蒸汽过热器板式冷却器 过热不了

　　烟气冷却器在催化裂化装置中的应用静设备石油化工设备技术,8001,22(2)?4?Petro—ChemicalEquipmentTechnology 烟气冷却器在催化裂化装置中的应用 (中国石化集团北京设计院,北京100011)摘要:在催化裂化装置(尤其是重油催化裂化)中,从第二再生器出来的烟气虽熊经 过蒸汽过热器取 热,与从再生器出来的烟气混合后,温度仍然较高,仍有发生二次燃烧的危险. 与蒸汽过热器串联一台烟 气冷却器,不仅解班了上述问题,还充分利用了烟气多余的热量. 关蕾词催化裂化;再生器;二吹燃烧;烟气冷却器 中圈分类号;TE965 文献标识码:B 文章编号:1006—8805(8001)08—0004—08 前言催化裂化装置长周期,安全,平稳运行,直接 关系到企业的经济效益.节约能源,降低能耗, 大限度地回收烟气中的能量,显得格外重要.几个 炼油催化裂化装置运行的实践表明,增设烟气 冷却器是必要的,也是可行的. 工艺流程分析为防止再生器(以下简称.一再)和第二 再生器(以下简称二再)的烟气混合后发生二次 燃烧,在二再烟气管道上设置了过热饱和蒸汽过 热器进行取热,取热后,与一再烟气混合后经三级 旋风分离器,再进入烟气轮机.由于受蒸汽过热器 换热面积的限制和工艺条件的变化,二再烟气通 过蒸汽过热器后,温度仍然很高,与一再烟气混合 后,仍然容易引起二次燃烧,以至烧坏三旋.从运 行实践来看,仅用一台蒸汽过热器,既要调节控制 烟气不超温,又要保证过热蒸汽的温度是很难实 为了解决这个问题,在现有基础上再串联一台烟气冷却器.这样,蒸汽过热器主要过热装置内 油浆蒸汽发生器,外取热器等发生的饱和蒸汽,为 保证过热蒸汽温度可调节蒸汽过热器烟道旁路上 的阀门,以调节烟气量.烟气冷却器主要用锅炉水 来冷却,通过调节烟道旁路上的阀门来控制烟气 温度.当工艺条件和工艺参数发生变化时,产生的 蒸汽量也随之改变.如果蒸汽量增加,蒸汽过热器 过热不了,放掉就白白浪费了,此时就可以充分利 用烟气冷却器换热面积较多的潜力,用一部分面 积过热多出来的那部分饱和蒸汽.这样一来,过热 器换热面积不够的问题得到了解决,同时烟气温 度也得到了很好的控制.增加烟气冷却器后的工 艺流程如图1 所示. 烟机 增加烟气冷却器后的工艺流程福建炼油化工有限1500kt/a 重油催化 裂化装置,原只有一台蒸汽过热器,在保证过热蒸 汽420情况下,能过热35t/h 饱和蒸汽,烟气温 度由720降到530左右,出口烟气温度过高. 经过改造,在蒸汽过热器后串联一台烟气冷却器, 烟气温度由530降到380左右.后由于工艺条 件和参数的变化,产生饱和蒸汽正常量为30～ 53t/h,量达到60t/h,而现有的蒸汽过热器, 只能过热35t/h 左右饱和蒸汽,其余的无法过热. 可见增设烟气冷却器后,将其下部改为过热饱和 蒸汽,保留上部用饱和水取热产生饱和蒸汽.这样 既保证了烟气不超温,又合理利用了能源. 收穑日期{2000-10-10 作者简升{李杰(1967 一),女,黑龙江人,工程师1988 业于扬州工学院供热与通风专业.现在中国石化集团北京设计院设备室从事热工设备的设计工作. 第22 结构和特点烟气冷却器为一圆形立式二类压力容器,主 要由盘管,内套筒,隔板及壳体组成饱和水走管 程,烟气走壳程.烟气冷却器分为上,下两段,两段 结构基本相同,上,下两段为申联其结构示意如 烟气冷却器结掏示意图套筒 套筒 三)壳体直径3O00mm,总高度13O00mm,筒体 长10050ram,壳体材质为2OR,厚度为18ram,内 衬1OOmm厚的隔热耐磨衬里. 盘管布置在外壳与内套筒之间,垂直安装,共 分为八组,上段四组,下段四组.盘管采用钉头管, 材质为Cr5Mo,管径为114mm,钉头为圆钢 12ram,材质为1Crl3. 内套筒直径为1730mm,壁厚为5ram,材质 为1Cr18NigTi,内套筒实质为烟气的导流筒,分 为上内套筒和下内套筒两部分,上,下内套筒内各 由一隔板将其分为两部分,同时,在上,下内套筒 的底部或顶部也设有隔板,把内套筒分为三个腔, 其中上,下内套筒有一倒是相同的.内套筒壁上有 两排开口设在一侧隔板的两端,分别沿隔板对称 布置在内套筒外,两排开口中间也设有一隔板在 内套筒和外壳衬里之间,用于阻隔烟气,使烟气旋 转进入盘管区,横向 中刷盘管.另外,由于内套筒及外面的隔板受高温后膨胀,为此隔板和衬里内 壁之间要保持17~20mm的距离,但为了防止此 处漏烟气,需塞上硅酸铝耐火纤维,并用高温粘合 剂粘牢,防止被烟气吹掉. 3.1 蝈气走向 烟气在外壳与内套筒之间流动,并通过盘管 换热.烟气入口在冷却器底部,出口在上部侧面. 烟气从冷却器底部先进入下内套,但只进入下内 套隔板一侧腔,另一侧腔底部有隔板封死,烟气进 不去.此侧腔上部也有隔板封住,另外内套筒与衬 里之间不仅有竖向隔板,而且还有一圈横向隔板, 因此烟气只能通过套筒壁上的开口流向盘管,由 于有隔板,只能横向冲刷,绕盘管一周经另一侧内 套筒壁开口进入下内套另一侧腔,然后流向上内 套一侧腔,烟气走向与下内套相同,沿盘管反向转 周,进入上内套另一侧腔然后经出口出去.这样,烟气在冷却器内旋转两周,与垂直安装的盘管 横向冲刷换热. 32 饱和水走向 每路的饱和水进,出口都集中在冷却器中部, 也就是说上段盘管的进,出口在盘管的下部,下段 盘管的进,出口在盘管的上部,进口与进口相对, 出口与出口相对,进,出口成90~C 布置.饱和水从 进口进去,吸收烟气中热量,产生汽水混合物,从 出口出去,这样上段盘管或下段盘管中相邻两组 饱和水的走向是不同的,但上,下两段盘管中,都 有两组盘管饱和水的走向与烟气走向相同,有两 组走向与烟气走向相反. 3.3 主要特点 a)烟气为横向冲刷换热,传热系统较纵向高, 增加了换热能力. b)灵活性大,盘管走汽,走水均可.由于盘管 分上下两段,每段有独立的四组盘管,当饱和蒸汽 量大时,就可用下段(高温段)的两组或四组盘管 过热蒸汽,其余的盘管仍走锅炉水冷却烟气. c)在烟气冷却器内部增加导流筒,除起到烟 气导流的作用,更主要是减小了烟气横向冲刷的 面积,因此,当烟气量一定,面积减小,势必增大烟 气的流速,从而提高了换热效率. 热力工况分析烟气冷却器采用蛇形盘管,当往垂直的蛇形 盘管中充水时,未将管内空气排净或者冲水的水 流速度小,都可能产生由于蒸汽栓塞而使水流动 停滞,使盘管受热不均,导致盘管胀粗或爆管事故 的发生因此,必须满足有水流动的蛇形盘管的流 动阻力大于蛇形盘管进口和出口之间水柱和空气 柱的重量差,才能避免.即: rn,2 三nh(p,--pq)g (下转4 很强的适应性.在复杂的情况下也能达到良好的密封效果. 储罐在操作过程中由于诸多因素的影响,浮 顶往往会产生漂移现象.尽管在浮顶上设有导向 装置,但是漂移现象仍然不可避免.滚轮骨架密封 在控制浮顶漂移方面有独到之处.在滚轮骨架密 封支承架的一端装有两个弹簧,一个弹簧将滚轮 顶向罐壁,此即为密封圈的密封力,一般为35ON/ m,变形量土100ram当浮顶发生漂移,密封圈弹 簧变形量超过80ram时,开始触及到防飘移弹 簧.这个弹簧的弹力开始时约为1Z00N/m,随着 漂移量增大,使浮顶在罐内始终保持在中心位置. 4,2 密封力大,摩擦力小 为了提高密封效果,一个有效措施就是提高 密封圈的密封力.但是提高密封力的同时,增大了 密封圈与罐壁之间的摩擦力和浮顶在升降过程中 卡死的可能性.滚轮骨架密封依靠端部的滚轮在 罐壁上行走,与其它形式的密封在罐壁上的滑动 相比,摩擦力要小得多,浮顶升降的灵活性也大得 多,不会发生浮顶在升降过程中的卡死现象. 4.3 多功能组合 滚轮骨架密封不需要增加任何构件,就是一 套很好的双重密封装置. 当储存含蜡原油且温度较低时,原油中的蜡 组分将结晶析出凝结在罐壁上,为了不影响浮顶 升降和密封效果,需要把凝结在罐壁上的结晶蜡 刮下来.但刮蜡机构在使用中问题很多,长期得不 到解决,其中关键的问题是刮蜡机构与罐壁之 问的距离在动态下难以控制,很多浮顶事故都是 由此而来.现将刮蜡机构安装在滚轮骨架上,就可 以很容易地控制动态下刮蜡机构与罐壁之间的距 离,达到很好的刮蜡效果 另外滚轮骨架密封的上密封胶带可兼做防雨 水挡板,其效果也十分理想. 浮顶油罐损耗的主要途径是浮顶与罐壁间存在的环形空间,而作为掩蔽该空间的密封装置是 浮顶油罐减少损耗的一个重要部件.该部件的效 率是浮顶油罐损耗大小的关键因素,因此在应用 中应选择密封性能好,对罐体变形适用性强,安装 维护简便的密封结构.二次密封被认为是当前国 内外浮顶油罐中的一种密封形式,国内也在 不断的推广应用,而国内的滚轮骨架密封在其结 构及经济上的优点也将会逐渐被人们所认识 参考资料: 化工设备设计垒书大型储罐设计[M],科学技术出版社,19B7 油品储运设计手册(上册)[M].北京:石油工业出版社,1997 空气的密度kg/m.暑#——蛇形管的总阻力系数{ ^——管件的高度,m; ——蛇形管的下降管行程数} g——重力加速度,g 一9.81m/s.. 从上式可以看出,蛇形盘管进口水流速度与 蛇形盘管下降行程数和盘管的高度有关.当水流 速度一定,应减小上述两个参数,因此,首先考虑 把盘管分为上,下两段,减小盘管高度.其次,把每 段的盘管分为四组,这样每一组的管程数可以减少.如果盘管用来过热蒸汽时,可以把下段四组 盘管中任意两组的进出13 在壳体外用法兰连接, 变为两组.这样布置盘管既有利于工况调节,同时 又避免了事故的发生. 结束语通过以上分析可看出,烟气冷却器在工艺上 具有可调节性,对系统具有安全保护作用,同时具 有结构紧凑,效率高,投资少等优点,因此,在福建 炼油,天津大港炼油,广州石油化工总的催 化裂化装置中陆续得到了应用. 参考文献 黄承撼.锅炉水动力学及锝内传热[M].北京:机械工业出版杜,1984

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