煉廠公用工程系統(tǒng)鍋爐水熱媒空氣預(yù)熱器改造

朱曉波（中國(guó)石油廣西石化分公司，廣西欽州 535000）

煉廠公用工程系統(tǒng)鍋爐水熱媒空氣預(yù)熱器改造

朱曉波（中國(guó)石油廣西石化分公司，廣西欽州 535000）

某大型煉廠公用工程系統(tǒng)配備3臺(tái)130t/h燃油燃?xì)忮仩t用來(lái)平衡全廠中、低壓蒸汽。鍋爐以重油和瓦斯為燃料，空氣預(yù)熱器為管式空氣預(yù)熱器。由于煉油廠運(yùn)行特點(diǎn)，正常工況下，鍋爐保持40t/h左右的低負(fù)荷運(yùn)行。由于鍋爐長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行，空氣預(yù)熱器低溫腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，造爐空氣預(yù)熱器受熱面的損壞和泄漏，導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)負(fù)荷增加，限制鍋爐出力，嚴(yán)重影響鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

1 空氣預(yù)熱器低溫腐蝕原因及危害

1.1 鍋爐空氣預(yù)熱器低溫腐蝕原因

鍋爐燃料在燃燒時(shí)，其中的氫元素和氧元素生成水蒸汽，且鍋爐燃燒器采用蒸汽霧化，所以煙氣中帶有大量水蒸汽。同時(shí)燃料中的硫元素燃燒生成的SO2和SO3氣體，與煙氣中的水蒸氣生成硫酸蒸汽。由于鍋爐長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行，排煙溫度達(dá)不到設(shè)計(jì)值。所以當(dāng)空氣換熱器受熱面溫度低于煙氣露點(diǎn)時(shí)，硫酸蒸汽便凝結(jié)在空氣預(yù)熱器受熱面上形成酸性液體，對(duì)受熱面造成嚴(yán)重腐蝕。況且酸液體還會(huì)粘結(jié)煙氣中的灰分，增加了預(yù)熱器的積灰。此外，鍋爐空氣預(yù)熱器為管式換熱器，由于管式換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在冷風(fēng)入口與煙氣出口交叉處會(huì)形成局部冷區(qū)。局部冷區(qū)的換熱面溫度遠(yuǎn)低于換熱面平均壁溫，換熱面腐蝕情況尤其嚴(yán)重。

1.2 鍋爐空氣預(yù)熱器低溫腐蝕的危害

鍋爐空氣預(yù)熱器低溫腐蝕情況對(duì)鍋爐安全、平穩(wěn)以及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)較大影響：

1.2.1 根據(jù)更換空氣預(yù)熱器時(shí)對(duì)空氣預(yù)熱器換熱管的觀察，局部換熱管由于腐蝕已經(jīng)大面積穿孔。如果鍋爐長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，換熱器管由于腐蝕斷裂，脫落的部分可能會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)葉輪造成破壞，甚至導(dǎo)致風(fēng)機(jī)連鎖停爐。一旦鍋爐緊急停爐將對(duì)全廠蒸汽平衡帶來(lái)較大影響。所以鍋爐空氣預(yù)熱器的低溫腐蝕不但是公用工程平穩(wěn)運(yùn)行的一個(gè)隱患，更是全廠平穩(wěn)運(yùn)行的一個(gè)隱患。

1.2.2 空氣預(yù)熱器換熱管腐蝕穿孔，大量助燃空氣漏入煙氣中，增大了風(fēng)機(jī)運(yùn)行負(fù)荷；換熱管因腐蝕造成換熱面的破壞，增加鍋爐排煙熱損失，降低鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

2 水熱媒空氣預(yù)熱器改造

2.1 水熱媒空氣預(yù)熱器工作流程

水熱媒空預(yù)器主要由煙氣換熱器、空氣換熱器及相應(yīng)的給水管道等組成。根據(jù)動(dòng)力站現(xiàn)場(chǎng)情況，利用除氧水作為熱媒介質(zhì)，吸收鍋爐省煤器出口處煙氣中的余熱，加熱助燃空氣。經(jīng)過(guò)高壓加熱器加熱后的除氧水升至153℃，進(jìn)入空氣換熱器與鍋爐助燃空氣換熱。除氧水加熱助燃空氣后進(jìn)入煙氣換熱器換熱，被煙氣換熱后進(jìn)入鍋爐省煤器。所以只要保證進(jìn)入煙氣換熱器的水溫高于煙氣露點(diǎn)，即可保證排煙溫度高于煙氣露點(diǎn)。所以考慮到鍋爐長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行，為保證省煤器入口水溫，專門(mén)在空氣換熱器和煙氣換熱器之間增設(shè)給水旁路，防止在鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)進(jìn)入煙氣換熱器的給水溫度偏低，造成煙氣換熱器露點(diǎn)腐蝕。

2.2 水熱媒空氣預(yù)熱器與原管式換熱器的比較

該鍋爐水熱媒空氣預(yù)熱器每年可節(jié)約原管式空氣預(yù)熱器更換費(fèi)用約40萬(wàn)元。水熱媒空氣預(yù)熱器現(xiàn)場(chǎng)主要新增設(shè)備：煙氣換熱器和空氣換熱器。煙氣換熱器安裝在鍋爐省煤器出口、原空預(yù)器位置，利用鍋爐原有鋼結(jié)構(gòu)作支撐?？諝鈸Q熱器就近安裝在鍋爐的西側(cè)。

控制方面，在原鍋爐DCS操作畫(huà)面中新增一幅水熱媒DCS畫(huà)面，用以監(jiān)控水溫、煙溫、風(fēng)溫以及給水旁路氣動(dòng)截止閥開(kāi)度。較之前的管式空氣預(yù)熱器，水熱媒空氣預(yù)熱器多了氣動(dòng)截止閥開(kāi)度調(diào)節(jié)（可投自動(dòng)控制）的操作，但是

通過(guò)調(diào)節(jié)氣動(dòng)閥開(kāi)度，操作人員可以控制煙氣換熱器入口水溫，間接地控制了鍋爐排煙溫度，達(dá)到避免低溫腐蝕的目的。

水熱媒空氣預(yù)熱器自改造完成投入運(yùn)行以來(lái)，連續(xù)運(yùn)行近4個(gè)月工況良好，各項(xiàng)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)滿足動(dòng)力站鍋爐運(yùn)行要求。下面分別在鍋爐高負(fù)荷運(yùn)行和低負(fù)荷兩種工況下，收集水熱媒空氣預(yù)熱器實(shí)際運(yùn)行參數(shù)與原管式空氣預(yù)熱器做比較。鍋爐高負(fù)荷時(shí)，改造后的鍋爐排煙溫度為131℃和127℃，而原管式空氣預(yù)熱器鍋爐排煙溫度109℃和148℃。鍋爐高負(fù)荷工況時(shí)空氣預(yù)熱器相關(guān)運(yùn)行參數(shù)可以看出，原管式空氣預(yù)熱器一側(cè)排煙溫度高于煙氣露點(diǎn)（水熱媒空氣預(yù)熱器設(shè)計(jì)單位根據(jù)動(dòng)力站鍋爐運(yùn)行情況計(jì)算出動(dòng)力站鍋爐煙氣露點(diǎn)在120℃左右），而另一側(cè)側(cè)排煙溫度明顯低于煙氣露點(diǎn)，低溫腐蝕現(xiàn)象明顯。根據(jù)低溫腐蝕特點(diǎn)，可以預(yù)見(jiàn)：原管式空氣預(yù)熱器鍋爐空氣預(yù)熱器一側(cè)低溫腐蝕情況會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重，排煙溫度也會(huì)越來(lái)越低。改造后水熱媒空氣預(yù)熱器兩側(cè)換熱效果平均，兩側(cè)排煙溫度均高于煙氣露點(diǎn)。

但是由于煉油廠的運(yùn)行特點(diǎn)，動(dòng)力站鍋爐常處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。于是收集鍋爐在低負(fù)荷運(yùn)行工況下空氣預(yù)熱器相關(guān)運(yùn)行參數(shù)再做對(duì)比：原管式空氣預(yù)熱器鍋爐空氣預(yù)熱器兩側(cè)排煙溫度分別為64℃和103℃，排煙溫度兩側(cè)均已低于煙氣露點(diǎn)溫度，而改造后的鍋爐空氣預(yù)熱器兩側(cè)排煙溫度都在130℃左右，高于煙氣露點(diǎn)，可避免低溫腐蝕現(xiàn)象。

通過(guò)對(duì)比鍋爐高負(fù)荷和低負(fù)荷工況時(shí)管式空氣預(yù)熱器和水熱媒空氣預(yù)熱器實(shí)際運(yùn)行參數(shù)可以發(fā)現(xiàn)水熱媒空氣預(yù)熱器無(wú)論在鍋爐高負(fù)荷還是低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)均可保證排煙溫度在煙氣露點(diǎn)之上，避免低溫腐蝕。且水熱媒空氣預(yù)熱器通過(guò)控制水溫調(diào)整排煙溫度，調(diào)整手段靈活。

3 水熱媒空氣預(yù)熱器改造結(jié)論

水熱媒空氣預(yù)熱器改造不僅解決了該鍋爐低溫腐蝕現(xiàn)象，為該廠公用工程蒸汽系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行提高了保障，而且每年可節(jié)約檢修費(fèi)用40萬(wàn)元。綜上所述，該鍋爐空氣預(yù)熱器水熱媒改造是成功的，為該廠公用工程蒸汽系統(tǒng)以及全廠平穩(wěn)運(yùn)行以及節(jié)能降耗做出了貢獻(xiàn)。