炼油厂催化余热锅炉改造

余热锅炉

炼油厂催化余热锅炉改造

张维鹏

摘要关键词

针对格尔木炼油厂催化裂化装置余热锅炉运行现状和存在的问题进行了分析，通过调研，采用了由美国德尔塔公司设催化裂化装置

模块化余热锅炉

＋

计，抚顺石油机械有限公司生产制造的模块化余热锅炉。取得了显著效果，实现了催化余热锅炉高效、平稳、安全运行。

改造

中图分类号

ＴＫ２２９．９２９文献标识码Ｂ

（１）为确保余热锅炉能尽快投用，保证正常的生产，余热锅炉改造安装时间要短，又要确保质量。

（２）由于加工的原油硫含量越来越高，要充分考虑腐蚀问题。在建厂设计时，干气中的硫含量仅为０．９％，目前干气中的硫化氢含量已经达到４．６％，对于补燃干气的余热锅炉，如此高硫含量，腐蚀是非常严重的，必须在设计上高度重视余热锅炉的腐蚀问题，使余热锅炉长周期运行和寿命有可靠的技术保证。

（３）重点解决运行中的积灰问题，要保证余热锅炉不积灰。一是在结构设计和受热面布置上考虑不利于灰的沉积，二是配合高效吹灰器，保证在运行当中能实现热态在线吹灰。

（４）解决好烟气泄漏问题。由于余热锅炉为微正压锅炉，对于炉墙和受热面的穿墙管必需有可靠的密封设计，保证不泄漏烟气，既是安全需要，也是环保需要。

（５）在锅炉设计上由于利用原有的余热锅炉的空间和位置，所以新锅炉体积原则上必须不大于原余热锅炉的外形尺寸。所以要求新余热锅炉在设计上要体积小，重量轻，结构紧凑，适于在原位置安装。

三、锅炉的选择

级余热经调研，得知抚顺石油机械有限责任公司具有“Ａ”锅炉制造许可证，与美国德尔塔公司合作引用该公司设计，先后为国内外石化行业制造了催化裂化余热锅炉，如抚顺石油二厂南京炼油厂１２０万ｔ、长庆油田咸阳助剂厂８０万ｔ、大１５０万ｔ、

连西太平洋石化有限公司２８０万ｔ催化裂化余热锅炉，天津石化公司炼油厂８０万ｔ加氢裂化余热锅炉，具有成功的制造经验。该锅炉结构紧凑、重量轻、维护方便、易于操作，单台炉费用（原炉为９００万～７５０万元左右１０００万元），具有以下特点：

（１）采用模块化设计。模块化结构是将锅炉的主体分别设计制造成进口烟道、辅助燃烧室、过热器、蒸发器、省煤器、出口烟炉体钢结构及炉墙衬道等独立的模块，即每一段的受热面管子、

里等均在制造厂内完成制造，然后运至现场吊装组合在一起，成（散件锅炉需要６个月），而为一个锅炉的主体。只要２０天左右

这对且安装费用由原来的２００万～３００万元降至１００万元左右。于正在运行期间实施的装置改造，节约安装时间，具有特别重要的意义。

（２）解决了积灰问题。余热锅炉炉管均采用顺排（即正方形

一、余热锅炉现状

格尔木炼油厂催化裂化装置余热锅炉担负着该装置的余热回收、自产饱和蒸汽过热、给水预热等多项作用。该装置已进行原了多次改造，余热锅炉的运行参数已严重偏离了原设计参数。设计的产汽量２８．７ｔ／ｈ，现已增加到４３ｔ／ｈ，增加将近一倍。这样，原有余热锅炉，特别是锅炉过热段很难满足需要。虽然可以通过增加补燃量提高烟气温度的措施来提高过热蒸汽温度，但由于过热段换热面积不足，风机供风量太少，过热蒸汽温度难以达到要求。加上燃烧器燃烧效率低，火焰温度分布不均匀，运行当中辅助燃烧室燃烧出现炉管局部过热变形严重，维修更换费用高。

系统无联锁保护装置，不符合《蒸汽锅炉安全技术监察规程》的要求，成为安全隐患。对流管束和省煤器低温腐蚀严重，虽经多炉墙开裂、烟气泄漏严重，直接威胁次改造，运行情况仍不理想。

锅炉的安全运行。目前实际运行产汽流程见图１，再生烟气量

８８０００ｍ３／ｈ，温度４００℃。

图１

由于原有锅炉可利旧的设施很少，经过技术论证，决定对现有余热锅炉报废，实施新技术改造。

二、锅炉设计要求

余热锅炉运行可采用集中控制和手动控制两种方式，既能实现余热锅炉的远距离自动控制，也可以实现余热锅炉的现场手动控制。针对格尔木炼油厂以往余热锅炉运行中暴露的问题，在余热锅炉设计上必须重点考虑以下问题，才能确保余热锅炉在改造后能高效平稳地运行。

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设备管理与维修２００６№９

技术改

造

余热锅炉

排列），与过去的错排（即三角形排列）完全不同，顺排使吹灰更加有效，排灰途径更加通畅，也减少了积灰的机会，合理提高烟气流速，以提高传热系数，同时也弥补了炉管顺排传热系数低的且配用先进的激波吹灰缺点，提高烟速也可达到自清灰的目的。器吹灰。从而保证余热锅炉的长周期运行。

（３）解决了露点腐蚀问题。通过控制烟气的出口温度，使其在一个合适的水平上，避开露点腐蚀温度。通过采用锅炉给水预热器来提高省煤器冷端进口温度，从而避免了露点腐蚀。技术可靠，方法新颖。

（４）解决了烟气旁漏问题。过去集箱两侧和靠近炉墙第一排受热管的烟气旁漏一直是锅炉设计者关注的问题，余热锅炉通过在集箱两侧及炉墙第一排受热管与炉墙之间设置烟气挡板来防止烟气旁漏。由于烟气具有一定的压力，德尔塔余热锅炉设计中减少了穿越炉墙管子的数量，把所有的炉管和集箱都置于炉上水管、排汽管和排放管穿越炉墙，并用膨墙之内，只让进水管、

胀节把穿越炉墙的地方密封起来。

经以上分析，上一台抚顺公司制造的模块化余热锅炉的方案比较可行。

四、其他有关改造的问题

图２

压力、密度和温度突然升高，发生强烈的爆轰，形成聚集的压缩波。聚集的压缩波在激波发生器中得到加强和调制，并在激波发射管喷口处形成一道稳定的、具有所需形状和强度的激波，作用于受热面上的积灰。由于激波具有波面前后气体压力、温度和密度变化极大，波面的厚度极小，波速极高，而且具有反射和折射等特性，使扩散后的激波在受热面上发生反射，其剧烈的压力脉动纵波对积灰产生一种先压后拉的作用，促使其碎裂和脱离积灰基底；导入积灰中的折射激波还会在灰体中产生横波，使积灰与基底之间的结合面产生剪力，造成积灰脱离基底，从而达到除灰的目的。

从近几年吹灰器的发展来看，虽然激波吹灰器投资高，但由于其吹灰效果好，易于操作，能耗低的优点，激波吹灰器得到越（激波来越广泛的应用。本余热锅炉吹灰器选用燃气脉冲吹灰器吹灰器）。

１．辅助燃烧室

由于催化裂化装置改造后，正常情况下，进入余热锅炉的烟气温度只有４００℃，无法满足催化装置产汽系统蒸汽过热的要（过热蒸汽温度为４５０℃），只有通过在辅助燃烧室补燃干气求

来提高烟气温度。经计算，当烟气温度达到６５０℃左右时，需补燃标准状态的干气１９００ｍ３／ｈ。

６．余热锅炉的结构

格尔木炼油厂余热锅炉本体由辅助燃烧室、入口烟道、过热器、蒸发器、省煤器、汽包、给水预热器、阀门等组成。由于现场位蒸发段、省煤器段做成“一”字结构，余热锅置的限制，将过热段、形（图３）。炉结构为“Ｌ”

五、运行情况改造的新余热锅炉于２００５年

２．鼓风机

由于余热锅炉辅助燃烧室燃烧标准状态干气量由５６０ｍ３／ｈ增加１９００ｍ３／ｈ，燃烧室所需标准状态的空气量由３８５８ｍ３／ｈ增加到１８２６０ｍ３／ｈ，原有的鼓风机难以满足要求，需更换一台鼓风机。

３．烟道

由于催化烟气量增加不多，且烟气温度降低，使烟气流速减少，原Φ２０００ｍｍ的烟气管道可以满足要求。保留原进出口烟道。

４．管道

余热锅炉给水管流量由３５ｔ／ｈ增加到６９ｔ／ｈ，流速过大达到

１月５日投入使

用，余热锅炉投用后运行平稳，同原余热锅炉相比主要体现在以下几方面。

２．４ｍ／ｓ，将余热锅炉总给水管由ＤＮ１００改为ＤＮ１５０。余热锅炉外

来过热蒸汽管流量由２０ｔ／ｈ增加到４２ｔ／ｈ，流速过大达到３８ｍ／ｓ，将余热锅炉外来饱和蒸汽管由ＤＮ１００改为ＤＮ１５０。余热锅炉过热蒸汽总管流量由１７ｔ／ｈ增加到５１ｔ／ｈ，流速达到４０ｍ／ｓ，ＤＮ２００管道可以满足要求。

１．用ＤＣＳ系

统实现了远距离的集中控制，使操作更加简单方便

。

改变了以前只能题。

图３

５．吹灰器

解决催化裂化预热锅炉集灰问题一直是余热锅炉设计的难点，而余热锅炉吹灰器的选用和设置也是催化裂化预热锅炉设计的要点。目前，余热锅炉吹灰器主要有以下的几种形式：（１）蒸汽吹灰器（（激波吹灰器）。；２）声波吹灰器（；３）燃气脉冲吹灰器

（图２）是将可燃气体（乙炔）和空气激波在线吹灰器的原理

以适当的比例充入混合器中，形成能产生爆轰的混合气体，并充满火焰导管和激波发生器。用高能点火装置点燃混合气。火焰在该爆通过火焰导管时被逐渐加速，并在火焰峰面前形成爆轰波。轰波在进入激波发生器后，引燃激波发生器中的混合气体，使其

简单的现场手动调节容易造成炉子运行波动大，操作困难的问

２．过热蒸汽温度调整方便。锅炉运行的可靠性得到进一步

的提高，改变了原来单一的靠手调改变燃料量的大小控制温度的模式，增加了喷水减温操作，配合燃料调整，所有这些可以通过过热蒸汽温度的设定，由自动控制系统进行，很好控制了蒸汽

技术改造

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余热锅炉

变频器在粘胶短纤维生产线中的应用

陶加满

摘要以解决。

关键词

粘胶短纤维生产线

变频器

应用

中图分类号

介绍变频器在粘胶短纤维生产线中的应用。包括电气设计、容量的选择、控制回路设计；并对变频器应用中遇到的问题予

ＴＰ２７２ＴＱ３４０文献标识码Ｂ

２．变频器容量

在变频器的选型设计中，变频器的容量至关重要，变频器的容量要和所驱动的负载匹配，即要满足：式中

，ＩＣＮ≥Ｋ ＳＣＮ≥ＫＰＭＮ／ηｃｏｓφＩＭＮ

——变频器的额定容量，ｋＶ ＳＣＮ—Ａ——变频器额定输出电流，ＡＩＣＮ—

——电动机功率，ｋＷＰＣＮ—

——电动机额定电流，ＡＩＭＮ————电动机效率，通常取８５％η

——电流波形修正系数，通常取１．０５～Ｋ—１．０———电动机功率因数，通常取０．８ｃｏｓφ

应以变频器额定输出电流ＩＣＮ为准，按变频器可配电机功率

在粘胶短纤维生产线的各个环节中，有许多工艺参数需要粘胶的流量、大罐的液位，槽罐及调节，如浆粕与火碱的配比、

管道的压力等。还有一些设备装置需要通过改变电机转速实现称量斗出料，短纤维的开松、牵伸比的矢工艺控制，如老成时间、

量控制等。变频器与传统的调速方式相比有节能、装置集成度高、维护简便、无级调速、控制简单、运行稳定等诸多优点。

随着变频器技术的发展，不同厂家的变频器或同一厂家不粘胶短纤维生产线对变同时期的变频器，应用要求都不尽相同。

频器的动态性能、可靠性、可使用性、可维修性要求较高，下面就应用变频器应注意的几个问题加以介绍。

１．变频器选择

粘胶短纤维生产线的泵类负载，低速下负载转矩较小，通常可选择普通功能型。而对于压榨机、精练压辊、开松鼓等建议采用具有转矩控制功能的变频器。因为这种变频器低速转矩大，静态机械特性好，不怕冲击负载。

温度，使运行更加平稳。一方面保护锅炉安全运行，另一方面也减轻了操作人员的劳动强度。

ＰＣＮ，选择变频器容量。

在选择变频器容量时，还有变频器需要降容使用的几个因数要考虑：

要因素是排烟温度和炉墙散热损失，德尔塔余热锅炉通过在省再加上煤器入口增加给水余热器，成功地解决了露点腐蚀问题。降低了炉墙散热损失和烟气旁漏，将再生烟气经过补燃系统二次燃烧，回收再生烟气中的化学物质，所以德尔塔余热锅炉具有较高的余热利用率，一般可达８０％左右。

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３．配备了自动点火系统和熄火保护，锅炉运行更加安全可

靠。仅通过一个按钮就可自动按照预先设定的程序完成吹扫、点火、风门自动调整的点火过程。点火非常方便，改变了以前靠火把人工点火，既点不着且安全性低的问题。在出现异常（燃料中短、停电、缺水等）情况下，可自动启动保护系统，实现锅炉熄火保护；在风机运行不正常的情况下，自动切换风机，实现风机的自动保护。

８．余热锅炉在省煤器和蒸发器上全部采用翅片管，翅化率

过热段翅化率也达５０％以上。因此单位重达１００％，在对流段、量的传热面积大大增加。

９．自保系统完善。配备了可靠的点火系统和熄火保护系统，

具有紧急放水和风机故障自动切换功能，使得锅炉运行更加安全可靠。

从余热锅炉的运行情况来看，该锅炉具有运行平稳，操作简单等许多优点，而且从真正意义上解决了原余热锅炉存在的诸多问题，保证了装置的安全平稳运行，将创造巨大的经济效益和社会效益，完全达到了预期的目的。———————————————

作者通联：格尔木炼油厂设备管理管理保障部木市

青海格尔

Ｗ０６．０９－１３

４．较好地解决了漏烟气的问题。该炉把所有的炉管和集箱

出水管、进汽管、排汽管和排放管都置于炉墙之内，只让进水管、

穿越炉墙，并用膨胀节把穿越炉墙的地方满焊密封起来，彻底解决了烟气旁漏问题。

５．较好地解决了积灰问题。余热锅炉运行半年多，在停炉检

查受热面时，发现受热面很干净，仅在翅片间隙中存有一些少量的积灰。

６．通过增加给水预热器，将余热锅炉给水温度由原来的９７℃左右提高到１５０℃以上，使省煤器易发生低温腐蚀的管壁温

度提高到露点温度以上，有效地解决了露点腐蚀问题。

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７．具有较高的余热利用率。影响余热锅炉余热利用率的主

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