脉冲吹灰器在催化裂化装置余热锅炉上的应用
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摘 要：介绍了脉冲吹灰器的工作原理及其在催化裂化余热锅炉的应用情况，应用结果表明，可以明显降低余热锅炉的排烟温度，增加自产蒸汽量，有效提高了余热锅炉的传热效率和过热能力，节能效果显著，并对吹灰器使用过程中存在的部分问题提出了建议。
催化裂化装置的余热锅炉，是炼油厂的重要节能设备，其运行优劣对全厂能耗影响较大。余热锅炉利用高温再生烟气的余热来生产饱和蒸汽和过热蒸汽，有十分显著地节能效果，但是在运行过程中，由于烟气中携带的大量催化剂细粉沉积在换热管壁上，造成传热效率降低、排烟温度升高，影响了余热锅炉的节能效果。脉冲吹灰器作为一种新式吹灰技术，因其自动化程度高，吹灰效果明显，维护工作量小等优点，应用越来越广泛。
一、余热锅炉及其运行情况
山东石大科技集团胜华炼油厂两段提升管催化裂化装置配套余热锅炉为火管式余热锅炉，总体结构由过热器、蒸发段组成。过热器采用蛇形管顺列布置，烟气横向逆流冲刷受热面，设计产汽量为7 t/h。蒸发段由竖立的炉管连接，采用自然循环方式，设计产汽量为5t/h。来自催化裂化装置的再生烟气可直接通往烟囱放空，也可依序进入余热锅炉的入口烟道、过热器、蒸发段、和出口烟道，温度降低后至烟囱放空。来自除氧器的温度为80℃的除氧水经水泵升压至2.0MPa，然后分为三路，一路进余热锅炉蒸发段上锅筒，一路进外取热器汽包，另一路进油浆蒸汽发生器的汽包，所产饱和蒸汽全部进入余热锅炉过热器，蒸汽过热后送至蒸汽总管。
长期以来，余热锅炉炉管堵塞严重，运行效率较低，随着装置加工量的增加，过热器逐渐超负荷运行，其安全阀易超压起跳，成为装置的瓶颈。因此与2010年对余热锅炉进行了技术改造，经设计单位重新核算后，将余热锅炉过热器和蒸发段加大后进行整体更换，过热器管排数增加1排，高度增加2排，蒸发段烟管数量不变，长度由7米增加到8米，其它外型尺寸不变。改造投产两个月后，其主要运行参数变化情况见图1a、图1b，改造前后主要运行参数对比见表1。
运行结果表明，改造后过热段超负荷得到有效解决。但是，也存在下列问题：
1.设计排烟温度为≤240℃，改造后均值为327℃，最高为398℃，远大于设计指标。
2.蒸发段设计产汽量为5t/h，改造后均值为2.9 t/h，最低为2.1 t/h，开工初期为3.9 t/h，1个月后产汽量降低了1.8 t/h。
3.改造后过热段出口温度相对稳定，而排烟温度明显上升，表明蒸发段炉管积灰情况明显。
因此于2011年4月检修期间对余热锅炉增设了GZ系列三高型脉冲吹灰器，实际应用表明该措施效果明显。
二、脉冲吹灰器的工作原理
脉冲燃气吹灰又叫激波吹灰，其关键技术是通过制造可控制的爆燃产生强度可控的激波。一定量的乙炔或炼厂干气等气体燃料和空气或氧气以适当的比例形成能够产生爆燃的混合气体，该气体充满混合器和其下游的管道及激波发生器罐体。利用点火模块点燃该混合气体产生爆燃，爆燃火焰通过火焰导管迅速传至激波发生器中，点燃激波发生器中的混合可燃气体产生强烈的爆燃，使发生器罐体中的压力骤然升高，形成瞬时高压并产生压缩波，聚集的压缩波在具有特殊内部结构的激波发生器中得到加强和调剂，并在定向出口处形成所需形状和强度的激波，激波作用在积灰层，在积灰层内产生反射和折射并在积灰基底的结合面发生反射，加强的反射波使积灰和基底之间产生剪力，造成积灰脱落，最后灰尘被烟气流卷裹带走，达到除灰的目的。
三、改造方案
经与余热锅炉设计单位研究， 决定在该锅炉上开口安装 GZ系列三高型脉冲吹灰器。共安装3个脉冲吹灰器，其中2个位于蒸发段下部，1个位于蒸发段上部。空气气源使用氧气或压缩空气， 由一根DN25的管道送至吹灰系统的主发生器。可燃气气源使用乙炔或炼厂干气， 也通过一根DN25的管道送至吹灰系统的主发生器。吹灰器的控制柜安装在中控室内，带有全自动吹灰控制系统，自动吹扫、混合、点火爆燃，它能按设定的工作程序完成锅炉的吹灰工作。一般每天吹灰两次，若锅炉积灰较严重则每天吹灰三次。吹灰时只需开关电源和按下总按钮，吹灰器即按照设置依次运行，整个过程约用时15min，也可单独对某一个进行吹灰。
四、效果分析
脉冲吹灰器经调试后正式投用，投用后至今余热锅炉总体运行比较平稳，投用后1个月的主要运行参数见表2，可以看出，锅炉排烟温度为238℃，下降89℃，锅炉自产饱和蒸汽3.9t/h，增加1t/h，说明余热锅炉热效率提高，节能能力增强，过热段出口温度下降21℃，说明锅炉过热能力亦有所加强。两次检修后锅炉运行情况对比表明，GZ系列三高型脉冲吹灰器清灰效果较好，达到预期要求。
五、结论及建议
使用脉冲吹灰器吹灰效果明显，能有效提高余热锅炉的传热效率和过热能力，节能效果明显提高；同时，由于排烟温度下降，减少了对大气的废热污染。但是也存在一些问题需要改进，现对使用吹灰器后的情况总结如下：
1.增加吹灰器后排烟温度基本维持在240℃左右，相比2010年同期排烟温度明显下降，温度波动比较平稳，锅炉效率明显增加。
2.锅炉自产蒸汽设计值为5t/h，目前为3.9t/h，与设计值仍有差距，需在今后运行过程中，进一步优化锅炉操作，提高锅炉效率。
3.利用装置自产的干气作燃料，压缩空气作为氧化剂，虽然没有乙炔和氧气的使用效果优良，但运行费用低廉，建议使用。
4.2012年4月检修时发现蒸发段下管板上及余热炉筒体均有吹灰器入口处的部分衬里出现脱落现象，建议对脱落部位更换为强度更高的衬里，同时，在保证排烟温度不超出指标的情况下尽量降低吹灰频次。
参考文献
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