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催化裂化装置余热锅炉存在问题及改造措施

文档作者：郑军如，孟祥龙周川何新土文档来源：中国船舶重工集团公司第七一一研究所		点击数：	更新时间： 2021年12月17日
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第44卷增刊1
2O15年8月
石油化工设备 Vo1．44 Supplement 1
PETRO—CHEMICAL EQUIPMENT Aug．2015
文章编号：1000-7466(2015)增刊1-0083—04
催化裂化装置余热锅炉存在问题
及改造措施
郑军如，孟祥龙，周 川，何新土
(中国船舶重工集团公司第七一一研究所，上海201108)
摘要：在对催化裂化装置余热锅炉烟气低温腐蚀问题分析的基础上，介绍了余热锅炉存在问题以及
在锅炉结构、换热设备、传热研究开发方面的技术改造经验。改造后消除了省煤器低温腐蚀现象，
极大减轻了尾部受热面的积灰，保证了过热蒸汽出口温度，提高了锅炉热效率。技术改造方案和措
施具有较好的推广价值，可广泛应用于类似余热锅炉和废热锅炉的改造中。
关键词：余热锅炉；催化裂化装置；腐蚀；改造
中图分类号：TQo53；TK229．92 文献标志码：B doi：10．3969／j．issn．1000—7466．2015．S1．024
Problem s and Improvem ent M easures of W aste Heat Boiler in
Fluidized Catalytic Cracking Units
ZHENG Jun—ru，MENG Xiang-long，ZHOU Chuan，HE Xin。tu
(Shanghai M arine Diesel Engine Research Institute，Shanghai 201 108，China)
Abstract：Based on the performance analysis of the dew points corrosion of flue gas in FCC boil—
er，the revamping experiments of boiler structure，heat exchanger system and heat transfer tech—
nology was introduced．The revamped device can avoid the low temperature corrosion，reducing
the dust on tail heating surface，ensuring the outlet temperature of super—heated steam．The im—
provement measure can be widely spread in the similar waste heat boiler．
Key words：waste heat boiler；catalytic cracking unit；corrosion；improvement
炼油企业催化裂化装置配带的余热锅炉有两种
形式，一种为回收非完全再生烟气物理热并通过燃
料补燃回收烟气中CO化学热的燃烧式余热锅炉，
另一种为回收完全再生烟气中物理热的非燃烧式余
热锅炉_1。]。在余热锅炉设计时，受再生烟气成分及
再生烟气中催化剂粉尘对锅炉尾部受热面影响认识
的限制，使得国内催化裂化装置余热锅炉普遍存在
着省煤器腐蚀泄漏、受热面积灰严重、炉膛压力和排
烟温度偏高及过热器过热能力不足等问题，导致余
热锅炉频繁停炉、清灰，部分再生烟气被迫直接从旁
通烟道排向烟囱，部分中压饱和蒸汽只能串入低压
蒸汽管网，给生产安全带来隐患，造成大量的热量浪
费和较大的经济损失。
中国船舶重工集团公司第七一一研究所在分析
催化裂化装置余热锅炉再生烟气低温腐蚀性能和催
化剂粉尘在尾部受热面管子积灰特性的基础上，利
用多年来在锅炉结构、换热设备、传热研究开发方面
的经验，针对催化裂化装置余热锅炉的结构形式、再
生烟气成分和运行中存在的问题，根据锅炉实际运
行操作参数和锅炉改造要求，提出了有效的解决措
施。通过对中石化、中石油及各地方炼油厂等企业
中催化裂化装置余热锅炉的技术改造，较好地解决
了余热锅炉存在的问题，可靠性好，达到了增产、防
腐、节能和环保的效果。
收稿日期：2015-03—06
作者简介：郑军如(1974一)，男，江苏南通人，高级工程师，学士，目前主要从事余热锅炉的技术研发和应用推广工作。
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石油化工设备 2015年第44卷
1 余热锅炉存在问题及原因分析 2 余热锅炉改造措施
1．1 省煤器腐蚀泄漏
余热锅炉的省煤器普遍采用错列布置的光管蛇
形管结构，在运行中存在着易积灰、除灰难、阻力大
等问题，是导致炉膛压力偏高、排烟温度偏高的直接
原因。
省煤器腐蚀泄漏在催化裂化装置余热锅炉中普
遍存在，在加工含硫量较高原油时尤为严重。其原
因是再生烟气的酸露点温度较高(一般为130～
150℃)，而省煤器管壁温度低于酸露点温度，导致
在管壁面凝结一层酸水，使管子腐蚀穿孔而泄漏。
通常余热锅炉承受中压，大气式除氧器除氧水温度
为104℃ ，由于水侧的传热系数很大，即使排烟温度
高达270℃或更高，省煤器进水段的管壁温度也只
有约110℃ ，低于再生烟气露点温度，造成省煤器管
子腐蚀。
1．2 受热面积灰严重
催化裂化装置余热锅炉的再生烟气中夹带着
O．6～1．0 g／m。的微球硅酸铝催化剂，粒度为4～
20 pm。这些微小的催化剂粉尘流经受热面管子时，
会被静电吸附在受热面管子上。尤其在省煤器低温
段，因管壁温度低于烟气露点温度，催化剂粉尘会牢
牢黏结在管壁上，并且越结越厚，越结越坚硬。通常
使用的吹灰器吹灰强度达不到要求，对于错列布置
的省煤器结构清灰效果很不理想，随着锅炉运行时
间的增加，受热面积灰日趋严重。
1．3 炉膛压力及排烟温度偏高
炉膛压力及排烟温度偏高是受热面积灰严重直
接导致的后果。受热面积灰严重，使得烟气流通面
积减小，流动阻力增大，炉膛压力偏高。炉膛压力升
高既降低了烟机的做功效率，又容易产生烟气泄漏，
带来安全生产隐患。在锅炉运行后期，只能将部分
再生烟气直接从旁通烟道排向烟囱，不但造成再生
烟气热量浪费，同时会污染环境。
1．4 过热器过热能力不足
过热器过热能力不足是两方面原因造成的：
(1)过热器受热面积灰使过热器传热能力下降，
过热器出口蒸汽温度下降。
(2)尾部受热面积灰使炉膛压力偏高，只能将部
分再生烟气直接从旁通烟道排向烟囱，再生烟气流
量减少，过热器的对流传热量减少，使过热器出口蒸
汽温度下降。
2．1 改造省煤器结构
(1)翅片管蛇形管结构与光管相比，翅片管传
热面积可增加7～8倍，传热能力增加约3倍，同时
翅片管具有一定的自清灰能力[8]。因此，在原有余
热锅炉省煤器布置空间范围内，将省煤器改造成翅
片管蛇形管结构，可适当增加省煤器传热能力，达到
降低排烟温度的目的，排烟温度可降至16O℃以下。
(2)顺列布置将省煤器错列布置改为顺列布
置，并适当调整管排横向节距，可降低烟气流动阻
力，同时有利于尾部清灰。
(3)合理分段 根据计算的省煤器总体传热量
及加热锅炉给水和外供热水的需要对省煤器进行合
理分段。省煤器合理分段可增加锅炉运行可靠性，
若省煤器某根管子出现泄漏，可及时将该级省煤器
切除，保证锅炉继续运行。
2．2 增设给水预热器
省煤器出现低温腐蚀泄漏是进口水温太低造成
的，因此需提高省煤器进口水温，增设给水预热器。
给水预热器利用尾部烟气热交换器或低温段省煤器
的出水(一般为18o～ 190 ℃)，将省煤器给水从
lO4 C加热到13O～150℃(可调)后再进入省煤器，
保证省煤器管壁温度高于烟气酸露点温度，杜绝省
煤器低温腐蚀，同时达到充分回收烟气余热的目的。
2．3 增设低低温过热器
由于再生烟气中含有催化剂粉尘，使过热器受
热面积灰，导致过热器过热能力不足，烟气热量后
移。在锅炉对流蒸发段出口和省煤器人口之间的空
间内增设低低温过热器，以优化长周期蒸汽过热能
力。将外来饱和蒸汽先引入该低低温过热器过热至
310。C左右进入过热器进口集箱，再与余热锅炉白
产饱和蒸汽混合，提高过热器入口蒸汽的焓值，可确
保余热锅炉热量后移后提高过热蒸汽出口温度，使
过热蒸汽出口温度满足设计值。
2．4 增设正压防爆蒸汽吹灰器
选择合理的吹灰器，及时有效地将静电吸附在
省煤器、低低温过热器表面的催化剂粉尘清除，是达
到锅炉改造设计效果的重要保证。根据催化剂粉尘
沉积在受热面上的特性，设计开发了适合于清除催
化裂化装置余热锅炉催化剂粉尘的正压、防爆、固定
旋转式蒸汽吹灰器(专利号：ZL 2007 2 0074534．
4) 。该吹灰器采用特殊的喷嘴设计，利用1．0～
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增刊1 郑军如，等：催化裂化装置余热锅炉存在问题及改造措施 · 85 ·
1．5 MPa、250℃ 的低压蒸汽，最大蒸汽耗量为
130 kg／rnin，吹扫时问约69 S，有效吹扫半径约
2．5 m，每天吹扫1～2次可有效保证吹灰效果。该
吹灰器采用PLC自动控制，操作简单、便捷，目前已
广泛用于催化裂化装置余热锅炉改造中，使用效果
得到用户的一致肯定。
2．5 增设水热媒空气预热器 1o la]
为了降低锅炉排烟温度，提高锅炉热效率，对燃
烧式余热锅炉改造时，设置了一套水热媒空气预热
器(专利号：ZL 2007 2 0076364．3)_1 。水热媒空气
预热器是一种利用锅炉尾部余热，以水为传热媒介，
将烟气热量转化为提高助燃空气温度的节能设备，
完全避免了常用管式空气预热器存在的漏风、低温
腐蚀问题。水热媒空气预热器可以独立设置烟气热
交换器加热空气，也可以用低温段省煤器的出水(一
般180～190℃)为热源，将助燃空气温度由20℃加
热至l6O uC左右，既增加了燃烧稳定性，又降低了瓦
斯(燃料油)消耗量。
3 改造施工周期
根据石化企业锅炉改造工期短、设备运行周期
长的要求，结合烟气含粉尘、易积灰的特点，锅炉改
造中的主要设备均采用模块化箱式结构(专利号：
ZL 200520041753．3)l】 ，所有受压元件的焊接、拍
片、检验和整体水压试验全部在制造厂完成，现场只
需用护板将各模块连接并外保温即可。
现场施工一般可以在2周内完成，施工强度低，
难度小，质量容易保证，特别适用于炼油厂装置检修
和抢修。
4 结语
催化裂化装置余热锅炉普遍存在尾部受热面
腐蚀、积灰严重、排烟温度和炉膛压力偏高、过热
蒸汽出口温度偏低以及锅炉热效率低等问题，影
响了锅炉的长周期安全运行，热能浪费严重。利
用无腐蚀多热源水热媒技术，采用独特的模块化
箱体结构热交换器设备和正压防爆固定旋转式吹
灰器对余热锅炉进行改造，消除了省煤器低温腐
蚀现象，极大减轻了尾部受热面的积灰，保证了过
热蒸汽出口温度，提高了余热锅炉热效率，达到了
增产、防腐、节能和环保效果，保障了余热锅炉的
长周期安全稳定运行。文中所述的技术改造措施
具有较好的推广价值，可广泛应用于类似的余热
锅炉和废热锅炉改造中。
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