催化裂化裝置產(chǎn)汽系統(tǒng)及余熱鍋爐技術(shù)特點概述

王信海 譚相前 孫瑜

摘要：本文主要介紹在大型重油催化裂化裝置中外取熱器、油漿蒸汽發(fā)生器等產(chǎn)汽系統(tǒng)及催化煙氣余熱鍋爐部分的設(shè)計思路、結(jié)構(gòu)特點和實際應(yīng)用情況。通過設(shè)置余熱鍋爐旁通煙道、余熱鍋爐設(shè)置過熱蒸汽旁路等方式，實現(xiàn)了產(chǎn)汽系統(tǒng)的高調(diào)節(jié)性，充分回收利用催化裂化裝置再生煙氣的顯熱及再生器和油漿蒸汽發(fā)生器內(nèi)高溫位余熱，降低裝置的能耗；且余熱鍋爐不設(shè)蒸發(fā)段及汽包，簡化了余熱鍋爐結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：余熱鍋爐；高調(diào)節(jié)性；蒸發(fā)段；旁路調(diào)節(jié)

1.前言

煉廠中催化裂化裝置是個熱量過剩且高品位能量較多的煉油裝置，近些年，隨著節(jié)能活動的開展，催化裝置的高溫余熱利用技術(shù)也日趨完善、合理。目前，主要路線為利用催化裝置的再生煙氣、再生器以及油漿蒸等熱源發(fā)生中壓蒸汽，一些煉廠的大型催化裂化裝置的中壓蒸汽產(chǎn)汽量均可超過 100 t/h，是全廠中壓蒸汽的一個重要來源。

催化裝置的產(chǎn)汽量大、產(chǎn)汽點多，且催化裝置工況較多，隨著工況的變化，產(chǎn)汽負(fù)荷以及煙氣量都會變化，因此催化裝置的產(chǎn)汽系統(tǒng)以及余熱鍋爐部分在設(shè)計時，需結(jié)合裝置工藝的不同工況，兼顧到各個工況，具有一定的調(diào)節(jié)適應(yīng)性。

2.催化裝置產(chǎn)汽系統(tǒng)及余熱鍋爐設(shè)計內(nèi)容概述

2.1產(chǎn)汽系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容

1）裝置高溫?zé)嵩辞闆r

裝置高溫位熱源由再生器外取熱器、油漿蒸汽發(fā)生器以及再生器煙氣提供，擬全部發(fā)生3.5MPa中壓過熱蒸汽。

2）產(chǎn)汽系統(tǒng)配置方案

一般產(chǎn)汽系統(tǒng)配置方案見表2.1-1。

2.2余熱鍋爐技術(shù)方案

1）余熱鍋爐設(shè)計原則：

★采用單臺“Π”型純余熱鍋爐型式，為節(jié)省占地以及投資、簡化流程，考慮不設(shè)蒸發(fā)段；

★設(shè)置過熱器高溫?zé)煹琅月?，確保裝置各種工況下，余熱鍋爐過熱外來飽和蒸汽的要求，且過熱蒸汽不超溫；

★余熱鍋爐煙氣側(cè)承壓滿足11kPa要求，余熱鍋爐排煙壓力滿足脫硫設(shè)施要求；

★采用高性能激波吹灰器并且進(jìn)行合理布置，防止受熱面積灰，確保余熱鍋爐長周期運行性能；

★設(shè)置必要測點，納入催化裝置DCS控制系統(tǒng)，便于運行監(jiān)測和操作；

★采用積木式模塊化箱體結(jié)構(gòu)，提高鍋爐制造、安裝質(zhì)量，縮短安裝周期；

★鍋爐布置結(jié)構(gòu)簡潔，便于清灰，運行、維護(hù)、檢修方便。

2）余熱鍋爐結(jié)構(gòu)：

余熱鍋爐為立式、“Π”型結(jié)構(gòu)，所有受熱面全部為積木式模塊化結(jié)構(gòu)，在余熱鍋爐本體預(yù)留SCR脫硝反應(yīng)器。高溫?zé)煔庥傻撞窟M(jìn)口煙道進(jìn)入余熱鍋爐，煙氣上行經(jīng)過高溫過熱器、兩級低溫過熱器、過渡煙道、SCR脫硝反應(yīng)器，煙氣下行經(jīng)過高溫省煤器和兩級低溫省煤器及出口煙道，然后排入煙氣脫硫裝置。

★高溫段設(shè)備――高溫過熱器、低溫過熱器為內(nèi)襯里型式。

★低溫段設(shè)備――高溫省煤器、兩級低溫省煤器為外保溫結(jié)構(gòu)。

★每個設(shè)備模塊上均布置適當(dāng)數(shù)量激波吹灰器。

★設(shè)置獨立框架結(jié)構(gòu)，每個模塊通過支腳支撐在框架橫梁上。

3 工藝流程簡述

3.1給水系統(tǒng)

從中壓除氧水管網(wǎng)來的除氧水進(jìn)入余熱鍋爐省煤器，預(yù)熱后的鍋爐給水分別送至外取熱器汽包、油漿蒸汽發(fā)生器產(chǎn)汽。

3.2裝置產(chǎn)汽系統(tǒng)及余熱鍋爐部分

外取熱器以及油漿蒸汽發(fā)生器所產(chǎn)中壓飽和蒸汽，送至余熱鍋爐過熱至420℃后送至裝置總管。因余熱鍋爐不設(shè)蒸發(fā)段，因此再生器煙氣熱源全部用來過熱外來飽和蒸汽。

裝置內(nèi)背壓汽輪機會消耗一部分中壓過熱蒸汽，剩余中壓過熱蒸汽送至全廠中壓蒸汽管網(wǎng)。

正常操作時，裝置自耗低壓蒸汽一部分來自背壓汽輪機，不足部分由全廠低壓蒸汽管網(wǎng)供汽，其中一部分低壓蒸汽送至再生器燒焦罐內(nèi)進(jìn)行內(nèi)過熱至450℃左右，用作汽提和防焦蒸汽。

裝置正常運行工況下，再生煙氣自煙機出口經(jīng)高溫?zé)煹浪夤捱M(jìn)入余熱鍋爐（煙氣溫度約490℃ 壓力約8000Pa）高溫過熱段、低溫過熱段、脫硝段、低溫過熱段、省煤段，取熱后的煙氣溫度降至約170℃后送至煙氣脫硫部分。

為避免開工初期或余熱鍋爐故障時中壓蒸汽的放空，設(shè)置減溫減壓器將飽和蒸汽減溫減壓后送入低壓蒸汽管網(wǎng)。

裝置開工期間及余熱鍋爐故障工況下再生煙氣經(jīng)旁通水封罐后的噴水降溫設(shè)施減溫至300℃進(jìn)入煙氣脫硫部分。

3.3輔助系統(tǒng)部分

1）加藥系統(tǒng)

裝置需要設(shè)磷酸鹽自動加藥裝置供產(chǎn)汽系統(tǒng)用。固體磷酸鹽首先在各自的溶解箱中溶解成1%～5%的藥液，然后由加藥裝置的計量泵將藥液連續(xù)均勻地加入外取熱器汽包和油漿蒸汽發(fā)生器中。

2）取樣系統(tǒng)

裝置內(nèi)需要設(shè)置多套取樣分析設(shè)施分別對外取熱器汽包、油漿蒸汽發(fā)生器、蒸汽分水器及余熱鍋爐處的鍋爐給水、飽和蒸汽、過熱蒸汽和爐水進(jìn)行連續(xù)取樣分析，隨時監(jiān)督汽、水質(zhì)量及鍋水中的鹽濃度，以保證系統(tǒng)安全可靠運行。

3）鍋爐排污系統(tǒng)

在余熱鍋爐區(qū)設(shè)一套鍋爐排污水系統(tǒng)，主要由一臺連續(xù)排污擴容器、一臺排污冷卻器、排污水泵組成。所有產(chǎn)汽系統(tǒng)共用一套排污水系統(tǒng)。所有連續(xù)排污水均進(jìn)入連續(xù)排污擴容器進(jìn)行閃蒸，閃蒸蒸汽送至低低壓蒸汽管網(wǎng)，閃蒸后的排污水進(jìn)入排污冷卻器，同時向排污冷卻器注入循環(huán)冷水進(jìn)行冷卻，最后由排污水泵升壓后送入循環(huán)水回水管網(wǎng)作為循環(huán)水補水。

4 控制說明

4.1 汽包液位的控制

通過給水量、液位和蒸汽量三沖量調(diào)節(jié)，來保證各汽包液位在正常范圍內(nèi)。

4.2 過熱蒸汽溫度控制

余熱鍋爐設(shè)過熱器級間噴水減溫器，通過調(diào)節(jié)減溫水量保證高溫過熱器出口蒸汽溫度，同時余鍋出口設(shè)減溫器，確保蒸汽并網(wǎng)溫度。

另外，余熱鍋爐設(shè)置低溫過熱段旁路，作為調(diào)節(jié)各個工況下過熱蒸汽溫度的調(diào)節(jié)手段。

5 結(jié)論

本文結(jié)合某煉廠200萬噸/年催化裝置產(chǎn)汽及余熱鍋爐系統(tǒng)的實際設(shè)計經(jīng)驗，對該系統(tǒng)的設(shè)計工作作了一個簡要的總結(jié)，供廣大同行在工程實踐中參考。同時，煉油裝置規(guī)模日趨大型化，大型催化裝置必然伴隨產(chǎn)生大量高溫余熱，對這部分高溫余熱進(jìn)行有效利用的同時考慮如何簡化工藝流程、設(shè)備布置以及節(jié)省投資都需要煉化行業(yè)科技工作者深入研究。

（作者單位：中石油華東設(shè)計院有限公司）