催化裂化裝置一氧化碳鍋爐蒸發器的改造

魏建麗

（中國石化南陽能源化工有限公司，河南 南陽 473132）

催化裂化裝置一氧化碳鍋爐蒸發器的改造

魏建麗

（中國石化南陽能源化工有限公司，河南 南陽 473132）

中國石化股份有限公司南陽能源化工有限公司催化裂化裝置CO鍋爐自2006年6月建成投用至2013年9月，l段蒸發器取熱管累計發生破裂5次，整體更換l段蒸發器2次，嚴重影響了裝置的經濟效益。經過分析，認為是原循環熱水流程存在缺陷導致l段蒸發器“干燒”。經過對循環熱水工藝流程的優化和取熱管材質升級，使該鍋爐運行平穩，降低了裝置生產能耗。

催化裂化；CO鍋爐；蒸發器；改造

中國石化股份有限公司南陽能源化工有限公司（以下簡稱南陽能源）0.2 Mt/a催化裂化裝置由四川石油勘察設計院設計，于1992 年12月建成投產。1994年12月由華東勘察設計院改造為0.25 Mt/a高低并列式重油催化裂化裝置，新增燒焦罐和第二再生器（以下簡稱二再），再生方式為兩段再生，第一再生器（以下簡稱一再）為貧氧再生，二再為富氧再生。一再煙氣和二再煙氣分別進入兩臺余熱鍋爐發生蒸汽后進入煙囪。這種方式無法回收煙氣中的化學能，造成能源浪費。為充分回收煙氣中的化學能，于2006年6月取消兩臺余熱鍋爐，新增臥式CO焚燒式鍋爐［1］，CO含量較高的一再煙氣和O2含量較高的二再煙氣分別進入CO鍋爐爐膛內混合后燃燒，880℃的高溫煙氣依次經過過熱器、Ⅰ段蒸發器、Ⅱ段蒸發器、高溫省煤器、低溫省煤器，溫度降至250℃排入煙囪。設計負荷為13.5t/h蒸汽。但是自2006年6月建成投用至2013年9月，Ⅰ段蒸發器取熱管累計破裂5次，整體更換Ⅰ段蒸發器2次，每次都進行搶修，嚴重影響了裝置的經濟效益。而且CO鍋爐系統在裝置不停工搶修時，煙道系統加裝盲板十分困難，存在安全風險。

一、Ⅰ段蒸發器取熱管破裂原因分析

CO鍋爐煙氣流程是：一再煙氣和二再煙氣分別進入CO鍋爐爐膛內混合后在長明瓦斯火的引燃下燃燒，880℃的高溫煙氣依次經過過熱器、Ⅰ段蒸發器、Ⅱ段蒸發器、高溫省煤器、低溫省煤器，溫度降至250℃排入煙囪。循環熱水的主流程是：103℃、5MPa的除氧水進入給水預熱器后，依次通過低溫省煤器、高溫省煤器進入汽包。汽包內熱水由循環熱水泵P501（P501有三臺，兩臺并聯運行，另一臺備用）抽出，分成兩路分別進入Ⅰ段蒸發器、Ⅱ段蒸發器，與高溫煙氣換熱后，汽水分別返回汽包進行汽水分離。1.15MPa飽和蒸汽由汽包頂部出來，和外取熱器及油漿蒸汽發生器來的飽和蒸汽一起進入過熱器加熱成過熱蒸汽，再經過噴水減溫器降溫至250℃并入裝置內動力蒸汽管網。由于Ⅰ段蒸發器入口煙氣溫度達到767℃，高于Ⅱ段蒸發器入口煙氣溫度的446℃，使Ⅰ段蒸發器蒸汽發生量遠高于Ⅱ段蒸發器的蒸汽發生量，Ⅰ段蒸發器取熱管內管路阻力變大，循環熱水偏流，Ⅰ段蒸發器取熱管來水因此減少，形成“干燒”現象，取熱管局部長期超溫強度下降，最終導致瞬時過熱爆管。取熱爐管管徑過小，汽水流通不暢，也加劇了“干燒”現象。現實操作中，采用了關小循環熱水進入Ⅱ段蒸發器閥門，強迫循環熱水進入Ⅰ段蒸發器的非正常操作方式，使總的熱水循環量無法提高。

另外，原取熱管為20G/GB5310、φ38×4的螺旋翅片管，進出口集箱為同種材質的φ133×12無縫鋼管，在再生煙氣含催化劑細粉和含硫的情況下，證明材質選用偏低。

二、技術改造方案

（一）工藝流程優化。

優化Ⅰ段蒸發器、Ⅱ段蒸發器的管程工藝流程。由原來兩臺循環熱水泵并聯供水，從泵出口集合管匯合后，再分兩路分別進入Ⅰ段蒸發器、Ⅱ段蒸發器的熱水循環方式，改造為Ⅰ段蒸發器由循環熱水泵P501/1供水、Ⅱ段蒸發器由P501/3供水，P501/2做為公用備用泵，以保證Ⅰ段蒸發器的可靠供水。

（二）改變材料材質、規格型號。

原Ⅰ段蒸發器取熱管為20G/GB5310、φ38×4的螺旋翅片管，進出口集箱為同種材質的φ133×12無縫鋼管，實際使用情況證明材質選用偏低，按照爐管設計材質就高不就低的原則［2］，現分別更換為12Cr1MoVG/GB5310、φ51×4螺旋翅片管和20G、φ219×16無縫鋼管，以增加取熱管的耐熱強度。考慮到盡量減少管路阻力以利于熱水循環，將蒸發器循環熱水進出口管徑由DN100增大至DN150，進口和出口分別設置2個，進出口自前面進出，在中部集合。

（三）安裝。

蒸發器采用積木式模塊化箱體設計，在鍋爐廠制造完成。

1.根據CO鍋爐系統的實際情況，保護拆除Ⅰ段蒸發器下部煙道，并解列Ⅰ段蒸發器上部煙道，對原Ⅰ段蒸發器汽水進出口管路局部拆除，方便Ⅰ段蒸發器從側面進出。

2.將原Ⅰ段蒸發器整體橫向移出，并吊裝移入新設計的蒸發器。

3.新Ⅰ段蒸發器吊裝就位后，下部煙道焊接恢復煙道密封。

4.改造Ⅰ段蒸發器、Ⅱ段蒸發器的熱水循環方式，使Ⅰ段蒸發器由循環熱水泵P501/1供水、Ⅱ段蒸發器由P501/3供水，P501/2做為公用備用泵。蒸發器循環熱水進出口管徑由DN100增大至DN150。

5.煙道局部隔熱襯里和耐磨襯里恢復和修復。

三、運行效果

通過流程優化和技術改造，提高了Ⅰ段蒸發器運行穩定性。Ⅰ段蒸發器、Ⅱ段蒸發器的循環熱水流量基本上穩定在69.7t/h、63.4t/h。CO鍋爐蒸汽產量由以前的平均12.9t/h上升到14.2t/h，煙氣排煙溫度由250.2℃降低到168.9℃。爐水水質更易控制。裝置生產能耗下降。改造后CO鍋爐運行2年來沒有發生取熱管破裂現象。

四、結束語

通過對CO鍋爐汽水系統工藝流程優化及Ⅰ段蒸發器材料材質更換、升級，避免了Ⅰ段蒸發器水量偏小造成的“干燒”現象，提高了鍋爐的運行效率，蒸汽發生量略有增加，排煙溫度降低，煙氣能量得到有效利用，裝置生產能耗下降，經濟效益顯著。

［1］王東麗.催化裂化裝置CO余熱鍋爐的節能改造［C］.中國石化催化裂化裝置生產技術交流論文集，2013：223～231.

［2］王寶功，艾建波.重油催化裂化裝置CO余熱鍋爐的改造［J］.石油化工設備技術，2002（3）：42～44.

TK2221

A

1671-864X（2016）07-0161-01

魏建麗（1974- ），女，助理工程師，1995年參加工作，主要從事催化裂化工藝管理。