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摘要：本文主要介绍在大型重油催化裂化装置中外取热器、油浆蒸汽发生器等产汽系统及催化烟气余热锅炉部分的设计思路、结构特点和实际应用情况。通过设置余热锅炉旁通烟道、余热锅炉设置过热蒸汽旁路等方式，实现了产汽系统的高调节性，充分回收利用催化裂化装置再生烟气的显热及再生器和油浆蒸汽发生器内高温位余热，降低装置的能耗；且余热锅炉不设蒸发段及汽包，简化了余热锅炉结构。
关键词：余热锅炉；高调节性；蒸发段；旁路调节
1.前言
炼厂中催化裂化装置是个热量过剩且高品位能量较多的炼油装置，近些年，随着节能活动的开展，催化装置的高温余热利用技术也日趋完善、合理。目前，主要路线为利用催化装置的再生烟气、再生器以及油浆蒸等热源发生中压蒸汽，一些炼厂的大型催化裂化装置的中压蒸汽产汽量均可超过 100 t/h，是全厂中压蒸汽的一个重要来源。
催化装置的产汽量大、产汽点多，且催化装置工况较多，随着工况的变化，产汽负荷以及烟气量都会变化，因此催化装置的产汽系统以及余热锅炉部分在设计时，需结合装置工艺的不同工况，兼顾到各个工况，具有一定的调节适应性。
2.催化装置产汽系统及余热锅炉设计内容概述
2.1产汽系统设计内容
1）装置高温热源情况
装置高温位热源由再生器外取热器、油浆蒸汽发生器以及再生器烟气提供，拟全部发生3.5MPa中压过热蒸汽。
2）产汽系统配置方案
一般产汽系统配置方案见表2.1-1。
2.2余热锅炉技术方案
1）余热锅炉设计原则：
★采用单台“Π”型纯余热锅炉型式，为节省占地以及投资、简化流程，考虑不设蒸发段；
★设置过热器高温烟道旁路，确保装置各种工况下，余热锅炉过热外来饱和蒸汽的要求，且过热蒸汽不超温；
★余热锅炉烟气侧承压满足11kPa要求，余热锅炉排烟压力满足脱硫设施要求；
★采用高性能激波吹灰器并且进行合理布置，防止受热面积灰，确保余热锅炉长周期运行性能；
★设置必要测点，纳入催化装置DCS控制系统，便于运行监测和操作；
★采用积木式模块化箱体结构，提高锅炉制造、安装质量，缩短安装周期；
★锅炉布置结构简洁，便于清灰，运行、维护、检修方便。
2）余热锅炉结构：
余热锅炉为立式、“Π”型结构，所有受热面全部为积木式模块化结构，在余热锅炉本体预留SCR脱硝反应器。高温烟气由底部进口烟道进入余热锅炉，烟气上行经过高温过热器、两级低温过热器、过渡烟道、SCR脱硝反应器，烟气下行经过高温省煤器和两级低温省煤器及出口烟道，然后排入烟气脱硫装置。
★高温段设备――高温过热器、低温过热器为内衬里型式。
★低温段设备――高温省煤器、两级低温省煤器为外保温结构。
★每个设备模块上均布置适当数量激波吹灰器。
★设置独立框架结构，每个模块通过支脚支撑在框架横梁上。
3 工艺流程简述
3.1给水系统
从中压除氧水管网来的除氧水进入余热锅炉省煤器，预热后的锅炉给水分别送至外取热器汽包、油浆蒸汽发生器产汽。
3.2装置产汽系统及余热锅炉部分
外取热器以及油浆蒸汽发生器所产中压饱和蒸汽，送至余热锅炉过热至420℃后送至装置总管。因余热锅炉不设蒸发段，因此再生器烟气热源全部用来过热外来饱和蒸汽。
装置内背压汽轮机会消耗一部分中压过热蒸汽，剩余中压过热蒸汽送至全厂中压蒸汽管网。
正常操作时，装置自耗低压蒸汽一部分来自背压汽轮机，不足部分由全厂低压蒸汽管网供汽，其中一部分低压蒸汽送至再生器烧焦罐内进行内过热至450℃左右，用作汽提和防焦蒸汽。
装置正常运行工况下，再生烟气自烟机出口经高温烟道水封罐进入余热锅炉（烟气温度约490℃ 壓力约8000Pa）高温过热段、低温过热段、脱硝段、低温过热段、省煤段，取热后的烟气温度降至约170℃后送至烟气脱硫部分。
为避免开工初期或余热锅炉故障时中压蒸汽的放空，设置减温减压器将饱和蒸汽减温减压后送入低压蒸汽管网。
装置开工期间及余热锅炉故障工况下再生烟气经旁通水封罐后的喷水降温设施减温至300℃进入烟气脱硫部分。
3.3辅助系统部分
1）加药系统
装置需要设磷酸盐自动加药装置供产汽系统用。固体磷酸盐首先在各自的溶解箱中溶解成1%～5%的药液，然后由加药装置的计量泵将药液连续均匀地加入外取热器汽包和油浆蒸汽发生器中。
2）取样系统
装置内需要设置多套取样分析设施分别对外取热器汽包、油浆蒸汽发生器、蒸汽分水器及余热锅炉处的锅炉给水、饱和蒸汽、过热蒸汽和炉水进行连续取样分析，随时监督汽、水质量及锅水中的盐浓度，以保证系统安全可靠运行。
3）锅炉排污系统
在余热锅炉区设一套锅炉排污水系统，主要由一台连续排污扩容器、一台排污冷却器、排污水泵组成。所有产汽系统共用一套排污水系统。所有连续排污水均进入连续排污扩容器进行闪蒸，闪蒸蒸汽送至低低压蒸汽管网，闪蒸后的排污水进入排污冷却器，同时向排污冷却器注入循环冷水进行冷却，最后由排污水泵升压后送入循环水回水管网作为循环水补水。
4 控制说明
4.1 汽包液位的控制
通过给水量、液位和蒸汽量三冲量调节，来保证各汽包液位在正常范围内。
4.2 过热蒸汽温度控制
余热锅炉设过热器级间喷水减温器，通过调节减温水量保证高温过热器出口蒸汽温度，同时余锅出口设减温器，确保蒸汽并网温度。
另外，余热锅炉设置低温过热段旁路，作为调节各个工况下过热蒸汽温度的调节手段。
5 结论
本文结合某炼厂200万吨/年催化装置产汽及余热锅炉系统的实际设计经验，对该系统的设计工作作了一个简要的总结，供广大同行在工程实践中参考。同时，炼油装置规模日趋大型化，大型催化装置必然伴随产生大量高温余热，对这部分高温余热进行有效利用的同时考虑如何简化工艺流程、设备布置以及节省投资都需要炼化行业科技工作者深入研究。
（作者单位：中石油华东设计院有限公司）
关键词：余热锅炉；高调节性；蒸发段；旁路调节
1.前言
炼厂中催化裂化装置是个热量过剩且高品位能量较多的炼油装置，近些年，随着节能活动的开展，催化装置的高温余热利用技术也日趋完善、合理。目前，主要路线为利用催化装置的再生烟气、再生器以及油浆蒸等热源发生中压蒸汽，一些炼厂的大型催化裂化装置的中压蒸汽产汽量均可超过 100 t/h，是全厂中压蒸汽的一个重要来源。
催化装置的产汽量大、产汽点多，且催化装置工况较多，随着工况的变化，产汽负荷以及烟气量都会变化，因此催化装置的产汽系统以及余热锅炉部分在设计时，需结合装置工艺的不同工况，兼顾到各个工况，具有一定的调节适应性。
2.催化装置产汽系统及余热锅炉设计内容概述
2.1产汽系统设计内容
1）装置高温热源情况
装置高温位热源由再生器外取热器、油浆蒸汽发生器以及再生器烟气提供，拟全部发生3.5MPa中压过热蒸汽。
2）产汽系统配置方案
一般产汽系统配置方案见表2.1-1。
2.2余热锅炉技术方案
1）余热锅炉设计原则：
★采用单台“Π”型纯余热锅炉型式，为节省占地以及投资、简化流程，考虑不设蒸发段；
★设置过热器高温烟道旁路，确保装置各种工况下，余热锅炉过热外来饱和蒸汽的要求，且过热蒸汽不超温；
★余热锅炉烟气侧承压满足11kPa要求，余热锅炉排烟压力满足脱硫设施要求；
★采用高性能激波吹灰器并且进行合理布置，防止受热面积灰，确保余热锅炉长周期运行性能；
★设置必要测点，纳入催化装置DCS控制系统，便于运行监测和操作；
★采用积木式模块化箱体结构，提高锅炉制造、安装质量，缩短安装周期；
★锅炉布置结构简洁，便于清灰，运行、维护、检修方便。
2）余热锅炉结构：
余热锅炉为立式、“Π”型结构，所有受热面全部为积木式模块化结构，在余热锅炉本体预留SCR脱硝反应器。高温烟气由底部进口烟道进入余热锅炉，烟气上行经过高温过热器、两级低温过热器、过渡烟道、SCR脱硝反应器，烟气下行经过高温省煤器和两级低温省煤器及出口烟道，然后排入烟气脱硫装置。
★高温段设备――高温过热器、低温过热器为内衬里型式。
★低温段设备――高温省煤器、两级低温省煤器为外保温结构。
★每个设备模块上均布置适当数量激波吹灰器。
★设置独立框架结构，每个模块通过支脚支撑在框架横梁上。
3 工艺流程简述
3.1给水系统
从中压除氧水管网来的除氧水进入余热锅炉省煤器，预热后的锅炉给水分别送至外取热器汽包、油浆蒸汽发生器产汽。
3.2装置产汽系统及余热锅炉部分
外取热器以及油浆蒸汽发生器所产中压饱和蒸汽，送至余热锅炉过热至420℃后送至装置总管。因余热锅炉不设蒸发段，因此再生器烟气热源全部用来过热外来饱和蒸汽。
装置内背压汽轮机会消耗一部分中压过热蒸汽，剩余中压过热蒸汽送至全厂中压蒸汽管网。
正常操作时，装置自耗低压蒸汽一部分来自背压汽轮机，不足部分由全厂低压蒸汽管网供汽，其中一部分低压蒸汽送至再生器烧焦罐内进行内过热至450℃左右，用作汽提和防焦蒸汽。
装置正常运行工况下，再生烟气自烟机出口经高温烟道水封罐进入余热锅炉（烟气温度约490℃ 壓力约8000Pa）高温过热段、低温过热段、脱硝段、低温过热段、省煤段，取热后的烟气温度降至约170℃后送至烟气脱硫部分。
为避免开工初期或余热锅炉故障时中压蒸汽的放空，设置减温减压器将饱和蒸汽减温减压后送入低压蒸汽管网。
装置开工期间及余热锅炉故障工况下再生烟气经旁通水封罐后的喷水降温设施减温至300℃进入烟气脱硫部分。
3.3辅助系统部分
1）加药系统
装置需要设磷酸盐自动加药装置供产汽系统用。固体磷酸盐首先在各自的溶解箱中溶解成1%～5%的药液，然后由加药装置的计量泵将药液连续均匀地加入外取热器汽包和油浆蒸汽发生器中。
2）取样系统
装置内需要设置多套取样分析设施分别对外取热器汽包、油浆蒸汽发生器、蒸汽分水器及余热锅炉处的锅炉给水、饱和蒸汽、过热蒸汽和炉水进行连续取样分析，随时监督汽、水质量及锅水中的盐浓度，以保证系统安全可靠运行。
3）锅炉排污系统
在余热锅炉区设一套锅炉排污水系统，主要由一台连续排污扩容器、一台排污冷却器、排污水泵组成。所有产汽系统共用一套排污水系统。所有连续排污水均进入连续排污扩容器进行闪蒸，闪蒸蒸汽送至低低压蒸汽管网，闪蒸后的排污水进入排污冷却器，同时向排污冷却器注入循环冷水进行冷却，最后由排污水泵升压后送入循环水回水管网作为循环水补水。
4 控制说明
4.1 汽包液位的控制
通过给水量、液位和蒸汽量三冲量调节，来保证各汽包液位在正常范围内。
4.2 过热蒸汽温度控制
余热锅炉设过热器级间喷水减温器，通过调节减温水量保证高温过热器出口蒸汽温度，同时余锅出口设减温器，确保蒸汽并网温度。
另外，余热锅炉设置低温过热段旁路，作为调节各个工况下过热蒸汽温度的调节手段。
5 结论
本文结合某炼厂200万吨/年催化装置产汽及余热锅炉系统的实际设计经验，对该系统的设计工作作了一个简要的总结，供广大同行在工程实践中参考。同时，炼油装置规模日趋大型化，大型催化装置必然伴随产生大量高温余热，对这部分高温余热进行有效利用的同时考虑如何简化工艺流程、设备布置以及节省投资都需要炼化行业科技工作者深入研究。
（作者单位：中石油华东设计院有限公司）