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余热锅炉及产汽设备在装置中的作用及运行问题

文章作者:艺能锅炉   发布时间:2019-03-26
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催化裂化余热锅炉及其产汽设备是装置的一部分,运行土况受装置的操作条件限制。因此其设计必须结合再生土艺的不同情况、烟气性质以及产汽系统自身的特点满足土艺装置在各种土况下的要求。

催化裂化装置是热量过剩的炼油装置,能量回收在节能中的作用十分明显。催化裂化装置不仅产汽量大,产汽参数高,而且产汽点多。其产汽设备包括:外取热器、油浆蒸汽发生器和余热锅炉本体。催化裂化余热锅炉与普通中压锅炉相比有较大区别,其特点为:

(1)承担着装置全部饱和蒸汽的过热任务,外取热器、油浆蒸汽发生器均产中压饱和蒸汽,这部分蒸汽全部由余热锅炉进行过热;
(2)承担着装置全部产汽设备的给水加热任务;
(3)汽水负荷变化范围大。根据操作需要,外取热器有时取热,有时不取热,其产汽负荷的变化范围为0~100%。这一变化直接影响过热器和省煤器的负荷;
(4)再生烟气负荷变化范围大,其负荷取决于原料性质、装置处理量;
(5)再生烟气组成变化范围大,烟气组成取决于再生土艺;
(6)炉膛均为微正压炉膛,其密封性要求较高。
催化裂化余热锅炉及其产汽设备是装置的一部分,运行土况受装置的操作条件限制。因此其设计必须结合再生土艺的不同情况、烟气性质以及产汽系统自身的特点满足土艺装置在各种土况下的要求。
1余热锅炉及产汽设备在装置中的作用
1.1余热锅炉
催化裂化余热锅炉除回收再生烟气显热,保护环境外,还承担着装置所产蒸汽的过热任务。要求过热器蒸汽温度的调节范围比普通中压锅炉大许多。同时,承担着装置全部产汽设备的给水加热任务。因此,余热锅炉一旦出现故障,全部中压饱和蒸汽只能减压使用,必将影响装置的正常操作。
1.2外取热器
对重油或渣油催化裂化,在催化剂再生烧焦过程中所释放出的热量将超过两器(反应器、再生器)热平衡所需要的热量。过剩的热量必须转移出去,否则将引起催化剂水热失活。水热失活将对催化剂产生破坏作用。转移热量的办法就是对催化剂进行冷却,即取热。外取热技术是在再生器外部设置一个外取热器,从再生器出来的催化剂在外取热器内被汽水介质冷却并产生中蒸汽。总之,外取热器的作用一方面要保证反应一再生系统的热平衡;另一方面要对催化剂进行冷却,保证催化剂不发生水热失活。
1.3油浆蒸汽发生器
油浆蒸汽发生器用于回收循环油浆的高温余热,是催化裂化装置节能降耗,能量综合利用的一项重要措施。循环油浆的温度约为300~350℃,可用来发生中压饱和蒸汽。
2过热器的设计特点
催化余热锅炉过热器与普通中压锅炉相比,过热汽温的调节范围较大。主要原因是外取热器的取热量受土艺操作条件制约,而烟气又要首先流经过热器。在达到额定设计负荷(66%)时,可能使过热器超温,引起爆管事故危及装置的安全运行。在实践中,根据过热器入口烟气温度通常不超过650℃这一特点,采用烟气热旁路蝶阀作为过热器的调温手段。
催化余热锅炉蒸汽过热器通常布置在余热锅炉前部,直接与高温烟气接触。而过热器炉管通常选用20g和12Cr1MoV,过热蒸汽温度一般为410-430℃,过热蒸汽压力为3.82MPa。在设i计时应考虑如何将过热器负荷从66%到100%的范围内调整以避免超温。
3省煤器的设计特点
催化裂化余热锅炉省煤器承担着余热锅炉本体蒸发段的供应给水。其给水调节阀的安装位置与普通锅炉不同,在防止低温腐蚀以及在减少其泄漏对锅炉运行的影响方面,采取了一些特殊办法,具体措施为:
(1)催化装置各产汽设备给水调节阀的安装位置均在余热锅炉省煤器的后面,与普通锅炉相反。这是因为催化装置各产汽设备均有自己的汽包和自己的水位调节机构,因此其给水必须单独调节。另外,省煤器所承受的压力比普通锅炉的省煤器要高。
(2)在结构设计方面,通常将省煤器受热面分成2-3组,任何一组的进出口之间均设有旁路,以便在其出现腐蚀泄漏时将其与系统隔离,使其对余热锅炉本体及产汽设备的影响减至较低。
(3)由于再生烟气中含有S03rS03使烟气露 点提高到120-150℃。同时,再生烟气还含有催化剂细粉尘,当受热面温度太低使烟气中的水蒸气在受热面上凝结时,不仅会在受热面上形成稀硫酸,对受热面金属产生强烈的腐蚀作用,而且还会将催化剂粉尘粘结到受热面上形成积灰。因此,提高受热面金属壁温是防止低温腐蚀、减轻低温受热面积灰的有效手段。
4催化裂化余热锅炉运行中出现的问题
4.1受热面积灰
催化余热锅炉在运行过程中出现的主要问题是受热面积灰。积灰使传热热阻增大,传热效率下降,排烟温度升高,受热面得不到有效利用,使有效系数只有0.55~0.65。清除受热面积灰的传统方法是吹灰。例如,钢球除灰、蒸汽除灰和振动除灰等,实践证明这些除灰手段均不理想。而目前采用的声波除尘技术虽有效果但不能从根本上解决问题。吹灰器吹灰效果不理想导致散落在管束上的催化剂等积灰。这些微小催化剂颗粒被高速的烟气携带冲刷至受热面钢管时会粘附在钢管外壁上,并越积越厚,甚至结成硬块,造成换热面积灰严重,阻碍传热,增加烟气阻力,使蒸汽出口温度过低和烟气排出温度太高等问题,严重时会危及锅炉的正常运行。含有催化剂粉末和硫化物的覆盖物在炉管表面上结垢,影响热交换,使垢下的炉管温度降低。尤其在土艺温度波动或开停土时,会引发露 点腐蚀,使覆盖物下的金属表面在电解质溶液中与周围金属形成宏观腐蚀电池,炉管金属成为腐蚀电池的阳极而被腐蚀穿孔。
4.2水垢
余热锅炉运行期间,受热使管壁经常产生一层白色固体附着物,即水垢。水在炉内被加热到饱和温度时,不断蒸发、浓缩,使炉水中钙、镁、盐类的浓度越来越高,当超过溶解度时就会从水中析出,大部分附着在炉壁和管道上,影响传热。沉淀在炉底的水垢通过排污易于除去。水在炉内加热后,可溶性重碳酸盐如碳酸氢钙、碳酸氢镁受热分 解转化为难溶于水的碳酸钙、氢氧 化镁。随着余热锅炉水温的提高,碳酸钙、硅酸钙在水中溶解度下降,故该类盐有一部分就从水中析出形成水垢。
由于给水含盐和炉水的组成性质,使余热锅炉水垢有以下四种:
碳酸盐水垢:颜色为白色,在碱性炉水中pH>10,则形成松软垢渣沉淀;若炉水pH过低,则生成坚硬的水垢附着在余热锅炉壁上。硫酸盐水垢:外观黄白色,是坚硬和质密的水垢,常附着在余热锅炉蒸发面上。
硅酸盐水垢:外观灰白色,这种垢非常坚硬,导热性很差,容易在余热锅炉辐射受热而聚集,水冷壁内较易沉积此垢。
含油水垢:外观发黑,当给水混入油脂后,就会结成含油的水垢,这种水垢比较疏软,常沉积在余热锅炉温度较高的部位上。
水垢影响余热锅炉的正常运行,危害如下:水垢的导热性能很差,比碳钢的导热性能低30~50倍。受热面有水垢后,热能传递困难致使余热锅炉水吸热量减少,余热锅炉的蒸发量降低,据试验,在余热锅炉壁上生成1mm水垢,余热锅炉效率降低1%~2%。
受热而结垢后,受热而壁温增加,强度降低,严重时引起金属过热容易发生爆炸事故。水垢的各种化学盐类,在不同条件下对金属起着腐蚀作用。清除水垢不但增加了检修费用,浪费了人力、物力,而且使受热面受到损失,降低余热锅炉寿命。
清除水垢前应了解水垢的性质和垢厚来确定水垢清除方案。水垢性质可根据外观及水源水质判断,还可经化学分析鉴别。结垢的厚度应按水垢平均厚度来考虑。
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