催化裂化裝置產汽系統及余熱鍋爐技術特點概述

王信海 譚相前 孫瑜

摘要：本文主要介紹在大型重油催化裂化裝置中外取熱器、油漿蒸汽發生器等產汽系統及催化煙氣余熱鍋爐部分的設計思路、結構特點和實際應用情況。通過設置余熱鍋爐旁通煙道、余熱鍋爐設置過熱蒸汽旁路等方式，實現了產汽系統的高調節性，充分回收利用催化裂化裝置再生煙氣的顯熱及再生器和油漿蒸汽發生器內高溫位余熱，降低裝置的能耗；且余熱鍋爐不設蒸發段及汽包，簡化了余熱鍋爐結構。

關鍵詞：余熱鍋爐；高調節性；蒸發段；旁路調節

1.前言

煉廠中催化裂化裝置是個熱量過剩且高品位能量較多的煉油裝置，近些年，隨著節能活動的開展，催化裝置的高溫余熱利用技術也日趨完善、合理。目前，主要路線為利用催化裝置的再生煙氣、再生器以及油漿蒸等熱源發生中壓蒸汽，一些煉廠的大型催化裂化裝置的中壓蒸汽產汽量均可超過 100 t/h，是全廠中壓蒸汽的一個重要來源。

催化裝置的產汽量大、產汽點多，且催化裝置工況較多，隨著工況的變化，產汽負荷以及煙氣量都會變化，因此催化裝置的產汽系統以及余熱鍋爐部分在設計時，需結合裝置工藝的不同工況，兼顧到各個工況，具有一定的調節適應性。

2.催化裝置產汽系統及余熱鍋爐設計內容概述

2.1產汽系統設計內容

1）裝置高溫熱源情況

裝置高溫位熱源由再生器外取熱器、油漿蒸汽發生器以及再生器煙氣提供，擬全部發生3.5MPa中壓過熱蒸汽。

2）產汽系統配置方案

一般產汽系統配置方案見表2.1-1。

2.2余熱鍋爐技術方案

1）余熱鍋爐設計原則：

★采用單臺“Π”型純余熱鍋爐型式，為節省占地以及投資、簡化流程，考慮不設蒸發段；

★設置過熱器高溫煙道旁路，確保裝置各種工況下，余熱鍋爐過熱外來飽和蒸汽的要求，且過熱蒸汽不超溫；

★余熱鍋爐煙氣側承壓滿足11kPa要求，余熱鍋爐排煙壓力滿足脫硫設施要求；

★采用高性能激波吹灰器并且進行合理布置，防止受熱面積灰，確保余熱鍋爐長周期運行性能；

★設置必要測點，納入催化裝置DCS控制系統，便于運行監測和操作；

★采用積木式模塊化箱體結構，提高鍋爐制造、安裝質量，縮短安裝周期；

★鍋爐布置結構簡潔，便于清灰，運行、維護、檢修方便。

2）余熱鍋爐結構：

余熱鍋爐為立式、“Π”型結構，所有受熱面全部為積木式模塊化結構，在余熱鍋爐本體預留SCR脫硝反應器。高溫煙氣由底部進口煙道進入余熱鍋爐，煙氣上行經過高溫過熱器、兩級低溫過熱器、過渡煙道、SCR脫硝反應器，煙氣下行經過高溫省煤器和兩級低溫省煤器及出口煙道，然后排入煙氣脫硫裝置。

★高溫段設備――高溫過熱器、低溫過熱器為內襯里型式。

★低溫段設備――高溫省煤器、兩級低溫省煤器為外保溫結構。

★每個設備模塊上均布置適當數量激波吹灰器。

★設置獨立框架結構，每個模塊通過支腳支撐在框架橫梁上。

3 工藝流程簡述

3.1給水系統

從中壓除氧水管網來的除氧水進入余熱鍋爐省煤器，預熱后的鍋爐給水分別送至外取熱器汽包、油漿蒸汽發生器產汽。

3.2裝置產汽系統及余熱鍋爐部分

外取熱器以及油漿蒸汽發生器所產中壓飽和蒸汽，送至余熱鍋爐過熱至420℃后送至裝置總管。因余熱鍋爐不設蒸發段，因此再生器煙氣熱源全部用來過熱外來飽和蒸汽。

裝置內背壓汽輪機會消耗一部分中壓過熱蒸汽，剩余中壓過熱蒸汽送至全廠中壓蒸汽管網。

正常操作時，裝置自耗低壓蒸汽一部分來自背壓汽輪機，不足部分由全廠低壓蒸汽管網供汽，其中一部分低壓蒸汽送至再生器燒焦罐內進行內過熱至450℃左右，用作汽提和防焦蒸汽。

裝置正常運行工況下，再生煙氣自煙機出口經高溫煙道水封罐進入余熱鍋爐（煙氣溫度約490℃ 壓力約8000Pa）高溫過熱段、低溫過熱段、脫硝段、低溫過熱段、省煤段，取熱后的煙氣溫度降至約170℃后送至煙氣脫硫部分。

為避免開工初期或余熱鍋爐故障時中壓蒸汽的放空，設置減溫減壓器將飽和蒸汽減溫減壓后送入低壓蒸汽管網。

裝置開工期間及余熱鍋爐故障工況下再生煙氣經旁通水封罐后的噴水降溫設施減溫至300℃進入煙氣脫硫部分。

3.3輔助系統部分

1）加藥系統

裝置需要設磷酸鹽自動加藥裝置供產汽系統用。固體磷酸鹽首先在各自的溶解箱中溶解成1%～5%的藥液，然后由加藥裝置的計量泵將藥液連續均勻地加入外取熱器汽包和油漿蒸汽發生器中。

2）取樣系統

裝置內需要設置多套取樣分析設施分別對外取熱器汽包、油漿蒸汽發生器、蒸汽分水器及余熱鍋爐處的鍋爐給水、飽和蒸汽、過熱蒸汽和爐水進行連續取樣分析，隨時監督汽、水質量及鍋水中的鹽濃度，以保證系統安全可靠運行。

3）鍋爐排污系統

在余熱鍋爐區設一套鍋爐排污水系統，主要由一臺連續排污擴容器、一臺排污冷卻器、排污水泵組成。所有產汽系統共用一套排污水系統。所有連續排污水均進入連續排污擴容器進行閃蒸，閃蒸蒸汽送至低低壓蒸汽管網，閃蒸后的排污水進入排污冷卻器，同時向排污冷卻器注入循環冷水進行冷卻，最后由排污水泵升壓后送入循環水回水管網作為循環水補水。

4 控制說明

4.1 汽包液位的控制

通過給水量、液位和蒸汽量三沖量調節，來保證各汽包液位在正常范圍內。

4.2 過熱蒸汽溫度控制

余熱鍋爐設過熱器級間噴水減溫器，通過調節減溫水量保證高溫過熱器出口蒸汽溫度，同時余鍋出口設減溫器，確保蒸汽并網溫度。

另外，余熱鍋爐設置低溫過熱段旁路，作為調節各個工況下過熱蒸汽溫度的調節手段。

5 結論

本文結合某煉廠200萬噸/年催化裝置產汽及余熱鍋爐系統的實際設計經驗，對該系統的設計工作作了一個簡要的總結，供廣大同行在工程實踐中參考。同時，煉油裝置規模日趨大型化，大型催化裝置必然伴隨產生大量高溫余熱，對這部分高溫余熱進行有效利用的同時考慮如何簡化工藝流程、設備布置以及節省投資都需要煉化行業科技工作者深入研究。

（作者單位：中石油華東設計院有限公司）