽水流程自除氧器来的104除氧水，经过余热锅炉给水加热器、省煤器，进入汽包产生饱和中压蒸汽，饱和蒸汽进入中压蒸汽过热器与高

3、温烟气换热后，产生3.82MPa中压蒸汽。2 改造方案按照现有催化装置再生烟气参数和烟气基本条件，针对余热锅炉原有设计参数和结构进行分析、计算并找出问题的关键，使烟气能量得到充分利用。原有的旁通烟道、余热锅炉出口与烟囱之间的烟道挡板、余热锅炉前的高温电动碟阀等仍保留，以节约改造投资。2.1 余热锅炉本体改造2.1.1 更换中压蒸汽过热器原有的蒸汽过热器采用25×2.5蛇形管束，刚性差，固定方式亦不合理，在较大的烟气流量（流速为22m/s）下，极易产生振动，影响整个余热锅炉的运行。改造时拟采用螺旋肋片管，更替原有的过热器，其目的主要是在现有的场地条件下，加大烟气的流通截面，减小烟气流动

4、阻力，同时，具有强化传热，缩小受热面布置空间的效果。 2.1.2 更换中压锅炉的蒸发受热面原余热锅炉蒸发受热面采用双锅筒对流管束结构，由于受热面管子布置密积，烟气流通截面小，烟气流速大（烟速为22m/s），烟气流动阻力大。这种结构用于水平烟道式余热锅炉，下锅筒处极易堆灰，减小实际的传热面积，使锅炉蒸发量达不到设计值。另外，该受热面结构需在现场进行管子胀接或焊接，安装工期长。改造拟采用螺旋肋片管替代光管结构，且只设上锅筒用于水循环和汽水分离。蒸发器分成多组，分别构成多个独立的循环回路，在制造厂内组装水压试验后，可在现场进行拼装以缩短安装工期。 2.1.3 更换原有的锅筒原锅筒已投用二十余年，且现

5、场不易开孔、热处理，原有锅筒不考虑利用，新锅筒按改造后的蒸发量设计。安全附件及仪表（压力表、安全阀、水位计）全部重新配置。2.1.4 抬高锅炉支撑柱由于蒸发器采用新的结构，经计算，原有的锅筒高度已不能满足水循环的要求，需将锅筒抬高，立柱需相应加高。2.1.5 增加吹灰和清灰装置再生烟气为含尘气体，容易在受热面上形成积灰。考虑到积灰对传热不利且增加烟气的流动阻力，甚至影响余热锅炉的正常运行。因此，在余热锅炉的适当位置设置吹灰器，且在烟道底部预留清灰漏斗。2.2 给水、加药等系统动改余热锅炉蒸发量增大后，锅炉蒸汽、给水、加药等管道进行适当调整。原磷酸盐加药系统更新为自动加药系统，以保证锅炉产汽质量

6、稳定。3 主要技术参数3.1 烟气参数3.1.1 烟气成份（容积百分比）：N2=74.5%、CO2=12.45%、H2O=10.0%、O2=2.7%、 CO=0.25%、其它（SOX等）0.1%。3.1.2 进口烟温：设计温度570， 校核温度720。3.1.3 进口烟气流量：设计11×104Nm3/h，校核13×104Nm3/h。3.1.4 排烟温度：tpy1852003.1.5 烟气阻力损失：P5000Pa3.2 水、汽参数3.2.1 中压蒸汽：3.82MPa、420，20t/h。3.2.2 过热低压饱和蒸汽：进口参数 1.2MPa、180；出口参数 1.0MPa、25

7、0；蒸 汽 量16t/h 。 3.2.3 给水温度：104。 3.3.1 余热锅炉各段受热面吸热量分配、温度分布计算结果见表1。表1 热量分配、温度分布计算结果项目及单位过热器蒸发器低压过热器省煤器热水加热器工质进口温度（）254209180140104工质出口温度（）420254250209140吸热量（KJ/Kg）4641986173439150进口烟温（）570514279264206出口烟温（）514279264206186热功率（KW）258011500710305013903.3.2 余热锅炉各段传热面积计算见表2。表2 传热面积计算结果项 目单位过热器蒸发器低压过热器省煤器热水加

8、热器布置方式顺列顺列顺列顺列顺列横向节距mm10011056.55151.5纵向节距mm150110909090纵向排数818182222烟气流速m/s14.014.214.815.313.9传热温压183125527668传热面积m235215452814153394 设计中几个问题的考虑4.1 水循环部分a）锅炉采用自然循环方式，蒸发器由肋片式管束组成，上联箱接159×6汽水引出管与锅筒汽空间相接；下联箱由159×6下降管与锅筒水空间相接，每组蒸发器均有两根下降管。由于流动阻力主要来自于汽水混合物部分，因此汽水引出管共有24根组成，以保证水循环的安全。b） 根据计算，在

9、锅筒液面与下联箱中心线高差为7.5米时，蒸发器的循环倍率均高于25，其平均值为30。c）锅筒选用1500，20G制造；考虑到变动工况后，产汽量超过30t/h，其内部汽水分离装置及锅筒空间按变动负荷配置。4.2 受热面的积灰与清灰a）再生烟气为含尘气体，容易在受热面上形成积灰。考虑到积灰对传热不利且增加烟气的流动阻力，甚至影响余热锅炉的正常运行。因此，在余热锅炉的适当位置设置吹灰器，且在烟道底部预留清灰漏斗。b）由于余热锅炉处于微正压运行状态，大多数微细颗粒随烟气流动，飞灰沉积量不大，因此清灰可在停炉期间进行。4.3 管束的振动问题在非设计工况下（进口烟温720），余热锅炉的烟气速度在各受面均达

10、到20m/s左右，因此，在原低压过热器、省煤器、热水加热器处可能会出现振动问题；而中压过热器、蒸发器因有较强的刚性，不会产生振动。4.4磨损问题a）根据对烟气速度以及含尘粒度分布情况的分析，正常工况下，受热面不会产生较严重的磨损；但在进口烟温720条件下，由于烟气流速高，为慎重起见，过热器、蒸发器均选用厚壁管，以保证余热锅炉的安全。b）综合考虑到锅炉的布置空间，受热面的积灰、传热和烟气的流动阻力等因素，通过对光管、鳍片管及螺旋肋片管的计算、比较，螺旋肋片换热器体积小，重量轻、传热强，可使布置空间缩小，投资降低。虽然积灰可能性增加，但在采用吹灰器后，可克服这一不利因素。5 结论经以上改造后，按每小时比原余热锅炉多产10t蒸汽，年开工8000小时