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    余熱鍋爐及產汽設備在裝置中的作用及運行問題

    文章作者:藝能鍋爐   發布時間:2019-03-26
    催化裂化余熱鍋爐及其產汽設備是裝置的一部分,運行土況受裝置的操作條件限制。因此其設計結合土藝的不同情況、煙氣性質以及產汽系統自身的特點滿足土藝裝置在各種土況下的要求。

    催化裂化裝置是熱量過剩的煉油裝置,能量回收在節能中的作用十分明顯。催化裂化裝置不僅產汽量大,產汽參數高,而且產汽點多。其產汽設備包括:外取熱器、油漿蒸汽發生器和余熱鍋爐本體。催化裂化余熱鍋爐與普通中壓鍋爐相比有較大區別,其特點為:

    (1)承擔著裝置全部飽和蒸汽的過熱任務,外取熱器、油漿蒸汽發生器均產中壓飽和蒸汽,這部分蒸汽全部由余熱鍋爐進行過熱;
    (2)承擔著裝置全部產汽設備的給水加熱任務;
    (3)汽水負荷變化范圍大。根據操作需要,外取熱器有時取熱,有時不取熱,其產汽負荷的變化范圍為0~100%。這一變化直接影響過熱器和省煤器的負荷;
    (4)煙氣負荷變化范圍大,其負荷取決于原料性質、裝置處理量;
    (5)煙氣組成變化范圍大,煙氣組成取決于土藝;
    (6)爐膛均為微正壓爐膛,其密封性要求較高。
    催化裂化余熱鍋爐及其產汽設備是裝置的一部分,運行土況受裝置的操作條件限制。因此其設計結合土藝的不同情況、煙氣性質以及產汽系統自身的特點滿足土藝裝置在各種土況下的要求。
    1余熱鍋爐及產汽設備在裝置中的作用
    1.1余熱鍋爐
    催化裂化余熱鍋爐除回收煙氣顯熱,保護環境外,還承擔著裝置所產蒸汽的過熱任務。要求過熱器蒸汽溫度的調節范圍比普通中壓鍋爐大許多。同時,承擔著裝置全部產汽設備的給水加熱任務。因此,余熱鍋爐一旦出現故障,全部中壓飽和蒸汽只能減壓使用,必將影響裝置的正常操作。
    1.2外取熱器
    對重油或渣油催化裂化,在催化劑燒焦過程中所釋放出的熱量將超過兩器(反應器、器)熱平衡所需要的熱量。過剩的熱量轉移出去,否則將引起催化劑水熱失活。水熱失活將對催化劑產生破壞作用。轉移熱量的辦法就是對催化劑進行冷卻,即取熱。外取熱技術是在器外部設置一個外取熱器,從器出來的催化劑在外取熱器內被汽水介質冷卻并產生中蒸汽??傊?,外取熱器的作用一方面要保證反應一系統的熱平衡;另一方面要對催化劑進行冷卻,保證催化劑不發生水熱失活。
    1.3油漿蒸汽發生器
    油漿蒸汽發生器用于回收循環油漿的高溫余熱,是催化裂化裝置節能降耗,能量綜合利用的一項重要措施。循環油漿的溫度約為300~350℃,可用來發生中壓飽和蒸汽。
    2過熱器的設計特點
    催化余熱鍋爐過熱器與普通中壓鍋爐相比,過熱汽溫的調節范圍較大。主要原因是外取熱器的取熱量受土藝操作條件制約,而煙氣又要首先流經過熱器。在達到額定設計負荷(66%)時,可能使過熱器超溫,引起爆管事故危及裝置的運行。在實踐中,根據過熱器入口煙氣溫度通常不超過650℃這一特點,采用煙氣熱旁路蝶閥作為過熱器的調溫手段。
    催化余熱鍋爐蒸汽過熱器通常布置在余熱鍋爐前部,直接與高溫煙氣接觸。而過熱器爐管通常選用20g和12Cr1MoV,過熱蒸汽溫度一般為410-430℃,過熱蒸汽壓力為3.82MPa。在設i計時應考慮如何將過熱器負荷從66%到100%的范圍內調整以避免超溫。
    3省煤器的設計特點
    催化裂化余熱鍋爐省煤器承擔著余熱鍋爐本體蒸發段的供應給水。其給水調節閥的安裝位置與普通鍋爐不同,在防止低溫腐蝕以及在減少其泄漏對鍋爐運行的影響方面,采取了一些特殊辦法,具體措施為:
    (1)催化裝置各產汽設備給水調節閥的安裝位置均在余熱鍋爐省煤器的后面,與普通鍋爐相反。這是因為催化裝置各產汽設備均有自己的汽包和自己的水位調節機構,因此其給水單獨調節。另外,省煤器所承受的壓力比普通鍋爐的省煤器要高。
    (2)在結構設計方面,通常將省煤器受熱面分成2-3組,任何一組的進出口之間均設有旁路,以便在其出現腐蝕泄漏時將其與系統隔離,使其對余熱鍋爐本體及產汽設備的影響減至較低。
    (3)由于煙氣中含有S03rS03使煙氣露 點提高到120-150℃。同時,煙氣還含有催化劑細粉塵,當受熱面溫度太低使煙氣中的水蒸氣在受熱面上凝結時,不僅會在受熱面上形成稀硫酸,對受熱面金屬產生強烈的腐蝕作用,而且還會將催化劑粉塵粘結到受熱面上形成積灰。因此,提高受熱面金屬壁溫是防止低溫腐蝕、減輕低溫受熱面積灰的手段。
    4催化裂化余熱鍋爐運行中出現的問題
    4.1受熱面積灰
    催化余熱鍋爐在運行過程中出現的主要問題是受熱面積灰。積灰使傳熱熱阻增大,傳熱效率下降,排煙溫度升高,受熱面得不到利用,使系數只有0.55~0.65。受熱面積灰的傳統方法是吹灰。例如,鋼球除灰、蒸汽除灰和振動除灰等,實踐證明這些除灰手段均不理想。而目前采用的聲波除塵技術雖果但不能從根本上解決問題。吹灰器吹灰效果不理想導致散落在管束上的催化劑等積灰。這些微小催化劑顆粒被高速的煙氣攜帶沖刷至受熱面鋼管時會粘附在鋼管外壁上,并越積越厚,甚至結成硬塊,造成換熱面積灰嚴重,阻礙傳熱,增加煙氣阻力,使蒸汽出口溫度過低和煙氣排出溫度太高等問題,嚴重時會危及鍋爐的正常運行。含有催化劑粉末和硫化物的覆蓋物在爐管表面上結垢,影響熱交換,使垢下的爐管溫度降低。尤其在土藝溫度波動或開停土時,會引發露 點腐蝕,使覆蓋物下的金屬表面在電解質溶液中與周圍金屬形成宏觀腐蝕電池,爐管金屬成為腐蝕電池的陽極而被腐蝕穿孔。
    4.2水垢
    余熱鍋爐運行期間,受熱使管壁經常產生一層白色固體附著物,即水垢。水在爐內被加熱到飽和溫度時,不斷蒸發、濃縮,使爐水中鈣、鎂、鹽類的濃度越來越高,當超過溶解度時就會從水中析出,大部分附著在爐壁和管道上,影響傳熱。沉淀在爐底的水垢通過排污易于除去。水在爐內加熱后,可溶性重碳酸鹽如碳酸氫鈣、碳酸氫鎂受熱分 解轉化為難溶于水的碳酸鈣、氫氧 化鎂。隨著余熱鍋爐水溫的提高,碳酸鈣、硅酸鈣在水中溶解度下降,故該類鹽有一部分就從水中析出形成水垢。
    由于給水含鹽和爐水的組成性質,使余熱鍋爐水垢有以下四種:
    碳酸鹽水垢:顏色為白色,在堿性爐水中pH>10,則形成松軟垢渣沉淀;若爐水pH過低,則生成堅硬的水垢附著在余熱鍋爐壁上。硫酸鹽水垢:外觀黃白色,是堅硬和質密的水垢,常附著在余熱鍋爐蒸發面上。
    硅酸鹽水垢:外觀灰白色,這種垢非常堅硬,導熱性很差,容易在余熱鍋爐輻射受熱而聚集,水冷壁內較易沉積此垢。
    含油水垢:外觀發黑,當給水混入油脂后,就會結成含油的水垢,這種水垢比較疏軟,常沉積在余熱鍋爐溫度較高的部位上。
    水垢影響余熱鍋爐的正常運行,危害如下:水垢的導熱性能很差,比碳鋼的導熱性能低30~50倍。受熱面有水垢后,熱能傳遞困難致使余熱鍋爐水吸熱量減少,余熱鍋爐的蒸發量降低,據試驗,在余熱鍋爐壁上生成1mm水垢,余熱鍋爐效率降低1%~2%。
    受熱而結垢后,受熱而壁溫增加,強度降低,嚴重時引起金屬過熱容易發生爆炸事故。水垢的各種化學鹽類,在不同條件下對金屬起著腐蝕作用。水垢不但增加了檢修費用,浪費了人力、物力,而且使受熱面受到損失,降低余熱鍋爐壽命。
    水垢前應了解水垢的性質和垢厚來確定水垢方案。水垢性質可根據外觀及水源水質判斷,還可經化學分析鑒別。結垢的厚度應按水垢平均厚度來考慮。
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