二套催化CO余热锅炉节能改造的设计
摘要：本文介绍了二套催化装置CO余热锅炉节能改造的设计，通过合理的选型和工艺流程改动措施，使该设计达到了预期的效果。关键词：余热锅炉 水热媒 低温过热器 烟气换热器 给水预热器
1、前言
荆门分公司80万吨／年重油催化裂化装置，该装置工艺先进，渣油掺炼比大，自动化水平高，自96年开工以来给荆门分公司带来良好的经济效益。但与重油催化裂化装置配套的CO余热锅炉运行中尚存在一些问题：
⑴ 烟气流通阻力偏大，导致炉膛压力偏高，为控制炉膛压力，只好将部分CO烟气直接从烟囱排放，造成大量化学能和高温余热损失，影响装置运行经济效益，同时也对环境造成污染；
⑵ CO余热锅炉蒸汽过热能力偏低，过热自产蒸汽和油浆蒸发器产生的外来蒸汽（共50t／h），过热后蒸汽温度仅400℃左右。由外取热器产生的35t／h外来中压蒸汽只好直接串入低压蒸汽管网，造成高品位能源的浪费。与同类CO余热锅炉装置相比，少产蒸汽10～20t／h左右。
为提高CO余热锅炉的烟气处理能力，提高余热锅炉抗低温露点腐蚀能力，增加CO余热锅炉蒸汽产量和蒸汽过热能力，提高装置经济效益，荆门分公司于2001年3月对CO余热锅炉进行综合节能改造，并于2001年5月正式投入使用。
2、CO余热锅炉节能改造的设计
2.1 设计依据
⑴ CG-BQ84/506-68-3.82/420型燃烧式CO余热锅炉图纸；
⑵ CG-BQ84/506-68-3.82/420型燃烧式CO余热锅炉热力计算书；
2.2 设计原则
⑴ 采用稳妥可靠技术，并具有先进性，满足节能环保要求；
⑵ 增设旁通烟道，降低锅炉尾部受热面烟气流动阻力，满足装置满负荷运行余热回收要求；
⑶ 改造后全部中压蒸汽进余热锅炉过热，温度达到410℃；
⑷ 提高省煤器进水温度，防止省煤器腐蚀；
⑸ 增加吹灰措施，设置蒸汽吹灰器，蒸汽吹灰器采用自动控制。
2.3 设计基础数据
2.3.1 CO余热锅炉节能改造设计依据下列数据进行
序 号 项 目 数 值 单 位 1 炉膛温度 900 ℃ 2 炉膛压力 2.5 KPa 3 再生烟气最大风量 96000 Nm3/h 4 烟风比 1:1.07 5 再生烟气CO含量 6.5% 6 再生烟气进余热锅炉温度 460 ℃ 7 外来饱和蒸汽进口压力 4.2 MPa 8 外来饱和蒸汽流量 50 T/h 9 余热锅炉过热器蒸汽出口温度 410±10 ℃ 10 旁通烟气流量 45000 Nm3/h 11 排烟温度 180±10 ℃ 12 空气流量 ～30000 Nm3/h 13 空气入口温度 30 ℃ 14 余热锅炉自产蒸汽 35～40 T/h 15 锅炉除氧器给水出口温度 104 ℃ 16 给水压力 6.0 MPa
2.3.2 公用工程参数
⑴ 仪表风 压力：0.6～0.7MPa 温度：常温
⑵ 吹灰用蒸汽 压力：1.0MPa 温度：250℃
2.4 CO余热锅炉节能改造方案及流程
2.4.1 改造方案：在CO余热锅炉锁气器部位增设一烟气旁路烟道，并在旁路烟道中加装低温过热器和无腐蚀空气及给水预热系统的烟气换热器，使部分烟气（约45000 Nm3/h左右）通过该旁路烟道的低温过热器和烟气换热器后与原烟道相接，增大烟气流通能力；增设空气预热器并将空气预热器布置在鼓风机出口与燃烧器入口间风道上；增设给水预热器并将给水预热器布置在距离烟气换热器较近的位置。
2.4.2 改造的主要流程有：
⑴ 烟气流程：旁路烟气经低温过热器，烟气温度由600℃降至400℃，然后进入水热媒空气及给水预热系统中的烟气换热器，烟气温度降至180～190℃左右后与原烟道相接，进入烟囱。
⑵ 热媒水流程：从热水循环泵出来的热媒水进入旁路烟道中的烟气换热器，温度升高到190℃，然后分成三路。第一路进空气预热器加热助燃空气；第二路进给水预热器加热锅炉给水；第三路进给水预热器加热外取热器给水。然后再汇合重新回到热水循环泵，为防止烟气换热器露点腐蚀，在系统中设置了热媒水旁通管道，管道上安装了流量调节阀，控制进入烟气换热器的热媒水温度在130℃。
⑶ 空气流程：空气经鼓风机加压后进入水热媒空气及给水预热系统中的空气预热器，空气温度升至170℃左右后进入炉膛助燃。
⑷ 锅炉给水流程：从锅炉给水泵出来的104℃给水经给水预热器预热至130℃后，进入锅炉省煤器。
⑸ 外蒸发器给水流程：从锅炉给水泵出来的104℃给水经给水预热器预热后，进入外蒸发器。
⑹ 吹灰用蒸汽流程：吹灰用蒸汽经总阀分成3路，其中低温过热器1路，烟气换热器2路，然后每路再分成4个支路，与每个吹灰器蒸汽接口相接，蒸汽管路均在低点设置疏水阀。
⑺ 仪表风流程：仪表风经总阀分成3路，其中低温过热器1路，烟气换热器2路，然后每路再分成4个支路，与每个吹灰器密封气接口相接，保证正压烟气不外泄。
2.4.3 设备设计
设备方面包括新增低温过热器、烟气换热器、空气预热器、给水预热器等，由上海华力燃烧设备有限公司负责设计。为节约空间、减少阻力、强化传热，同时提高质量，减少现场安装施工量，低温过热器、烟气换热器和空气预热器换热元件均采用翅片蛇行管，结构采用积木式模块化结构。给水预热器因介质压力较高，采用U形管换热器结构，为节约空间，两个换热器上下叠放。
3、存在的问题
由于从接到设计任务到CO余热锅炉重新正常运行，时间紧迫，虽多次到现场与车间技术人员讨论流程及设备、阀门、管线的布置，但由于设计经验欠缺，有些问题如低温过热器进出口阀门安装位置、省煤器进口阀门安装位置等，这些问题虽不影响此次CO余热锅炉节能改造效果，但给操作检修带来诸多不便，这些问题将在以后的检修中改正。
4、运行效果
CO余热锅炉节能改造于2001年4月开始施工，2001年5月中旬投入运行。从近两年运行情况看，无论是在各项技术指标，还是在经济效益方面都取得了显著效果。
4.1 节能改造后技术指标
⑴ CO余热锅炉自产和外来饱和蒸汽全部由253℃加热至410±10℃；
⑵ 炉膛压力≤2.5KPa；
⑶ 省煤器给水入口温度达到130℃；
⑷ CO余热锅炉在整个运行过程中旁通烟道排烟温度≤180±10℃；
4.2 经济效益指标
CO余热锅炉节能改造投两年来，每小时比以前多产蒸汽约10～15吨，以每吨蒸汽75元的价格计算，则每年（按装置开工4000小时）仅此一项所产生的直接经济效益就为：
10×75×4000=300万元
5、小结
重油催化裂化装置配套CO余热锅炉节能改造措施的实施，减少了对环境的污染，取得了较好的环保效益和经济效益。我们将在荆门石化总厂其它装置的节能降耗、增效工作中继续努力。
参考文献
1996年国家劳动人事部颁发。蒸汽锅炉安全监察规程
中国石油化工集团公司。石油化工企业设计防火规范（GB50160-92）（1999年局部修订条文）
中华人民共和国化学工业部。工业金属管道工程施工及验收规范（GB50235-97）
中国石油化工总公司。石油化工企业环境保护设计规范（SH3024-95）
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