谭 忻 刘尚阁
中国石化集团洛阳石油化工工程公司(河南省洛阳市471003)
摘要:
介绍了余热锅炉作为催化裂化装置产汽系统的主要产汽设备在该系统中所起的调节核心的作用。结合设计实例就高调节性余热锅炉的特点及运行情况进行了分析总结。
余热锅炉作为催化裂化装置产汽系统的主要产汽设备，担当着调节核心的作用。实践证明，开发应用新型高调节性余热锅炉，对于提高全装置余热回收系统的运行水平具有重要意义。1 催化裂化装置余热锅炉在产汽系统中的重要
调节作用
1.1 催化裂化装置产汽系统简述
催化裂化装置可用于产汽的主要余热热源有再生器再生烟气、循环油浆、二中段回流油、一中段回流油等。根据这些热源各自的温位特点，将其组成一个有机结合的换热网络，使其发挥各自不同的作用，组成余热中压产汽系统，从而尽可能地回收利用装置余热，降低装置能耗。
图1 中压产汽系统原则流程
该系统的原则流程见图1：来自给水除氧设施的104℃中压除氧水，进入余热锅炉的给水预
热盘管(省煤器)，升温至200℃左右，分别进入余热锅炉汽包、外取热器汽包、油浆蒸发器汽包和二中段蒸发器汽包，水自然循环受热蒸发。上述汽包产生的中压饱和蒸汽经过混合，一部分进入再生器取热盘管过热至需要的温度(一般是
450℃
)，该路通过调节蒸汽流量来保证汽温；多余的饱和蒸汽进入余热锅炉的过热器，以适当的调
节手段来调节蒸汽出口温度至450℃。两路过热蒸汽汇合后进入中压蒸汽管网，供给装置各中压蒸汽用户使用。1.2 余热锅炉在产汽系统中的重要调节作用
余热锅炉在产汽系统中担当重要的调节作用是基于以下两个原因:
首先，从产汽系统的流程可以看出，除余热锅炉外，其它产汽设备(可以总称为装置产汽设备)的取热目的是吸收催化反应中产生的过剩热量，使工艺介质得到冷却，使催化反应持续进行。当工艺侧的工况波动，导致取热负荷变化时，就必须调节取热介质流量以满足工艺要求。因此，取热量作为从动因素，随装置反应工况的变化而波动，从而导致系统内给水及蒸汽流量的波动。
其次，对于余热锅炉来说，由于自身集合了预热、蒸发、过热三段受热面，能够实现水→饱和蒸汽→过热蒸汽的完整流程，因而装置产汽设备的操作波动都与之相关。同时，余热锅炉的热源是装置排出
的高温废气，已经不再参与催化反应了，因此锅炉的蒸汽侧参数就上升为主动因素，使得余热锅炉可以根据装置产汽设备的波动情况，通过自身调节，改变取热比例和总取热量，来平衡和稳定产汽系统的波动。
在催化裂化装置实际操作中不难发现，如果锅炉运行平稳，操作弹性大，产汽系统的稳定性就
收稿日期:2004-02-25；修改稿收到日期:2004-04-28。作者简介：谭 忻，工程师,1994年7月毕业于上海交通大学能源工程系(学士)。
炼 油 技 术 与 工 程
2004年8月 PETRO LE UM REFI NERY E NGI NEERI NG 第34卷第8期
很强，当装置运行情况变化时，产汽系统就不容易出现问题。反之，则很容易出现问题。因此，高调节性余热锅炉对于催化裂化装置产汽系统的平稳运行起着关键性的作用。
2 高调节性余热锅炉应具备的特点2.1 恰
余热锅炉的工艺参数必须切合装置
运行的需要
不同的催化裂化装置，其产汽系统的特点也不同。比如，有的装置不设内取热器，因而内取热器故障对于余热锅炉的影响不必考虑。有的装置原料油性质和加工量经常波动，导致再生器负荷波动很大，也会影响余热锅炉参数的选择[1]。2.2 稳从锅炉本体设计出发保证长周期安全运行
余热锅炉的长周期安全运行，是发挥其调节作用的先决条件。
省煤器漏水问题一度是余热锅炉的常见病，经常引起余热锅炉临时停运。其主要原因是管壁
外表面产生了露点腐蚀。由于再生烟气含有水蒸气和S O 2(部分转化为S O 3)，在余热锅炉尾部，当烟气温度低于200℃时，烟气中的少量S O 3开始与水蒸气结合生成游离于烟气中的H 2S O 4蒸汽。当烟气与省煤器管子表面换热，烟气温度继续降低至烟气的露点温度以下时，烟气中的水蒸气和H 2S O 4蒸汽在管子表面凝结生成稀硫酸，从而发
生尾部受热面的露点腐蚀[2]。
图2 热水通过给水加热器将给水加热
热力计算表明，在省煤器管子表面，钢材温度只比管内流动的给水温度高几度，因此要想使钢材表面温度高于烟气的露点温度，就需要提高给水温度，以避免露点腐蚀。余热锅炉设计中采取了提高给水温度的保护措施，其做法是设置给水加热器，将省煤器出口热水引至该加热器与来自除氧装置的给水换热，提高给水温度，从而有效避
免省煤器漏水(流程见图2)。
2.3 灵提高余热锅炉对于产汽系统平衡的调节能力
催化裂化装置产汽系统的操作波动，主要体现为蒸汽总量的大幅波动(有时波幅超过50%)，余热锅炉应能够通过自身调节来保证在任何工况下，锅炉出口过热蒸汽温度稳定在450℃左右，起到稳定产汽
系统的作用。
余热锅炉蒸汽过热能力的调节通过两种手段实现：补燃调节和不补燃调节。虽然补燃调节方式灵活性很大，可是随着装置节能意识的提高，现在已经用得不多了。而不补燃调节又分为减温器调节和蒸汽旁路调节两类，由于种种原因，减温器调节法无法实现高调节性[3～4]。
作者借鉴电站锅炉蒸汽温度的调节方式[5]，在2001年设计中国石油化工股份有限公司巴陵分公司烯烃厂1.05Mt/a ARGG 装置余热锅炉时，首先采用了蒸汽旁路调节法(简要流程见图3)，获得了用户的好评。以后又相继在大庆炼化1Mt/a 催化裂化装置改造，以及永坪炼油厂0.8Mt/a 催化裂化装置改造的余热锅炉中，应用和完
善了这一新型调节手段。实践证明，该调节方式具有设备简单，反应灵敏，调节比高，故障率低等优点，适应了锅炉安全运行和高调节性的要求。
该调节法设置一级过热器蒸汽旁路管，部分饱和蒸汽走旁路，直接进入二级过热器入口。锅炉运行时，通过调节旁路蒸汽量来改变一级过热器的利用效率，从而达到改变过热器整体换热效果、保证出口蒸汽温度的目的。
图3 蒸汽旁路调节法流程示意
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34—第8期 谭 忻等.催化裂化装置高调节性余热锅炉设计浅析
3 高调节性余热锅炉设计实例及运行情况2001年，按照高调节性余热锅炉的设计思路，进行了巴陵分公司烯烃厂1.05Mt/a ARGG装置C O焚烧炉和余热锅炉的设计工作。该锅炉从2001年8月投产后安全运行至今，各项技术措施收到了很好的实际效果，平稳运行带来的效益非常可观，充分体现了高调节性余热锅炉技术的优越性。
3.1 设计情况概述
设计之初，了解到该厂装置单一，蒸汽系统缺乏备用汽源，如果余热锅炉出现问题，则需要从电厂购买大量中压蒸汽，很不经济，因此要求余热锅炉稳定性强。另一方面，该ARGG装置原料生焦率和进料量变化都很大，带来产汽系统操作中的波动比较大，容易引发余热锅炉故障，威胁余热锅炉的稳定运行。在此分析基础上，形成了有针对性的设计方案，有效加强余热锅炉的可靠性和灵活性。
3.1.1 C O焚烧炉和余热锅炉基本参数的确定
该装置采用不完全再生方式，烟气中C O含量在0～6%左右，余热锅炉型式为C O焚烧炉+余热锅炉,C O焚烧炉进气量130dam3/h，利用补燃瓦斯将烟气中的C O引燃后释放化学能，烟气温度达到900℃左右，流量153dam3/h，进入余热锅炉产生中压过热蒸汽。余热锅炉设置水保护段、一级过热段、二级过热段、蒸发段和省煤段。余热锅炉自产中压蒸汽47t/h，同时过热装置产饱和蒸汽21t/h。
3.1.2 优化C O焚烧炉结构和性能保证焚烧效果
在C O焚烧炉中设置旋流装置，提高混合效率，促进C O燃烧和火焰传播，缩短停留时间。经用户组织有关部门标定，证实停留时间达到0.86 s的先进水平，从而加大了对多工况的适应性，避免了尾燃事故的发生。
3.1.3 解决省煤器露点腐蚀问题
在余热锅炉汽水流程中设置给水加热器，利用省煤器出口热水加热给水到高于露点温度的130℃，解决了省煤器的露点腐蚀问题。该炉使用至今，没有发生过省煤器漏水事故，装置检修时停炉查看，省煤器管束完好无损。
3.1.4 采用蒸汽旁路调节法保证汽量波动时的过热蒸汽温度
蒸汽温度控制采用蒸汽旁路调节法，让一部分饱和蒸汽绕过一级过热器，直接进入二级过热器过热，另一部分饱和汽按照一级过热器→二级过热器的流程进行过热。运行情况反映，该调节法对蒸汽量波动较大的场合适应性很强。
3.2 运行情况总结
3.2.1 高调节性余热锅炉适用于不同原油及不同操作工况
该厂加工原油以大庆原油为主，海洋油为辅，兼顾部分进口原油，油品之间性质差别很大。由于进口原油的残炭高，生焦倾向大，油品的变化直接导致烟气量及C O含量变化，也直接影响锅炉产汽量变化。余热锅炉对各种工况都有很好的适应能力，体现了高调节性的特点。
3.2.2 余热锅炉所产蒸汽质量合格外购汽量减至最低
余热锅炉的蒸汽温度调节系统能保证气压机入口温度在450℃左右，流量为65t/h左右，蒸汽数量和品质能够满足气压机的运行需要，使外购汽量减少到每月10kt以下(主要用于外引管道的暖管)，对工厂的节能降耗工作起着极为重要的作用。usb token
3.2.3 余热锅炉抗事故能力强
余热锅炉工况适应范围宽，操作弹性大，在操作出现大幅度波动的情况下仍然可以维持运行。2002年7月一台补燃风机因电网波动发生闪停，但余热锅炉仍能保持正常生产，赢得时间及时恢复，避免了事故的发生。
3.3 效益测算
余热锅炉运行第一年，已累计自产中压蒸汽293650t，按65RM B/t元计算，可以为工厂节约成本1909×104RM B。此外，余热锅炉还过热催化产饱和蒸汽209628t，节约成本1363×104 RM B。
参考文献
封盾
1 马伯文，曾 洪，侯晓明等.催化裂化装置技术问答.北京：中国石化出版社,1993.114
2 岑可法，樊建人，池作和等.锅炉和热交换器的积灰、结渣、磨损和腐蚀的防止原理与计算.北京：科学出版社,1994.378
3 宋汉武.蒸汽锅炉减温器.重庆：科学技术文献出版社重庆分社,1987.59
4 宋汉武.蒸汽锅炉减温器.重庆：科学技术文献出版社重庆分社,1987.90
5 宋贵良，张炳煌，金志浩等.锅炉计算手册.沈阳：辽宁科学技术出版社,1995.560
(编辑 苏德中)
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—炼 油 技 术 与 工 程 2004年第34卷
ANALYSIS OF HIGH2FL EXIB L E WASTE HEAT BOI L ER DESIGN
IN FCC UNIT
T an X in,Liu Shangge
Luoyang Petrochemical Engineering Corporation,SINOPEC(Luoyang,Henan471003)
Abstract The key regulating role of waste heat boiler as a main equipment of FCC unit in the system is ex2 pounded.Features and running of the high flexible waste heat boiler have been analyzed as well.
K eyw ords catalytic cracking unit,waste heat boiler,steam,dew point corrosion
国外动态
改造柴油加氢处理装置发热板
电热丝绕线机生产超低硫柴油的Is oTherming技术
美国过程动力学公司推出低费用改造柴油加氢处理装置的技术———生产超低硫柴油的Is oTherming。
该技术已于2003年4月成功应用于G iant工业公司G allups炼油厂0.18Mt/a柴油加氢装置改造。装置进料为直馏(SR)柴油、催化裂化轻循环油(LC O)和焦化轻瓦斯油(LCG O)的50/25/20混合油，其总硫和碱性氮质量分数分别为1.17%和148μg/g,50%馏出点为374℃。装置改造后生产含硫小于8μg/g的柴油。
采用Is oTherming技术改造后使用新一代的Ni/M o催化剂。Is oTherming技术的优点在于：无需增设加工设备，就能保证催化剂有良好的液体分布和良好的传热环境；由于采用液体循环，整个反应器的温升大大降低，可在接近等温条件下操作。
在柴油加氢处理改造中,Is oTherming段增设在较高压力下操作的预处理单元，可减少有机氮和饱和二苯并噻吩及其他芳烃。采用Is oTherming技术改造，使原有装置改动工作量很少。Is oTherming技术改造的总费用为常规改造的60%。
(钱伯章摘译自NPRA AM-04-16)
新异构化工艺Hex orb提高汽油抗爆性
Axens公司的新异构化工艺Hex orb，可使汽油的RON 高于90。通过分离工艺与反应部分的结合直链烷烃全部转化。该方法已获得专利权。当原料的C5/C6为0.65时，据称生产出的异构化油的RON超过
90(通常为91～92)。
微机消谐器
该工艺将环状分子筛吸附系统与下游的脱异己烷塔相结合，将未处理的异构化油从分子筛部分分离，并加入异构化油塔顶馏出馏分，该组分中异戊烷和22甲基丁烷含量高且辛烷低的甲基戊烯含量少。该工艺在分子筛系统中利用了脱附液。避免了环烷烃抑制催化剂的活性。该方法也将C7全部氢化裂解。
(吴芳青摘译自Hydrocarbon Processing,2004-07-21)
新催化剂工艺改进加氢裂化
Criterion催化剂技术公司和Z eolyst国际公司开发出新的加氢裂化催化剂。加氢裂化这一重要工艺所独具的适应性可为炼油厂带来利润，无需巨额投资即可提高硫含量接近于零的运输燃料产量。
Z23723裂化催化剂的开发是为了满足对低硫汽油的需求，该催化剂属中间馏分，具选择性。这一催化剂利用超稳Y2沸石，该沸石以其更高的选择性和脱硫活性可提高加氢活性。据称其促进了单环芳烃向中间馏分的转变。
新催化剂为三叶草形，可减少扩散途径，并使压力降减小。该设计可促进与所有活性中心充分接触，提高了催化剂的活性。
HDPE多孔加筋缠绕波纹管由于该三叶草形催化剂密度更小，可使反应器重量减少10%。据称该催化剂的新形态使其具有高的抗碎强度和耐磨耗性。
(吴芳青摘译自Hydrocarbon Processing,2004-07-21)
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第8期 谭 忻等.催化裂化装置高调节性余热锅炉设计浅析
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