燃气脉冲吹灰技术在催化裂化装置余热锅炉上的应用

燃气脉冲吹灰技术在催化裂化装置余热锅炉上的应用

　燃气脉冲吹灰技术在催化裂化装置余热锅炉上的应用沈志刚\孙绍敬2，杨宏\朴云峰1（中船重工集团公司第七研究院第七三研究所，哈尔滨150036；2.哈尔滨哈宜电站设备研究所）三研究所的积极参与合作下，哈尔滨哈宜电站设备研究所研制开发了燃气脉冲吹灰装置系列产品，并应用于吉化炼油厂催化裂化装置余热锅炉。应用结果表明，燃气脉冲吹灰装置每爆燃一个循环，余热锅炉排烟温度降低15~20锅炉蒸汽产量增加1t/h，余热利用率提篼3.4个百分点。

　　1前言锅炉受热面普遍存在积灰问题，吉化炼油厂催化裂化装置Q100/570-20-3.88/435型余热锅炉受热面积灰一直是难以解决的问题。催化裂化装置排放的烟气中含有大量催化剂细粉，集结于螺旋翅片管受热面上，形成较牢固的灰垢。该厂曾采用过蒸汽、水冲洗等多种清灰方法，效果均不佳。针对上述情况，将第七三研究所与哈尔滨哈宜电站设备研究所联合开发的燃气脉冲吹灰装置应用于吉化炼油厂催化裂化装置余热锅炉，较好地解决了积灰问题，可迅速降低排烟温度，提篼余热利用率，取得了较好的经济效益。

　　2燃气脉冲吹灰原理燃气脉冲吹灰原理较为复杂，从根本上讲，燃气脉冲吹灰是将可燃气与空气混合后点燃经爆燃、爆炸到爆轰这一化学爆炸过程所产生的高温燃气以极高的速度经特制的喷嘴射出，吹扫受热面上的积灰，使积灰层破碎脱离受热面而达到清除积灰的目的。燃气脉冲吹灰主要有以下三个方面的作用。

　　高速吹扫作用。脉冲气流以极高的速度冲击受热面管束时，对受热面管束产生强烈的冲击，致使积灰层脱落。同时在受到吹扫时，受热面管束在短时间产生较大加速度的振动，管束表面积灰层受到很大的惯性作用，从而使积灰层破裂和脱离管壁。

　　热清洗作用。混合气爆燃瞬间所产生的高温气体，其温度高达2800~3300弋。当高温气体从喷嘴喷出射向积灰层时，积灰层表面因瞬间篼温作用而被软化，粘结强度和疲劳强度降低，在高速气流吹扫下灰层破碎脱落。

　　声疲劳作用。伴随着燃气爆燃所产生的声波，其声压级在150dB以上，声波频率以低频为主。低频声波在炉内不易衰减并形成多次反射，致使积灰层产生声疲劳，进而松散、破裂并脱落。

　　燃气脉冲是以上述三个方面的综合作用来实现清除积灰的目的，其中以高速吹扫作用为主。

　　3燃气脉冲吹灰装置的安装及试运行燃气脉冲吹灰装置的布置、安装须考虑锅炉的型式、结构特点以及受热面积灰情况等因素。

　　3.1锅炉结构束节距小，管排密，且管束采用螺旋翅片管，翅片节距为7mm，翅片高度为15mm.由烟气携带的大量催化剂细粉聚结在受热面管束上，由于螺旋翅片的节距较小，为翅片间积灰提供了条件，同时也为锅炉清灰造成了极大困难。这是该型锅炉清灰条件较其它类型锅炉恶劣得多的主要因素。

　　3.2燃气脉冲吹灰装置的布置翅片管上集结的催化剂依附于翅片间，将受热面管子完全包住，局部甚至产生管间积灰搭桥现象。针对锅炉的结构型式及积灰情况，并根据脉冲究设计、开发工作。

　　喷嘴的有效作用范围，进行了燃气脉冲吹灰装置的布置，锅炉每组管束前的纵截面上各布置2个脉冲罐。由于过热器管束相对对流管束和省煤器管束数量较少，分别选择了BL1型和BI2型两种脉冲罐。

　　燃气脉冲吹灰系统的组成见，主要部件有：可燃气点火装置1套，可燃气体分配装置1套，BL1型脉冲罐及喷嘴2套，BI2型脉冲罐及喷嘴6套，程控箱1套，乙炔罐、乙炔表、阻火器5套，电磁阀等阀件若干。

　　3.3自动控制系统该吹灰装置控制系统具有全自动、半自动以及手动控制功能。全自动和半自动吹灰程序见。全自动吹灰根据可编程序控制器（PLC）内部的计数器来控制每个吹灰纵剖面的吹灰次数，如设置过热器管束部分爆燃5次，对流管束及省煤器管束部分各爆燃10次等。控制方式有控制室程序吹灰方式和就地吹灰方式两种。安装于控制室内的程控箱上布置有控制室/就地切换开关、信号灯、程序启动按钮、强制中断程序及复位按钮等操作设备，就地吹灰方式由安装在现场的一只防爆操作柱来完成。

　　3.4试运行3.4.1目的燃气脉冲吹灰装置试运行的主要目的是：验证燃气脉冲吹灰装置、锅炉护板及其相互联接部分的安全性和可靠性；观察燃气脉冲爆燃后受热面积灰层的清除效果，以确定每次循环中每组脉冲罐的爆燃次数。

　　3.4.2基本参数可燃气采用乙炔气，由5个乙炔气瓶并联组成乙炔气源。助燃空气采用锅炉仪表风。其主要参数如下。

　　10m3/h；压缩空气压力，0.002 ~0.01MPa；空气流量，约100m3/h；喷嘴处声压级，大于150dB；脉冲3.4.3运行前后锅炉性能参数比较试运行时，设置过热器爆燃5次，对流管束及省煤器各爆燃10次为一个循环。表1列出了燃气脉冲吹灰装置一个循环爆燃后，余热锅炉有关性能参数的对比情况。

　　表1锅炉性能参数项目过热蒸汽温度/丈蒸汽产量/t*h，排烟温度/X余热利用率/%计算值运行前运行后4运行安全性分析由于燃气脉冲吹灰装置所使用的乙炔气体属于易燃易爆气体，其安全性受到普遍重视。该系统的安全性由下列因素保证。

　　可燃气点火装置和乙炔瓶设有两处防止回火的装置。

　　若因点火器故障点不着火时，由于压缩空气系统为长开状态，乙炔气随压缩空气进人炉内，随烟气流出，不会在燃气脉冲吹灰装置和炉内积存。

　　当乙炔气体占空气百分比大于乙炔气体爆炸极限上限时，点火后成为火焰，不再发生爆炸。

　　此时关闭乙炔气瓶阀门即可。

　　在环境有要求时，就地控制箱可采用防爆柱。

　　S效益分析该余热锅炉排烟温度每降低18锅炉蒸汽产量随之增加约1t/h.按每吨蒸汽120元、锅炉一年运行180d计算，每年可创造经济效益51.8万元。该燃气脉冲吹灰装置投资20余万元，由此可见，锅炉运行不足90d即可完全收回成本。

　　鉴于该催化裂化装置再生烟气中含有大量催化剂细粉，余热锅炉积灰严重，为此设定燃气脉冲吹灰装置每2d运行一个循环，20d换一次乙炔气瓶，每瓶乙炔按80元计算，一年运行成本仅为3600元由于燃气脉冲吹灰装置除灰效果明显，可以在短期内收回成本，并节省运行费用。

　　表24种除灰技术性能的比较项目投资。大大小。较大除灰效果差较好好除灰范围受限制不受限制除灰时间长短运行费用大小可靠性差较好好在线除灰可以不可以可以副作用磨损管壁严重磨损管壁腐蚀管壁对受热面有一定冲击6与其它除灰技术性能的比较燃气脉冲吹灰装置与蒸汽、钢球及水冲洗等除灰技术相比较，具有十分明显的优点，见表2. 7应用效果及结论燃气脉冲吹灰装置应用于吉化炼油厂催化裂化装置Q100/570-20-3.88/435型余热锅炉，获得成功。该余热锅炉在试运行燃气脉冲吹灰装置前40d刚刚完成锅炉大修，受热面积灰情况尚不严重。然而试运行中，吹灰装置每爆燃一次，可从烟囱直观看到大量积灰被排出，试运行一个循环，锅炉排烟温度迅速下降15~20T，目测观察，翅片间积灰被完全清除。

　　目前，该吹灰装置已安全运行近3年，无任何故障。运行实践证明，燃气脉冲吹灰装置清灰时间短，性能可靠，操作简便、灵活；既可在线吹灰，也可停炉吹灰；吹灰效果显著，可迅速降低锅炉排烟温度15 ~20弋，锅炉蒸汽产量增加1t/h，余热利用率提高3.4个百分点，并解决了该余热锅炉多年来无法清除的积灰问题，是目前可作为催化裂化装置螺旋翅片管式余热锅炉吹灰装置的首选