甲烷化工段廢熱鍋爐開工煮爐防銹技術

王 英

（成都萬疆久誠科技有限公司，四川成都 610000）

在焦爐煤氣制取天然氣過程中，甲烷化工段將原料氣中的CO、CO2及烴類轉化生成CH4，從而實現提升天然氣中甲烷的產量。而甲烷化所涉及的反應均為強放熱反應，少量熱量用于預熱原料，絕大部分熱量經廢熱鍋爐回收熱量產生中壓蒸汽，實現能量的合理利用。但在甲烷化工段投運時，廢熱鍋爐內壁金屬易被氧化腐蝕而產生鐵銹。為了保證鍋爐的安全運行和蒸汽的品質，需在廢熱鍋爐投入運行前進行系統煮爐。

1 甲烷化工段余熱回收系統的組成

來自外管網的脫鹽水經除氧器加熱脫氧后，經中壓鍋爐給水泵升壓，再經鍋爐給水預熱器預熱后進入汽包。汽包中的鍋爐給水經下降管進入廢熱鍋爐，利用甲烷化反應器出口的工藝氣與鍋爐給水進行換熱，生成飽和的中壓蒸汽經上升管進入汽包，產出飽和中壓蒸汽。產生的飽和中壓蒸汽，一部分利用廢熱鍋爐出口的蒸汽過熱器加熱生成過熱中壓蒸汽；一部分作為熱源，對甲烷化入口工藝氣進行補溫。產生的中壓過熱蒸汽，一部分作為甲烷化工段噴射器的動力氣流，一部分經降壓后，并入中壓蒸汽管網。

2 煮爐的目的

鍋爐在制造、運輸、保管及安裝過程中，其內壁會受到油垢、灰塵和雜物的污染，會因氧化腐蝕產生鐵銹。這些污物對鍋爐運行將產生危害作用。氧化鐵、硅化合物雜質積聚在受熱面上會影響傳熱；油類和硅化合物等物質會污染蒸汽品質；油污及有機化合物會引起汽水共騰，分解后的物質還會腐蝕金屬受熱面。[1]

為了保證鍋爐的安全運行和蒸汽的品質，需在廢熱鍋爐投入運行前，采用堿性溶液除去鍋爐部件內部和管道內表面上的油污、泥污、鐵銹等雜質，并在其內壁金屬表面形成一層良好的鈍化保護膜，以抑制金屬的腐蝕[2]。

3 煮爐前的準備工作

3.1 確認煮爐范圍

本次煮爐的范圍包含汽包、廢熱鍋爐和汽包與廢熱鍋爐之間的管道。蒸汽過熱部分及鍋爐給水部分不在煮爐范圍中，分別采用蒸汽吹掃和脫鹽水沖洗的方式進行清洗。

（1）汽包

臥式，ID1 500mm×L5 000m。

（2）廢熱鍋爐

臥式，ID1 000mm×L5 500mm，換熱面積110m2，換熱管尺寸Φ25mm×254根，殼程/管程：鍋爐水/工藝氣。

（3）汽包與廢熱鍋爐之間的管道

2根Φ150mm的下降管，共10.2m；2根Φ200mm的上升管，共7.2m。

在煮爐過程中，瀘水經汽包→下降管→廢熱鍋爐→上升管→汽包，形成一個閉環回路。與本次煮爐相關的設備管線流程如圖1所示。

圖1 鍋爐煮爐系統圖

3.2 明確煮爐合格標準

在煮爐工作開始前，需要明確煮爐合格的標準。一個合格的煮爐須達到：

（1）汽包、廢熱鍋爐和汽包與廢熱鍋爐之間的管道內壁無油垢；

（2）沖洗后，打開汽包人孔，檢查汽包內部的煮爐效果，擦去汽包內壁上的附著物，金屬表面無銹斑，形成堿性保護膜。

3.3 檢查確認鍋爐系統是否具備煮爐條件

具體檢查確認內容如下：

（1）鍋爐系統的設備、管道、儀表等全部安裝完畢，并已防腐保溫；

（2）鍋爐給水已具備；

（3）鍋爐系統已經試壓和吹掃、內部清洗合格；

（4）試運所需的脫鹽水、藥品等已具備條件；

（5）儀表調節系統已安裝就位，調校完畢，并在給水進口閥前加過濾網（30～40目的金屬網）；

（6）試車用工具、試車用的記錄報表已準備好；

（7）鍋爐加藥裝置已經具備。

3.4 準備所需的化學藥劑

（1）磷酸三鈉（Na3PO4·12H2O）

磷酸三鈉（Na3PO4·12H2O）按5g/L來計算，本次煮爐準備75kg。

（2）NaOH

NaOH按1g/L來計算，本次煮爐準備15kg。

4 煮爐工作

4.1 脫鹽水沖洗

利用脫鹽水沖洗設備內壁的沉積物，不溶水的物質在給水濾網前濾出。具體操作如下：

（1）關閉汽包蒸汽出口手動閥，關閉汽包及廢鍋的排污閥，打開汽包排氣管的手閥；

（2）開啟鍋爐給水上水閥，向汽包供脫鹽水；

（3）待汽包建立液位后，打開排污閥對汽包、廢鍋及汽包液位計進行排污沖洗；待汽包排氣管有水流出，表示系統已充水完畢；

（4）系統充水完畢后，關閉汽包排氣管的手閥，開始對系統進行充壓。通過控制鍋爐給水上水閥的開度，使系統以1～3bar/min的升壓速度緩慢對系統沖壓，直至汽包壓力表顯示汽包壓力穩定在30bar，表示系統充壓結束；

（5）系統充壓操作結束穩定后，對系統進行排水降壓，同時沖洗汽包液位計，直至系統水排盡；

（6）繼續重復對系統進行注水、排污、充壓、排水等操作，重復次數一次以上。

4.2 正式煮爐前的準備

脫鹽水沖洗結束后，開始進行系統正式煮爐前的準備工作，具體如下：

（1）關閉汽包蒸汽出口手動閥，關閉汽包及廢鍋的排污閥，關閉鍋爐給水上水閥，打開汽包排氣閥；

（2）開啟鍋爐給水上水閥，向汽包注入脫鹽水（注水溫度要求與汽包殼體溫度差不超過60℃）；

（3）將加藥罐清洗干凈，注入脫鹽水，帶入化學藥劑充分溶解，并與鍋爐給水一起送入汽包；

（4）待溶解好的藥液完全加入汽包中，汽包液位位于中心線約60%位置，關閉鍋爐給水上水閥，停止向汽包注水；

（5）中壓蒸汽已送入界區內，并已完成界區至廢熱鍋爐底部中壓蒸汽進口閥間的管線暖管。

4.3 正式煮爐

待系統的所有閥門、汽包液位、中壓蒸汽就位，化學藥劑已完全加入汽包中，系統具備正式煮爐的條件，即可通入蒸汽開始正式煮爐。項目化驗室不具備每2 h取一次爐水分析的條件，因此本次煮爐期間每天早上9點取汽包水樣進行分析。

本次正式煮爐工作從下午15：25向廢熱鍋爐通入中壓蒸汽開始計時，歷時185h，具體情況如下：

（3）打開廢熱鍋爐旁的中壓蒸汽閥，緩慢提升系統壓力，當壓力達到0.15MPa時，關閉汽包排氣閥，持續緩慢升壓至0.3MPa。共耗時6h；

（4）穩定系統壓力在0.3MPa，持續煮爐13h，取汽包水樣進行分析；

（5）緩慢提升系統壓力至1.0MPa，共耗時4h；

（6）穩定系統壓力在1.0MPa，持續煮爐17h；

（7）緩慢提升系統壓力至1.5MPa，共耗時3h，取汽包水樣進行分析；

（8）穩定系統壓力在1.5MPa，持續煮爐21h；

（9）緩慢提升系統壓力至1.9MPa，共耗時3h，取汽包水樣進行分析；

（10）穩定系統壓力在1.9MPa，持續煮爐78h。取汽包水樣進行分析，在此期間，根據煮爐情況進行排污，共排污8次；

（11）待磷酸根的濃度接近恒定時，煮爐工作結束，停止向系統通入中壓蒸汽；

（12）打開汽包排氣閥，緩慢將系統壓力降至0.3MPa，待爐水自然冷卻至60℃，將爐水排凈。

（13）待爐水排凈后，采用脫鹽水對鍋爐系統進行沖洗置換，待沖洗排水中油濃度小于1×10-6，表示沖洗置換合格；沖洗水全部排凈后打開汽包人孔，檢查汽包內部的煮爐效果，并取下系統各處和臨時安裝的過濾網；

（14）檢查完成后，對系統進行全面檢查復位，所有儀表投入使用，使其具備正式開車條件。

煮爐期間壓力隨時間變化見圖2，煮爐期間系統爐水分析見表1。

圖2 煮爐期間系統壓力隨時間的變化圖

表1 煮爐期間系統爐水分析表

5 煮爐工作的注意事項

1）煮爐工作開始前，需要根據煮爐范圍，將不參與本次煮爐的管線設備、閥門采用盲板隔離，防止藥液腐蝕。

2）煮爐的升溫升壓、降溫降壓過程，要緩慢平穩。在升壓過程中，現場巡檢人員應注意檢查各部位的變化情況及膨脹情況，如發現異常情況，停止升壓，待查明原因，處理完善后，再繼續升壓。

3）當汽壓升至0.3～0.4 MPa時，應對各接合面螺栓進行一次熱緊固。

4）煮爐期間，取爐水分析，當爐水堿度低于45 mg/L時，應補充加藥。

（5）煮爐期間應經常檢查受壓元件，管道的密封情況，發現問題，及時處理。

6 結語

詳細介紹了甲烷化工段鍋爐系統從煮爐工作的準備到完成的全過程，共歷時185h。從煮爐結束后的檢查結果來看，汽包內部無鐵銹，且已形成一層保護膜，煮爐效果良好。總體來說，本次煮爐煮爐工作進展順利，希望為其他項目的鍋爐煮爐提供借鑒。