淺談催化裝置余熱鍋爐吹灰器改造

陳猛

（大慶宏偉慶化石油化工有限公司，黑龍江 大慶 163000）

1 余熱鍋爐的基本情況

裂解裝置余熱鍋爐主要由高溫過熱器、低溫過熱器，一級(jí)蒸發(fā)段、二級(jí)蒸發(fā)段、高溫省煤器和兩個(gè)低溫省煤器組成。長寬高分別為7.1×6.1×21m，由中國石油第七建設(shè)公司承建。余熱鍋爐運(yùn)行過程中，煙氣中攜帶的催化劑粉塵被吸附在管束翅片上，在管束外表面積灰結(jié)渣（如圖1），影響受熱面的熱力傳導(dǎo)，使換熱效率下降。吹灰器改造前使用的蒸汽吹灰器，在北方冬季吹灰前需要排凝暖管，工作煩瑣，浪費(fèi)蒸汽，旋轉(zhuǎn)吹灰設(shè)備易卡澀，維護(hù)工作量大，并且達(dá)不到理想的排煙溫度，為提高余熱鍋爐效率，保證長周期運(yùn)行，決定將原蒸汽吹灰器改造為激波吹灰器。

圖1 余熱鍋爐積灰情況

2 余熱鍋爐激波吹灰器的改造

（1）激波吹灰器原理。激波吹灰器是通過燃?xì)獗忌杉げǎ谠鰤杭ぐl(fā)器中進(jìn)一步增強(qiáng)，通過激波發(fā)射口進(jìn)入爐膛，激波會(huì)在爐膛內(nèi)的物理界面發(fā)生反射，并通過折射導(dǎo)入物體內(nèi)部，激波劇烈的壓力脈動(dòng)縱波對(duì)積灰產(chǎn)生一種先壓后拉的作用，促使其碎裂和脫離積灰基底，導(dǎo)入積灰的折射激波會(huì)在灰體內(nèi)產(chǎn)生橫波，這道橫波在積灰基底上的反射波和入射波的相互作用使積灰和基底之間的結(jié)合面產(chǎn)生剪力，使積灰和基底的結(jié)合面發(fā)生分離，從而達(dá)到除灰的目的。

（2）激波吹灰器工作過程。激波吹灰器的混合氣體點(diǎn)火位置一般有兩種，第一種氣體混合點(diǎn)在主干線上，經(jīng)點(diǎn)火后產(chǎn)生的高溫氣體再經(jīng)過旋轉(zhuǎn)集箱至各吹灰點(diǎn)進(jìn)行吹灰；本次改造的激波吹灰器系統(tǒng)無旋轉(zhuǎn)集箱，燃料氣與非凈化風(fēng)是在爆轟氣混合制備裝置混合配比后，分別進(jìn)入每一爆轟清潔器，單獨(dú)通過高能點(diǎn)火裝置進(jìn)行點(diǎn)燃產(chǎn)生激波，再通過爆轟增壓激發(fā)器進(jìn)行激波增強(qiáng)，進(jìn)入爐膛吹灰（如圖2）。

圖2 激波吹灰器流程簡圖

（3）激波吹灰器優(yōu)缺點(diǎn)。激波吹灰器優(yōu)點(diǎn)：能夠在較大空間范圍內(nèi)有效清除受熱面的積灰結(jié)渣，對(duì)積灰死角有效，大幅度降低排煙溫度，增加換熱效率，效果明顯；控制系統(tǒng)自動(dòng)化可靠性比較高，支路故障不影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行；適用范圍廣，可以使用絕大部分爐型。激波吹灰器缺點(diǎn)：燃料氣組分要穩(wěn)定，超出點(diǎn)燃范圍，可能出現(xiàn)啞炮現(xiàn)象，需人工調(diào)節(jié)；有燃?xì)庑孤┍ā∨趯?dǎo)致鍋爐煙道內(nèi)二次爆炸、回火爆轟等風(fēng)險(xiǎn)。

（4）激波吹灰器改造方案。激波吹灰器與爐體匹配的二次設(shè)計(jì)是極其重要的環(huán)節(jié)，激波發(fā)生器的吹灰能量能否真正作用到積灰面上，吹灰效率能否充分發(fā)揮，很大程度上要依靠設(shè)備與爐體的完美匹配。針對(duì)鍋爐的工況，利用原有蒸汽吹灰點(diǎn)進(jìn)行布置激波吹灰點(diǎn)，分布位置如下：高低溫過熱器、一級(jí)蒸發(fā)段、二級(jí)蒸發(fā)段、高溫省煤器、低溫省煤器上、低溫省煤器下各布置4臺(tái)激波吹灰點(diǎn)，共計(jì)24臺(tái)。激波吹灰器系統(tǒng)主要由智能操控中心1套，爆轟氣混合制備裝置1套，分散爆轟裝置6臺(tái)，爆轟清潔器24臺(tái)，爆轟增壓激發(fā)器24臺(tái)，煙氣分壓冷凝阻斷閥30臺(tái)以及智能爆轟成功識(shí)別裝置和高能點(diǎn)火裝置等組成。使用一臺(tái)控制柜控制，負(fù)責(zé)全系統(tǒng)各組成部分的統(tǒng)一協(xié)調(diào)動(dòng)作，完成吹灰,包括運(yùn)行控制、參數(shù)設(shè)置、信號(hào)檢測記錄、故障顯示報(bào)警及自動(dòng)安全保護(hù)等任務(wù)。采用PLC可編程序控制器作為核心控制元件進(jìn)行系統(tǒng)的全自動(dòng)控制，可實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)、多點(diǎn)全自動(dòng)順序吹灰。

3 改造后的效果

激波吹灰器改造是在2020年檢修期間進(jìn)行的，通過改造，解決了余熱鍋爐管束翅片吹灰不徹底的問題，降低了余熱鍋爐排煙溫度，提高了余熱鍋爐效率，通過改造前后進(jìn)行對(duì)比如下。

2020年7月7～9日（改造前），余熱鍋爐煙氣入口溫度平均值501℃，二級(jí)低溫省煤器出口溫度平均值 196℃；

2020年12月15～17日（改造后），余熱鍋爐煙氣入口溫度平均值506℃，二級(jí)低溫省煤器出口溫度平均值162℃。

表1 項(xiàng)目改造前后標(biāo)定操作條件數(shù)據(jù)表

通過上表吹灰器改造前后各三組數(shù)據(jù)對(duì)比，可以直觀顯示，吹灰器改造后比吹灰器改造前二級(jí)低溫省煤器出口溫度平均溫度下降34℃，改造節(jié)能效果明顯。

4 改造后的經(jīng)濟(jì)效益

激波吹灰器投用后：（1）余熱鍋爐排煙溫度由196℃控制在162℃，能夠回收更多煙氣熱量；燃料油價(jià)值為2300元/t；熱焓值為10000Kcal/kg；煙氣流量：78000Nm3/h；煙氣比熱0.34Kcal/Nm3℃；煙氣溫降：34℃；回收熱量：0.34×78000×34×8000＝7.2×109(Kcal)；折 合 燃 料油：7.2×109÷10000÷1000＝720(t/年)；經(jīng)濟(jì)效益：720×0.23=165.6萬元。（2）原有蒸汽吹灰器不再使用，節(jié)約低壓蒸汽量2t/天，經(jīng)濟(jì)效益：2×112×330=7.4萬元。（3）原有蒸汽吹灰器旋轉(zhuǎn)部件易損壞，減少更換配件費(fèi)用及檢修費(fèi)用5萬元/年。（4）激波吹灰器使用瓦斯產(chǎn)生費(fèi)用：4.2×0.2×330×1900=52.7萬元，共經(jīng)濟(jì)效益165.6+7.4+5-52.7=125.3萬元/年。

5 結(jié)語

通過余熱鍋爐吹灰器改造，進(jìn)一步優(yōu)化了裝置平穩(wěn)節(jié)能運(yùn)行：（1）降低了余熱鍋爐排煙溫度，提高了鍋爐效率，通過改造前后排煙溫度對(duì)比，每年產(chǎn)生可觀經(jīng)濟(jì)效益，做好提質(zhì)增效工作；（2）使鍋爐各段爐溫接近設(shè)計(jì)值，避免因吹灰器吹灰效果不好導(dǎo)致鍋爐各段爐溫超溫，使?fàn)t溫穩(wěn)定，保證余熱鍋爐安全平穩(wěn)運(yùn)行。