甲烷化工段廢熱鍋爐開工煮爐防銹技術(shù)

王 英

（成都萬疆久誠科技有限公司，四川成都 610000）

在焦?fàn)t煤氣制取天然氣過程中，甲烷化工段將原料氣中的CO、CO2及烴類轉(zhuǎn)化生成CH4，從而實(shí)現(xiàn)提升天然氣中甲烷的產(chǎn)量。而甲烷化所涉及的反應(yīng)均為強(qiáng)放熱反應(yīng)，少量熱量用于預(yù)熱原料，絕大部分熱量經(jīng)廢熱鍋爐回收熱量產(chǎn)生中壓蒸汽，實(shí)現(xiàn)能量的合理利用。但在甲烷化工段投運(yùn)時，廢熱鍋爐內(nèi)壁金屬易被氧化腐蝕而產(chǎn)生鐵銹。為了保證鍋爐的安全運(yùn)行和蒸汽的品質(zhì)，需在廢熱鍋爐投入運(yùn)行前進(jìn)行系統(tǒng)煮爐。

1 甲烷化工段余熱回收系統(tǒng)的組成

來自外管網(wǎng)的脫鹽水經(jīng)除氧器加熱脫氧后，經(jīng)中壓鍋爐給水泵升壓，再經(jīng)鍋爐給水預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入汽包。汽包中的鍋爐給水經(jīng)下降管進(jìn)入廢熱鍋爐，利用甲烷化反應(yīng)器出口的工藝氣與鍋爐給水進(jìn)行換熱，生成飽和的中壓蒸汽經(jīng)上升管進(jìn)入汽包，產(chǎn)出飽和中壓蒸汽。產(chǎn)生的飽和中壓蒸汽，一部分利用廢熱鍋爐出口的蒸汽過熱器加熱生成過熱中壓蒸汽；一部分作為熱源，對甲烷化入口工藝氣進(jìn)行補(bǔ)溫。產(chǎn)生的中壓過熱蒸汽，一部分作為甲烷化工段噴射器的動力氣流，一部分經(jīng)降壓后，并入中壓蒸汽管網(wǎng)。

2 煮爐的目的

鍋爐在制造、運(yùn)輸、保管及安裝過程中，其內(nèi)壁會受到油垢、灰塵和雜物的污染，會因氧化腐蝕產(chǎn)生鐵銹。這些污物對鍋爐運(yùn)行將產(chǎn)生危害作用。氧化鐵、硅化合物雜質(zhì)積聚在受熱面上會影響傳熱；油類和硅化合物等物質(zhì)會污染蒸汽品質(zhì)；油污及有機(jī)化合物會引起汽水共騰，分解后的物質(zhì)還會腐蝕金屬受熱面。[1]

為了保證鍋爐的安全運(yùn)行和蒸汽的品質(zhì)，需在廢熱鍋爐投入運(yùn)行前，采用堿性溶液除去鍋爐部件內(nèi)部和管道內(nèi)表面上的油污、泥污、鐵銹等雜質(zhì)，并在其內(nèi)壁金屬表面形成一層良好的鈍化保護(hù)膜，以抑制金屬的腐蝕[2]。

3 煮爐前的準(zhǔn)備工作

3.1 確認(rèn)煮爐范圍

本次煮爐的范圍包含汽包、廢熱鍋爐和汽包與廢熱鍋爐之間的管道。蒸汽過熱部分及鍋爐給水部分不在煮爐范圍中，分別采用蒸汽吹掃和脫鹽水沖洗的方式進(jìn)行清洗。

（1）汽包

臥式，ID1 500mm×L5 000m。

（2）廢熱鍋爐

臥式，ID1 000mm×L5 500mm，換熱面積110m2，換熱管尺寸Φ25mm×254根，殼程/管程：鍋爐水/工藝氣。

（3）汽包與廢熱鍋爐之間的管道

2根Φ150mm的下降管，共10.2m；2根Φ200mm的上升管，共7.2m。

在煮爐過程中，瀘水經(jīng)汽包→下降管→廢熱鍋爐→上升管→汽包，形成一個閉環(huán)回路。與本次煮爐相關(guān)的設(shè)備管線流程如圖1所示。

圖1 鍋爐煮爐系統(tǒng)圖

3.2 明確煮爐合格標(biāo)準(zhǔn)

在煮爐工作開始前，需要明確煮爐合格的標(biāo)準(zhǔn)。一個合格的煮爐須達(dá)到：

（1）汽包、廢熱鍋爐和汽包與廢熱鍋爐之間的管道內(nèi)壁無油垢；

（2）沖洗后，打開汽包人孔，檢查汽包內(nèi)部的煮爐效果，擦去汽包內(nèi)壁上的附著物，金屬表面無銹斑，形成堿性保護(hù)膜。

3.3 檢查確認(rèn)鍋爐系統(tǒng)是否具備煮爐條件

具體檢查確認(rèn)內(nèi)容如下：

（1）鍋爐系統(tǒng)的設(shè)備、管道、儀表等全部安裝完畢，并已防腐保溫；

（2）鍋爐給水已具備；

（3）鍋爐系統(tǒng)已經(jīng)試壓和吹掃、內(nèi)部清洗合格；

（4）試運(yùn)所需的脫鹽水、藥品等已具備條件；

（5）儀表調(diào)節(jié)系統(tǒng)已安裝就位，調(diào)校完畢，并在給水進(jìn)口閥前加過濾網(wǎng)（30～40目的金屬網(wǎng)）；

（6）試車用工具、試車用的記錄報表已準(zhǔn)備好；

（7）鍋爐加藥裝置已經(jīng)具備。

3.4 準(zhǔn)備所需的化學(xué)藥劑

（1）磷酸三鈉（Na3PO4·12H2O）

磷酸三鈉（Na3PO4·12H2O）按5g/L來計算，本次煮爐準(zhǔn)備75kg。

（2）NaOH

NaOH按1g/L來計算，本次煮爐準(zhǔn)備15kg。

4 煮爐工作

4.1 脫鹽水沖洗

利用脫鹽水沖洗設(shè)備內(nèi)壁的沉積物，不溶水的物質(zhì)在給水濾網(wǎng)前濾出。具體操作如下：

（1）關(guān)閉汽包蒸汽出口手動閥，關(guān)閉汽包及廢鍋的排污閥，打開汽包排氣管的手閥；

（2）開啟鍋爐給水上水閥，向汽包供脫鹽水；

（3）待汽包建立液位后，打開排污閥對汽包、廢鍋及汽包液位計進(jìn)行排污沖洗；待汽包排氣管有水流出，表示系統(tǒng)已充水完畢；

（4）系統(tǒng)充水完畢后，關(guān)閉汽包排氣管的手閥，開始對系統(tǒng)進(jìn)行充壓。通過控制鍋爐給水上水閥的開度，使系統(tǒng)以1～3bar/min的升壓速度緩慢對系統(tǒng)沖壓，直至汽包壓力表顯示汽包壓力穩(wěn)定在30bar，表示系統(tǒng)充壓結(jié)束；

（5）系統(tǒng)充壓操作結(jié)束穩(wěn)定后，對系統(tǒng)進(jìn)行排水降壓，同時沖洗汽包液位計，直至系統(tǒng)水排盡；

（6）繼續(xù)重復(fù)對系統(tǒng)進(jìn)行注水、排污、充壓、排水等操作，重復(fù)次數(shù)一次以上。

4.2 正式煮爐前的準(zhǔn)備

脫鹽水沖洗結(jié)束后，開始進(jìn)行系統(tǒng)正式煮爐前的準(zhǔn)備工作，具體如下：

（1）關(guān)閉汽包蒸汽出口手動閥，關(guān)閉汽包及廢鍋的排污閥，關(guān)閉鍋爐給水上水閥，打開汽包排氣閥；

（2）開啟鍋爐給水上水閥，向汽包注入脫鹽水（注水溫度要求與汽包殼體溫度差不超過60℃）；

（3）將加藥罐清洗干凈，注入脫鹽水，帶入化學(xué)藥劑充分溶解，并與鍋爐給水一起送入汽包；

（4）待溶解好的藥液完全加入汽包中，汽包液位位于中心線約60%位置，關(guān)閉鍋爐給水上水閥，停止向汽包注水；

（5）中壓蒸汽已送入界區(qū)內(nèi)，并已完成界區(qū)至廢熱鍋爐底部中壓蒸汽進(jìn)口閥間的管線暖管。

4.3 正式煮爐

待系統(tǒng)的所有閥門、汽包液位、中壓蒸汽就位，化學(xué)藥劑已完全加入汽包中，系統(tǒng)具備正式煮爐的條件，即可通入蒸汽開始正式煮爐。項目化驗(yàn)室不具備每2 h取一次爐水分析的條件，因此本次煮爐期間每天早上9點(diǎn)取汽包水樣進(jìn)行分析。

本次正式煮爐工作從下午15：25向廢熱鍋爐通入中壓蒸汽開始計時，歷時185h，具體情況如下：

（3）打開廢熱鍋爐旁的中壓蒸汽閥，緩慢提升系統(tǒng)壓力，當(dāng)壓力達(dá)到0.15MPa時，關(guān)閉汽包排氣閥，持續(xù)緩慢升壓至0.3MPa。共耗時6h；

（4）穩(wěn)定系統(tǒng)壓力在0.3MPa，持續(xù)煮爐13h，取汽包水樣進(jìn)行分析；

（5）緩慢提升系統(tǒng)壓力至1.0MPa，共耗時4h；

（6）穩(wěn)定系統(tǒng)壓力在1.0MPa，持續(xù)煮爐17h；

（7）緩慢提升系統(tǒng)壓力至1.5MPa，共耗時3h，取汽包水樣進(jìn)行分析；

（8）穩(wěn)定系統(tǒng)壓力在1.5MPa，持續(xù)煮爐21h；

（9）緩慢提升系統(tǒng)壓力至1.9MPa，共耗時3h，取汽包水樣進(jìn)行分析；

（10）穩(wěn)定系統(tǒng)壓力在1.9MPa，持續(xù)煮爐78h。取汽包水樣進(jìn)行分析，在此期間，根據(jù)煮爐情況進(jìn)行排污，共排污8次；

（11）待磷酸根的濃度接近恒定時，煮爐工作結(jié)束，停止向系統(tǒng)通入中壓蒸汽；

（12）打開汽包排氣閥，緩慢將系統(tǒng)壓力降至0.3MPa，待爐水自然冷卻至60℃，將爐水排凈。

（13）待爐水排凈后，采用脫鹽水對鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行沖洗置換，待沖洗排水中油濃度小于1×10-6，表示沖洗置換合格；沖洗水全部排凈后打開汽包人孔，檢查汽包內(nèi)部的煮爐效果，并取下系統(tǒng)各處和臨時安裝的過濾網(wǎng)；

（14）檢查完成后，對系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查復(fù)位，所有儀表投入使用，使其具備正式開車條件。

煮爐期間壓力隨時間變化見圖2，煮爐期間系統(tǒng)爐水分析見表1。

圖2 煮爐期間系統(tǒng)壓力隨時間的變化圖

表1 煮爐期間系統(tǒng)爐水分析表

5 煮爐工作的注意事項

1）煮爐工作開始前，需要根據(jù)煮爐范圍，將不參與本次煮爐的管線設(shè)備、閥門采用盲板隔離，防止藥液腐蝕。

2）煮爐的升溫升壓、降溫降壓過程，要緩慢平穩(wěn)。在升壓過程中，現(xiàn)場巡檢人員應(yīng)注意檢查各部位的變化情況及膨脹情況，如發(fā)現(xiàn)異常情況，停止升壓，待查明原因，處理完善后，再繼續(xù)升壓。

3）當(dāng)汽壓升至0.3～0.4 MPa時，應(yīng)對各接合面螺栓進(jìn)行一次熱緊固。

4）煮爐期間，取爐水分析，當(dāng)爐水堿度低于45 mg/L時，應(yīng)補(bǔ)充加藥。

（5）煮爐期間應(yīng)經(jīng)常檢查受壓元件，管道的密封情況，發(fā)現(xiàn)問題，及時處理。

6 結(jié)語

詳細(xì)介紹了甲烷化工段鍋爐系統(tǒng)從煮爐工作的準(zhǔn)備到完成的全過程，共歷時185h。從煮爐結(jié)束后的檢查結(jié)果來看，汽包內(nèi)部無鐵銹，且已形成一層保護(hù)膜，煮爐效果良好。總體來說，本次煮爐煮爐工作進(jìn)展順利，希望為其他項目的鍋爐煮爐提供借鑒。