尚慶峰，朱曉波，段永朋，李政峰，尹彥國

(中國石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008)

設(shè)備與自控

水熱媒空氣預(yù)熱器在大型煉化企業(yè)動(dòng)力鍋爐上的應(yīng)用

尚慶峰，朱曉波，段永朋，李政峰，尹彥國

(中國石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008)

大型煉化企業(yè)的動(dòng)力鍋爐通常用于蒸汽調(diào)峰，其負(fù)荷受制于主體裝置的負(fù)荷，一般波動(dòng)較大，因而其排煙溫度也會(huì)有所波動(dòng)。采用水熱媒空氣預(yù)熱器可以方便地控制排煙溫度，在確保低溫側(cè)不發(fā)生露點(diǎn)腐蝕的前提下，盡量降低排煙溫度，節(jié)能降耗。

水熱媒；動(dòng)力鍋爐；排煙溫度；節(jié)能；露點(diǎn) 腐蝕

某大型煉廠動(dòng)力站配置3臺(tái)130t·h-1中溫中壓鍋爐，在全廠未開工時(shí)，作為全廠吹掃蒸汽和開工蒸汽來源，一般維持高負(fù)荷或接近滿負(fù)荷運(yùn)行，而當(dāng)350萬t·a-1重油催化裂化裝置滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，該裝置每h可產(chǎn)出450t中壓蒸汽，基本可以滿足全廠其他裝置中壓蒸汽用量，這樣動(dòng)力鍋爐就成為備用蒸汽來源，長期處于其額定負(fù)荷30%左右的低負(fù)荷運(yùn)行；當(dāng)催化降低產(chǎn)汽量時(shí)，其負(fù)荷相應(yīng)提高。在高負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，鍋爐排煙溫度一般在150～160℃，在30%或更低負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，排煙溫度一般在100～110℃左右，而根據(jù)測(cè)算，其煙氣的露點(diǎn)溫度為120℃，這表明在低負(fù)荷下運(yùn)行不可避免地會(huì)造成露點(diǎn)腐蝕，運(yùn)行結(jié)果也表明，露點(diǎn)腐蝕嚴(yán)重，如2號(hào)動(dòng)力鍋爐在40t·h-1左右負(fù)荷下連續(xù)運(yùn)行108d后因?yàn)槁饵c(diǎn)腐蝕已經(jīng)無法維持正常運(yùn)行。為解決這一難題，我們將空氣預(yù)熱器改造為水熱媒空氣預(yù)熱器。

1 水熱媒簡介

1.1 水熱媒基本原理及特點(diǎn)

水熱媒空氣預(yù)熱器一般由煙氣換熱器、空氣換熱器、相應(yīng)除氧水循環(huán)管路、循環(huán)水泵（有的不設(shè)）等構(gòu)成。基本思路是將煙氣換熱器與空氣換熱器隔離，以水為媒介將煙氣的熱量傳遞給需要預(yù)熱的空氣，運(yùn)用了水的傳熱系數(shù)大大高于空氣和煙氣的換熱系數(shù)的基本原理，通過控制進(jìn)入煙氣換熱的水溫保證煙氣換熱器壁溫始終大于露點(diǎn)溫度。

1.2 水熱媒的幾種應(yīng)用形式

目前應(yīng)用的水熱媒空氣預(yù)熱器大致可以分為2類，一是閉路循環(huán)系統(tǒng)，一是開路循環(huán)系統(tǒng)。閉路循環(huán)系統(tǒng)類似于以水為儲(chǔ)熱工質(zhì)的回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，是通過循環(huán)水泵將系統(tǒng)中的除氧水在煙氣換熱器與空氣換熱器之間不斷循環(huán)實(shí)現(xiàn)煙氣與空氣熱量交換。它通過調(diào)節(jié)進(jìn)入空氣換熱器中的除氧水量來控制進(jìn)入煙氣換熱器中的除氧水溫度，保證煙氣換熱器入口溫度始終大于露點(diǎn)溫度。

開路循環(huán)基本原理與閉路循環(huán)相似，不同之處是開路循環(huán)直接利用了鍋爐給水作為傳熱工質(zhì)。鍋爐給水首先進(jìn)入空氣換熱器，加熱空氣后再進(jìn)入煙氣換熱器吸收煙氣余熱，然后進(jìn)入鍋爐本體省煤器。這種流程通常適用于鍋爐給水通過高壓加熱器后溫度較高（至少大于煙氣的露點(diǎn)溫度）的工況。這一流程與閉路循環(huán)模式相比最大的優(yōu)勢(shì)就是節(jié)約了2臺(tái)循環(huán)水泵，簡化了操作流程，節(jié)約了電能。操作要點(diǎn)也是通過空氣換熱器旁路調(diào)整進(jìn)入煙氣換熱器的水溫，保證進(jìn)入煙氣換熱器的水溫始終大于煙氣露點(diǎn)。

當(dāng)煙氣經(jīng)過省煤器后溫度較高，而鍋爐給水溫度較低時(shí)，也可以選擇另一種開路循環(huán)模式，流程簡述為：經(jīng)過煙氣加熱的一路鍋爐給水抽出加熱溫度較低的鍋爐給水→下級(jí)煙氣換熱器→上級(jí)煙氣換熱器→空氣換熱器→與溫度較低的鍋爐給水換熱→鍋爐省煤器?？刂埔c(diǎn)是控制進(jìn)入下級(jí)煙氣換熱器的水溫。

2 水熱媒運(yùn)行情況分析

某大型煉廠動(dòng)力站鍋爐將管式空氣預(yù)熱器改造為水熱媒空氣預(yù)熱器，選擇的是開路式循環(huán)模式，自改造完成投入運(yùn)行以來，各項(xiàng)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)均達(dá)到了預(yù)想的安全經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。表1和表2分別是在鍋爐高負(fù)荷和低負(fù)荷2種工況下，收集的水熱媒空氣預(yù)熱器實(shí)際運(yùn)行參數(shù)和原管式空氣預(yù)熱器運(yùn)行參數(shù)。

表1 鍋爐120t·h-1負(fù)荷下水熱媒空氣預(yù)熱器與原管式換熱器運(yùn)行參數(shù)的比較

表2 鍋爐38t·h-1負(fù)荷下水熱媒空氣預(yù)熱器與原管式換熱器運(yùn)行參數(shù)的比較

從鍋爐高負(fù)荷工況下空氣預(yù)熱器相關(guān)運(yùn)行參數(shù)可以看出，管式空氣預(yù)熱器排煙溫度高于煙氣露點(diǎn)溫度，但是因?yàn)槿肟趥?cè)的空氣溫度較低，可以推算，在空氣預(yù)熱器最下層與空氣交匯處的局部冷區(qū)，管壁溫度t=（36+148）/2=92℃，仍然會(huì)發(fā)生露點(diǎn)腐蝕。而水熱媒空氣預(yù)熱器盡管排煙溫度只有130℃，但是因?yàn)檫M(jìn)水溫度達(dá)到了128℃，管壁溫度仍然大于煙氣露點(diǎn)溫度，所以不會(huì)發(fā)生露點(diǎn)腐蝕。

而在低負(fù)荷工況下，管式空氣預(yù)熱器排煙溫度大大低于露點(diǎn)溫度，露點(diǎn)腐蝕嚴(yán)重，鍋爐僅僅堅(jiān)持了3個(gè)多月就無法維持正常運(yùn)行，而且因?yàn)橹伎諝鉁囟容^低，不完全燃燒增加，出現(xiàn)大量積灰。盡管排煙損失較水熱媒空氣預(yù)熱器小，但是燃料不完全燃燒熱損失明顯增加。而水熱媒空氣預(yù)熱器仍能將排煙溫度控制在煙氣露點(diǎn)溫度以上，有效避免了露點(diǎn)腐蝕，保證了設(shè)備長周期運(yùn)行。

3 結(jié)語

水熱媒空氣預(yù)熱器能夠適應(yīng)不同負(fù)荷工況，在有效避免低溫段露點(diǎn)腐蝕的前提下，控制排煙溫度，節(jié)能降耗，對(duì)大型煉廠的動(dòng)力調(diào)峰鍋爐，是個(gè)很好的選擇。

Application of Heat Medium Water Air Preheater in Power Boilers of Refinery

SHANG Qing-feng, ZHU Xiao-bo, DUAN Yong-peng, LI Zheng-feng, YIN Yan-guo
(Guangxi Petrochemical Company, CNPC, Qinzhou 535008, China)

TK 22

B

1671-9905(2014)05-0060-02

2014-03-13