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催化裂化余熱鍋爐的技術(shù)特點

文檔作者：侯勝利文檔來源：陜西延長石油集團(tuán)生產(chǎn)計劃部		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月05日
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第9期 一29一
催化裂化佘熱鍋爐的技術(shù)特點
侯勝利
(陜西延長石油集團(tuán)生產(chǎn)計劃部， 陜西西安710075)
[摘要]催化裂化余熱鍋爐與普通鍋爐相比，因過熱汽溫的調(diào)節(jié)范圍大，運行工況受裝置操作條件制約，具有特殊性。本
文闡述了催化裂化余熱鍋爐及其產(chǎn)汽設(shè)備在裝置中的作用，提出了過熱器、省煤器的設(shè)計特點。
[關(guān)鍵詞]催化裂化；余熱鍋爐；技術(shù)特點
催化裂化裝置是熱量過剩的煉油裝置，能量
回收在節(jié)能中的作用十分明顯。催化裂化裝置不
僅產(chǎn)汽量大，產(chǎn)汽參數(shù)高，而且產(chǎn)汽點多。其產(chǎn)
汽設(shè)備包括：外取熱器、油漿蒸汽發(fā)生器和余熱
鍋爐本體。催化裂化余熱鍋爐與普通中壓鍋爐相
比有較大區(qū)別，其特點為：
(1)承擔(dān)著裝置全部飽和蒸汽的過熱任務(wù)，外
取熱器、油漿蒸汽發(fā)生器均產(chǎn)中壓飽和蒸汽，這
部分蒸汽全部由余熱鍋爐進(jìn)行過熱；
(2)承擔(dān)著裝置全部產(chǎn)汽設(shè)備的給水加熱任
務(wù)：
(3)汽水負(fù)荷變化范圍大。根據(jù)操作需要，外
取熱器有時取熱，有時不取熱，其產(chǎn)汽負(fù)荷的變
化范圍為0～100％。這一變化直接影響過熱器和省
煤器的負(fù)荷；
(4)再生煙氣負(fù)荷變化范圍大，其負(fù)荷取決于
原料性質(zhì)、裝置處理量；
(5)再生煙氣組成變化范圍大，煙氣組成取決
于再生工藝；
(6)爐膛均為微正壓爐膛， 其密封性要求較
高。
催化裂化余熱鍋爐及其產(chǎn)汽設(shè)備是裝置的一
部分，運行工況受裝置的操作條件限制。因此其
設(shè)計必須結(jié)合再生工藝的不同情況、煙氣性質(zhì)以
及產(chǎn)汽系統(tǒng)自身的特點滿足工藝裝置在各種工況
下的要求。
1余熱鍋爐及產(chǎn)汽設(shè)備在裝置中的作用
1．1余熱鍋爐
催化裂化余熱鍋爐除回收再生煙氣顯熱，保
護(hù)環(huán)境外，還承擔(dān)著裝置所產(chǎn)蒸汽的過熱任務(wù)。
要求過熱器蒸汽溫度的調(diào)節(jié)范圍比普通中壓鍋爐
大許多。同時，承擔(dān)著裝置全部產(chǎn)汽設(shè)備的給水
加熱任務(wù)。因此， 余熱鍋爐一旦出現(xiàn)故障，全部
中壓飽和蒸汽只能減壓使用，必將影響裝置的正
常操作。
1．2外取熱器
對重油或渣油催化裂化， 在催化劑再生燒焦
過程中所釋放出的熱量將超過兩器(反應(yīng)器、再生
器1熱平衡所需要的熱量。過剩的熱量必須轉(zhuǎn)移出
去， 否則將引起催化劑水熱失活。水熱失活將對
催化劑產(chǎn)生破壞作用。轉(zhuǎn)移熱量的辦法就是對催
化劑進(jìn)行冷卻， 即取熱。外取熱技術(shù)是在再生器
外部設(shè)置一個外取熱器， 從再生器出來的催化劑
在外取熱器內(nèi)被汽水介質(zhì)冷卻并產(chǎn)生中蒸汽?？?
之，外取熱器的作用一方面要保證反應(yīng)一再生系
統(tǒng)的熱平衡；另一方面要對催化劑進(jìn)行冷卻，保
證催化劑不發(fā)生水熱失活。
1．3油漿蒸汽發(fā)生器
油漿蒸汽發(fā)生器用于回收循環(huán)油漿的高溫余
熱， 是催化裂化裝置節(jié)能降耗，能量綜合利用的
一項重要措施。循環(huán)油漿的溫度約為300～350℃，可
用來發(fā)生中壓飽和蒸汽。
2過熱器的設(shè)計特點
催化余熱鍋爐過熱器與普通中壓鍋爐相比，
過熱汽溫的調(diào)節(jié)范圍較大。主要原因是外取熱器
的取熱量受工藝操作條件制約，而煙氣又要首先
流經(jīng)過熱器。在達(dá)到額定設(shè)計負(fù)荷(66％)時，可
能使過熱器超溫， 引起爆管事故危及裝置的安全
運行。在實踐中，根據(jù)過熱器入口煙氣溫度通常
不超過650~C這一特點，采用煙氣熱旁路蝶閥作為
過熱器的調(diào)溫手段。
催化余熱鍋爐蒸汽過熱器通常布置在余熱鍋
爐前部，直接與高溫?zé)煔饨佑|。而過熱器爐管通
作者簡介：侯勝利(1973一)，男，陜西渭南人，碩士，在陜西
延長石油集團(tuán)有限責(zé)任有限公司生產(chǎn)計劃部從事設(shè)備管理研究。
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30一 ■ 技術(shù)交流 2石0油與化工設(shè)備
10年第13卷
常選用20g和l2CrlMoV， 過熱蒸汽溫度一般為
410—430~C，過熱蒸汽壓力為3．82 MPa。在設(shè)計時
應(yīng)考慮如何將過熱器負(fù)荷從66％到100％的范圍內(nèi)
調(diào)整以避免超溫。
3省煤器的設(shè)計特點
催化裂化余熱鍋爐省煤器承擔(dān)著余熱鍋爐本
體蒸發(fā)段的供應(yīng)給水。其給水調(diào)節(jié)閥的安裝位置
與普通鍋爐不同，在防止低溫腐蝕以及在減少其
泄漏對鍋爐運行的影響方面，采取了一些特殊辦
法，具體措施為：
(1)催化裝置各產(chǎn)汽設(shè)備給水調(diào)節(jié)閥的安裝
位置均在余熱鍋爐省煤器的后面，與普通鍋爐相
反。這是因為催化裝置各產(chǎn)汽設(shè)備均有自己的汽
包和自己的水位調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)， 因此其給水必須獨立
調(diào)節(jié)。另外，省煤器所承受的壓力比普通鍋爐的
省煤器要高。
(2)在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，通常將省煤器受熱面分
成2—3組，任何一組的進(jìn)出口之間均設(shè)有旁路， 以
便在其出現(xiàn)腐蝕泄漏時將其與系統(tǒng)隔離，使其對
余熱鍋爐本體及產(chǎn)汽設(shè)備的影響減至最低。
(3)由于再生煙氣中含有SO ，SO 使煙氣露
點提高到120—150℃ 。同時，再生煙氣還含有催
化劑細(xì)粉塵， 當(dāng)受熱面溫度太低使煙氣中的水蒸
氣在受熱面上凝結(jié)時， 不僅會在受熱面上形成稀
硫酸，對受熱面金屬產(chǎn)生強(qiáng)烈的腐蝕作用，而且
還會將催化劑粉塵粘結(jié)到受熱面上形成積灰。因
此，提高受熱面金屬壁溫是防止低溫腐蝕、減輕
低溫受熱面積灰的有效手段。
4催化裂化余熱鍋爐運行中出現(xiàn)的問題
4．1受熱面積灰
催化余熱鍋爐在運行過程中出現(xiàn)的主要問題
是受熱面積灰。積灰使傳熱熱阻增大，傳熱效率
下降，排煙溫度升高，受熱面得不到有效利用，
使有效系數(shù)只有0．55～0．65。清除受熱面積灰的
傳統(tǒng)方法是吹灰。例如，鋼球除灰、蒸汽除灰和
振動除灰等， 實踐證明這些除灰手段均不理想。
而目前采用的聲波除塵技術(shù)雖有效果但不能從根
本上解決問題。吹灰器吹灰效果不理想導(dǎo)致散落
在管束上的催化劑等積灰。這些微小催化劑顆粒
被高速的煙氣攜帶沖刷至受熱面鋼管時會粘附在
鋼管外壁上， 并越積越厚，甚至結(jié)成硬塊，造成
換熱面積灰嚴(yán)重， 阻礙傳熱，增加煙氣阻力，使
蒸汽出口溫度過低和煙氣排出溫度太高等問題，
嚴(yán)重時會危及鍋爐的正常運行。含有催化劑粉末
和硫化物的覆蓋物在爐管表面上結(jié)垢，影響熱交
換，使垢下的爐管溫度降低。尤其在工藝溫度波
動或開停工時，會引發(fā)露點腐蝕， 使覆蓋物下的
金屬表面在電解質(zhì)溶液中與周圍金屬形成宏觀腐
蝕電池， 爐管金屬成為腐蝕電池的陽極而被腐蝕
穿孔。
4．2水垢
余熱鍋爐運行期間， 受熱使管壁經(jīng)常產(chǎn)生
一層白色固體附著物， 即水垢。水在爐內(nèi)被加熱
到飽和溫度時，不斷蒸發(fā)、濃縮， 使?fàn)t水中鈣、
鎂、鹽類的濃度越來越高， 當(dāng)超過溶解度時就會
從水中析出，大部分附著在爐壁和管道上，影響
傳熱。沉淀在爐底的水垢通過排污易于除去。水
在爐內(nèi)加熱后，可溶性重碳酸鹽如碳酸氫鈣、碳
酸氫鎂受熱分解轉(zhuǎn)化為難溶于水的碳酸鈣、氫氧
化鎂。隨著余熱鍋爐水溫的提高，碳酸鈣、硅酸
鈣在水中溶解度下降， 故該類鹽有一部分就從水
中析出形成水垢。
由于給水含鹽和爐水的組成性質(zhì)，使余熱鍋
爐水垢有以下四種：
碳酸鹽水垢： 顏色為白色， 在堿性爐水中
pH>10，則形成松軟垢渣沉淀；若爐水pH過低，
則生成堅硬的水垢附著在余熱鍋爐壁上。
硫酸鹽水垢：外觀黃白色， 是堅硬和質(zhì)密的
水垢，常附著在余熱鍋爐蒸發(fā)面上。
硅酸鹽水垢：外觀灰白色，這種垢非常堅
硬，導(dǎo)熱性很差，容易在余熱鍋爐輻射受熱而聚
集，水冷壁內(nèi)最易沉積此垢。
含油水垢： 外觀發(fā)黑， 當(dāng)給水混入油脂后，
就會結(jié)成含油的水垢， 這種水垢比較疏軟，常沉
積在余熱鍋爐溫度最高的部位上。
水垢影響余熱鍋爐的正常運行，危害如下：
水垢的導(dǎo)熱性能很差， 比碳鋼的導(dǎo)熱性能
低30～50倍。受熱面有水垢后，熱能傳遞困難致
使余熱鍋爐水吸熱量減少，余熱鍋爐的蒸發(fā)量降
低，據(jù)試驗，在余熱鍋爐壁上生成lmm水垢，余
熱鍋爐效率降低1％～2％。
受熱而結(jié)垢后， 受熱而壁溫增加， 強(qiáng)度降
低，嚴(yán)重時引起金屬過熱容易發(fā)生爆炸事故。
水垢的各種化學(xué)鹽類，在不同條件下對金屬
起著腐蝕作用。清除水垢不但增加了檢修費用，
浪費了人力、物力，而且使受熱面受到損失， 降
低余熱鍋爐壽命。
(下轉(zhuǎn)32頁)
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一
32一 ■ 技術(shù)交流 石油與化工設(shè)備
2010年第13卷
況，油田作業(yè)公司研制了結(jié)構(gòu)簡單、操作靈敏的
新型液面報警器， 目前已全部投入現(xiàn)場使用，可
更加及時準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)溢流，為井噴發(fā)生時的關(guān)井
操作提供了較為充分的時間，有效地防止了井噴
事故的發(fā)生。
2．2增強(qiáng)了井口壓力的控制能力
根據(jù)各作業(yè)區(qū)的不同情況，分別配備14MPa、
21MPa、35MPa、70MPa的旋塞、防噴器以及壓
井、節(jié)流管匯，可滿足各作業(yè)區(qū)的最高壓力要求。
因此，當(dāng)井噴發(fā)生時，可有效控制井口壓力，不會
發(fā)生因井控裝置壓力級別不夠而造成井口刺漏、防
噴裝置失靈、井噴失控等事故的發(fā)生。
2．3進(jìn)一步增強(qiáng)了井噴事故的處理能力
完善的井控裝備、標(biāo)準(zhǔn)化的配套安裝，使井
控能力進(jìn)一步增強(qiáng)。當(dāng)井噴發(fā)生時，可以利用防噴
器、旋塞等防噴工具迅速關(guān)井，利用節(jié)流管匯調(diào)整
井口壓力，保護(hù)井口防噴裝置以及井筒安全，利用
壓井管匯進(jìn)行及時壓井。當(dāng)發(fā)生井噴著火時，還可
利用壓井管匯向井內(nèi)注入滅火劑進(jìn)行滅火。
3科學(xué)合理地使用井控裝備
3．1井控裝備的配備應(yīng)合理、標(biāo)準(zhǔn)
井控裝備的配備要合理， 壓力必須滿足各
油區(qū)的生產(chǎn)要求。要符合現(xiàn)場實際，滿足預(yù)防井
噴、控制井噴以及處理井噴的能力。各作業(yè)隊必
須嚴(yán)格按照施工設(shè)計要求對井控裝備進(jìn)行合理選
擇和安裝。
3．2嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)場井控制度
現(xiàn)場作業(yè)時要認(rèn)真做好井控裝置的檢查工
作，特別是重點部位的檢查：節(jié)流閥、單流閥、
平板閥、防噴器、內(nèi)防噴工具的完好情況以及遠(yuǎn)
程控制室各壓力表壓力是否滿足要求；認(rèn)真做好
開工前的試壓工作；嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作井控
裝備；定期對現(xiàn)場井控裝備進(jìn)行保養(yǎng)；定期回廠
檢驗等。
3-3及時對員工進(jìn)行相關(guān)井控技術(shù)培訓(xùn)
井控裝備能否充分發(fā)揮作用，除與井控裝備
自身完好狀況有關(guān)外，還與員工能否正確操作使
用有著直接的關(guān)系。正確了解井控裝備的結(jié)構(gòu)、
原理及操作，可避免對井控裝備造成損壞， 同時
可進(jìn)～ 步避免井噴事故的發(fā)生。培訓(xùn)重點以現(xiàn)場
員工正確使用井控裝備、簡單識別及排除故障為
主。日常工作中， 由于員工缺乏井控裝備基本知
識，即使在井控裝備發(fā)生簡單故障時，也不會排
除，只能通知井控車間進(jìn)行現(xiàn)場維修，造成維護(hù)
成本增加。同時，不正確的操作也會給井控裝備
造成破壞，縮短井控裝備的使用壽命。加強(qiáng)員工
的井控知識培訓(xùn)十分必要。
3．4建議配備防頂裝置
諸多井噴事故案例顯示，采用適當(dāng)?shù)姆理斞b
置，可以避免井控裝備被破壞。井噴發(fā)生時，在
施工過程中當(dāng)井內(nèi)管柱懸重較輕時， 由于井底壓
力不斷增大， 當(dāng)大于井內(nèi)管柱重量時，井內(nèi)管柱
會上竄，撞壞已經(jīng)關(guān)閉的防噴器閘板，造成井噴
失控，因此應(yīng)當(dāng)重視防頂裝置的配備。
4結(jié)束語
玉門油田井控裝置的配備已達(dá)到了合理化、
標(biāo)準(zhǔn)化的要求，在井控方面己取得了較大成功，
但現(xiàn)場井控裝備的使用上仍存在許多不足。井控
裝備的合理、正確使用已成為當(dāng)前迫切需要解決
的問題，值得進(jìn)一步研究、探討。
(上接30頁)
清除水垢前應(yīng)了解水垢的性質(zhì)和垢厚來確定
水垢清除方案。水垢性質(zhì)可根據(jù)外觀及水源水質(zhì)
判斷，還可經(jīng)化學(xué)分析鑒別。結(jié)垢的厚度應(yīng)按水
垢平均厚度來考慮。
5結(jié)束語
煉油裝置規(guī)模大型化是我國煉油企業(yè)發(fā)展
的必然趨勢。大型化煉油裝置產(chǎn)生大量的高溫余
熱，利用這部分高溫余熱可產(chǎn)生高、中壓蒸汽。
大型化煉油裝置余熱鍋爐的設(shè)計除利用國內(nèi)現(xiàn)有
的技術(shù)外，還可從以下兩個方面獲得技術(shù)支持：
一是借鑒國內(nèi)電站鍋爐設(shè)計與制造的成熟經(jīng)驗，
實現(xiàn)產(chǎn)、學(xué)、研一體化，共同完成關(guān)鍵技術(shù)的開
發(fā)合作；二是引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)。因此，探索
和研究面向大型化煉油裝置的建設(shè)是我國廣大煉
油行業(yè)科技工作者面臨的一項新的研究課題。
◆參考文獻(xiàn)
[1】陳俊武，曹漢昌．催化裂化工藝與工程[M1．北京：中
國石化出版社，1995．
[2】北京鍋爐廠譯．鍋爐機(jī)組水力計算標(biāo)準(zhǔn)方法[M]．北
京：電力工業(yè)出版社，1980．
【3]熊六二．1氐壓鍋爐的化學(xué)清洗方法及步驟I-J]．清洗世
界，2004．20．

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