催化裂化裝置附產(chǎn)10.0 MPa高壓蒸汽工業(yè)應(yīng)用總結(jié)

王繼平

（中國石化荊門分公司，湖北荊門 448002）

催化裂化裝置作為生產(chǎn)汽油、柴油和液化氣的主要煉油裝置，隨著規(guī)模的不斷擴(kuò)大，不僅是石油二次加工工藝的主要手段，裝置所產(chǎn)蒸汽作為高品位熱能，逐級利用能夠大幅降低裝置和全廠能耗[1]。某石化公司以新鮮進(jìn)料280萬噸/年計(jì)，生焦率高達(dá)10.4%，外取熱器和CO余熱鍋爐共發(fā)生10.0 MPa、540 ℃高壓蒸汽260 t/h。該裝置設(shè)置3個(gè)壓力等級蒸汽，實(shí)現(xiàn)蒸汽熱能逐級、高效利用，10.0 MPa由外取熱器和余熱鍋爐單元產(chǎn)生飽和蒸汽，到余熱鍋爐高溫過熱器過熱，產(chǎn)生高壓蒸汽送至汽輪發(fā)電機(jī)組，替代原利用CFB燃煤高壓鍋爐所產(chǎn)蒸汽，該催化裝置余熱鍋爐成為企業(yè)動力中心。4.0 MPa中壓飽和蒸汽由油漿發(fā)生器產(chǎn)生，到余熱鍋爐中溫過熱器過熱，供裝置內(nèi)背壓汽輪機(jī)使用，低壓蒸汽由外甩發(fā)生器產(chǎn)生，供裝置半干法脫硫單元作加熱蒸汽和高壓除氧器加熱用。

1 裝置產(chǎn)汽設(shè)備特點(diǎn)和安裝調(diào)試重點(diǎn)

1.1 外取熱器技術(shù)特點(diǎn)和安裝調(diào)試注意事項(xiàng)

1.1.1 密相下行式外取熱器技術(shù)

為取出再生系統(tǒng)的過剩熱量，該裝置設(shè)置了2臺密相床下行式外取熱器，發(fā)生10.0 MPa等級高壓飽和蒸汽，降低再生溫度，提高劑油比，提高操作的靈活性。其中一臺外取熱器調(diào)節(jié)第一再生器的溫度，冷卻后催化劑經(jīng)空氣提升返回第一再生器，另外一臺外取熱器調(diào)節(jié)第二再生器溫度，冷卻后催化劑直接進(jìn)入第二再生器，如圖1所示。

圖1 再生器和外取熱器

1.1.2 外取熱器下行式密相傳熱特點(diǎn)

（1）催化劑采用下行式，催化劑入口斜管上不設(shè)置閥門，確保取熱管束浸沒在催化劑中，并且在外取熱器底部通入流化風(fēng)，維持床層線速0.1～0.6 m/s，線速低，對管束的沖刷磨損小。

（2）為適應(yīng)不同進(jìn)料條件和加工量，通過外取熱器下斜管的單動滑閥控制催化劑循環(huán)量或控制流化風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)取熱負(fù)荷0～100%調(diào)節(jié)。

（3）水循環(huán)系統(tǒng)采用強(qiáng)制循環(huán)，保證適宜的循環(huán)倍率，每組管束進(jìn)水設(shè)有孔板水流且分布均勻，每組管束能單組切除。

（4）采用光管碳鋼材質(zhì)，高機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)，無管板，制造難度低，確保傳熱效果好。

1.1.3 外取熱器汽水管束安裝的注意事項(xiàng)及重點(diǎn)

（1）在外取熱器汽水管束流程三查四定時(shí)重點(diǎn)檢查設(shè)備安裝是否有缺失，管線間距是否適應(yīng)后期單線檢修消缺，對外取熱汽包以及外取熱器汽水流程上的安全附件以及配套加藥引壓管進(jìn)行重點(diǎn)檢查。

（2）外取熱器每組管束能單組切除，每組設(shè)計(jì)限流孔板、壓力表安裝試運(yùn)初期對法蘭連接均要定扭矩檢查。冷態(tài)時(shí)對每組管線以及相關(guān)附件水壓試驗(yàn)，按照試驗(yàn)要求進(jìn)行憋壓檢查；熱態(tài)時(shí)可在烘爐引對應(yīng)等級蒸汽進(jìn)行檢測查漏，所有閥門要達(dá)到投用狀態(tài)考驗(yàn)。

1.2 強(qiáng)制循環(huán)水泵技術(shù)特點(diǎn)和安裝調(diào)試注意事項(xiàng)

1.2.1 技術(shù)特點(diǎn)

高壓立式濕繞組型強(qiáng)制循環(huán)熱水泵入口壓力11.8 MPa，揚(yáng)程80 m，與電廠相比具有低流量，高揚(yáng)程的特點(diǎn)，是高溫、高壓強(qiáng)制循環(huán)熱水屏蔽泵[2]。

濕繞組型強(qiáng)制循環(huán)熱水泵由無軸封泵同電機(jī)完全形成一個(gè)封閉單元，內(nèi)部充滿液體，電機(jī)件通過熱屏用主螺栓固定在泵體法蘭上，所形成的密封體承受同外取熱器水循環(huán)系統(tǒng)相同的溫度和壓力，泵垂直焊接在循環(huán)管路上，不設(shè)任何支撐。

1.2.2 安裝注意事項(xiàng)

（1）導(dǎo)葉在出廠時(shí)已經(jīng)安裝在泵殼內(nèi)部，現(xiàn)場確認(rèn)導(dǎo)葉歸圓并安裝到位后，檢查導(dǎo)葉內(nèi)止口圓跳動是否滿足要求，固定好內(nèi)六角螺釘，用沖頭將防松套外端鑿至螺釘槽中。

（2）吸入喇叭管上裝有四只防松套以確保將活塞環(huán)緊緊嵌入喇叭管凹槽中。首先將防松套裝入吸入喇叭管并把四個(gè)螺桿擰進(jìn)導(dǎo)葉螺紋孔中，螺桿穿過喇叭管上的通孔，通過螺母把喇叭管頂?shù)桨惭b位置，放上四只墊圈，固定好內(nèi)六角螺釘。最后用沖頭將防松套處端鑿到螺釘槽中。

（3）將防松套裝入泵體密封環(huán)，螺桿穿過密封環(huán)上通孔，通過螺母把喇叭管頂?shù)桨惭b位置，放上墊圈和內(nèi)六角螺釘。

安裝過程中須注意螺母均為按照扭矩135 Nm標(biāo)準(zhǔn)；螺紋上涂抹特殊潤滑劑二硫化鉬；安裝現(xiàn)場準(zhǔn)備好置換乙二醇-水混合物和裝置起動注水用的清潔水之前不要安裝電機(jī)。在所有必要的安裝完成之后，保證電機(jī)組件內(nèi)充有適量水。每步完成情況需監(jiān)理和廠家服務(wù)人員確認(rèn)。安裝泵水力內(nèi)件詳見圖2。

圖2 安裝泵水力內(nèi)件

1.2.3 沖洗調(diào)試注意事項(xiàng)

外取熱器強(qiáng)制循環(huán)水泵系統(tǒng)以及輔助流程沖洗分三段進(jìn)行：一部分是強(qiáng)制循環(huán)水泵殼體安裝后；一部分是強(qiáng)制循環(huán)水泵注水冷卻等輔助流程沖洗；第三部分是電機(jī)安裝后最后一道沖洗。

（1）強(qiáng)制循環(huán)水泵殼體安裝后同鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行水壓超壓試驗(yàn)。由于電機(jī)不參加超壓試驗(yàn)，故泵殼下部安裝臨時(shí)水壓堵板（拆掉泵體保護(hù)盲板），其螺栓為固定電機(jī)的主螺栓。安裝時(shí)主螺栓加上套筒，安裝方法按照電機(jī)組件中的主螺栓預(yù)緊程序進(jìn)行。水壓試驗(yàn)超壓5分鐘后，對殼體與管道及排放閥間的焊口進(jìn)行檢查，有無滲水現(xiàn)象，并對水壓堵板的密封面進(jìn)行上述檢查。水壓試驗(yàn)完成后，將泵出口排放閥全開，下水包疏水打開，對下降管和匯合集箱進(jìn)行清潔。

（2）完成高壓沖洗水管線安裝工作后，拆除過濾器濾芯以及壓力變送器等儀表組件，高壓沖洗水管線沿途閥門全部打開，在進(jìn)黃金焊口處封閉管線，高壓沖洗水線整體打壓合格后，沒有問題再焊上電機(jī)，管線與電機(jī)的3個(gè)焊口按黃金焊口標(biāo)準(zhǔn)。高壓沖洗水管線試驗(yàn)水壓18.5 MPa，水溫為常溫，啟動P501打壓。

1.3 產(chǎn)汽系統(tǒng)管道清潔化工作

因280萬噸/年催化鍋爐將要取代電站CFB鍋爐，催化鍋爐將作為未來的蒸汽動力中心，所以整個(gè)系統(tǒng)相當(dāng)于新建一個(gè)動力站，是該廠主要的蒸汽輸出單元，管道清潔度標(biāo)準(zhǔn)不同于一般蒸汽輸入單元。按動力站建設(shè)規(guī)范應(yīng)先啟動鍋爐，再用鍋爐產(chǎn)汽對系統(tǒng)管道進(jìn)行分級吹掃。為節(jié)省時(shí)間優(yōu)化開工進(jìn)度，吹掃使用系統(tǒng)蒸汽吹掃，只能分區(qū)分段進(jìn)行。催化裝置蒸汽系統(tǒng)較復(fù)雜，除了裝置內(nèi)自用的低壓汽系統(tǒng)外，還有余熱鍋爐高壓系統(tǒng)、余熱鍋爐中壓系統(tǒng)、外取熱高壓系統(tǒng)、油漿發(fā)生器中壓系統(tǒng)、透平機(jī)中壓系統(tǒng)等，高壓系統(tǒng)可以直接到電站，也可以走裝置內(nèi)減溫減壓到中壓系統(tǒng)，中壓蒸汽可以使用廠內(nèi)中壓蒸汽系統(tǒng)，也可以使用裝置內(nèi)減溫減壓系統(tǒng)，流程長，流向復(fù)雜。根據(jù)流程和壓力等級，整個(gè)三催蒸汽系統(tǒng)分7組11條（段）。

2 裝置產(chǎn)汽系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行情況分析

2.1 強(qiáng)制循環(huán)熱水泵

外取熱高壓蒸汽系統(tǒng)中的水循環(huán)系統(tǒng)采用強(qiáng)制循環(huán)，保證循環(huán)倍率＞12，每組管束進(jìn)水設(shè)有孔板。每根管束現(xiàn)場配備單獨(dú)的就地壓力表，現(xiàn)場水流分布均勻。其中LUVc350X2-510/1高壓立式濕繞組強(qiáng)制循環(huán)熱水泵是外取熱高壓蒸汽系統(tǒng)的核心設(shè)備，經(jīng)過半年多的現(xiàn)場運(yùn)行，六臺泵運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)（四開兩備），各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2 CO余熱鍋爐

新建催化裝置采用補(bǔ)燃式CO余熱鍋爐，設(shè)計(jì)為兩臺并聯(lián)運(yùn)行，用于回收催化裝置的高溫?zé)煔饽芰浚瑢ρb置內(nèi)油漿蒸汽發(fā)生器（中壓）、外取熱器（高壓）產(chǎn)生的飽和蒸汽以及自產(chǎn)高壓飽和蒸汽進(jìn)行過熱，要求高壓/中壓過熱蒸汽的壓力P＝9.8/3.8 MPa，溫度T＝540/420 ℃，該CO補(bǔ)燃式余熱鍋爐為絕熱爐膛、自然循環(huán)、微正壓、室外布置、全焊透、全鋼構(gòu)架單汽包π型余熱鍋爐，設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)

兩臺CO鍋爐5月27日點(diǎn)火，5月28日倒引高壓蒸汽對系統(tǒng)管線設(shè)備進(jìn)行考核。6月8日0:48兩臺鍋爐產(chǎn)10.0 MPa等級高壓蒸汽并入管網(wǎng)送4#汽輪機(jī)組發(fā)電，運(yùn)行參數(shù)見表2。

表2 CO余熱鍋爐標(biāo)定運(yùn)行參數(shù)

續(xù)表

從表2可以看出，余鍋均能達(dá)到額定負(fù)荷133 t/h，且外來飽和蒸汽超過設(shè)計(jì)值，高壓過熱段換段能夠滿足過熱要求。每臺余鍋摻燒瓦斯耗量1 990 Nm3/h，比設(shè)計(jì)值低449 Nm3/h。兩臺余鍋熱效率分別為83%和82.9%，高于正常工況下的82.18%設(shè)計(jì)值。

兩臺余鍋排煙溫度均低于設(shè)計(jì)溫度160 ℃，說明余鍋尾部換熱以及吹灰效果較好。

高壓過熱蒸汽溫度均達(dá)到540 ℃，說明高壓過熱段換熱效果好，換熱面積設(shè)計(jì)滿足要求。給水溫度實(shí)際運(yùn)行133 ℃，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，而且除氧器給水溶解氧達(dá)到≤7 μg/L，符合GB/T12157標(biāo)準(zhǔn)要求。

余鍋尾部脫硝前后尾部氧量分別為A爐2.52%～1.92%，B爐1.86%～1.95%，煙脫出口氧量2.26%，說明余鍋尾部嚴(yán)密性較好。

從標(biāo)定期間統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可看出外來高壓飽和蒸汽分別達(dá)到112 t/h、121 t/h，超過設(shè)計(jì)值5%、13%，說明在設(shè)計(jì)原料工況下外取熱器取熱量大，能夠滿足設(shè)計(jì)值要求。兩臺CO余鍋高壓蒸汽最高產(chǎn)汽總量達(dá)到285 t/h，高于設(shè)計(jì)值6.3%，其中到4#汽輪機(jī)發(fā)電進(jìn)汽量214 t/h，高減走量78 t/h（高減用除氧水減溫，導(dǎo)致分量增加了7 t/h），4#汽輪機(jī)發(fā)電達(dá)到額定負(fù)荷25 MW，且同時(shí)高壓過熱蒸汽溫度、壓力滿足工藝卡片要求。三催化余鍋開工正常后，全廠蒸汽系統(tǒng)供給流程如圖3。

圖3 催化裂化余熱鍋爐與機(jī)組流程

3 結(jié)論

3#催化裝置產(chǎn)汽系統(tǒng)各項(xiàng)操作指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)值，已穩(wěn)定運(yùn)行5月余。產(chǎn)汽負(fù)荷通過外取熱器下滑閥控制實(shí)現(xiàn)外取熱器產(chǎn)汽量穩(wěn)定準(zhǔn)確控制，能夠很好地保障汽輪機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行。鍋爐過熱段出口高壓蒸汽至公用工程部4#汽輪機(jī)入口溫降僅3℃，壓降0.2 MPa，系統(tǒng)壓降損耗較小。

高壓蒸汽系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后，公司動力中心發(fā)生變化，停運(yùn)兩臺130 t/h的CFB動力鍋爐，每年可減少煤炭約20～25萬噸，公司二氧化硫排放較2019年降低45.7%，煙塵排放較2019年降低53.1%，裝置副產(chǎn)260 t/h高壓蒸汽通過系統(tǒng)管網(wǎng)到4#汽輪組（25 MW）發(fā)電，汽輪機(jī)一段抽氣抽出3.5 MPa供系統(tǒng)中壓蒸汽，額定負(fù)荷120 t/h，四段抽氣抽出1.0 MPa蒸汽供系統(tǒng)低壓汽管網(wǎng)，中壓汽和低壓汽品質(zhì)滿足全廠生產(chǎn)裝置工藝需求，較好的實(shí)現(xiàn)了先發(fā)電再蒸汽梯階利用。