蒸汽锅炉尾气除尘降温节能措施研究

宋宇（大庆油田有限责任公司储运销售分公司）

蒸汽锅炉尾气除尘降温节能措施研究

宋宇（大庆油田有限责任公司储运销售分公司）

针对储油罐机械清洗作业中使用的移动式蒸汽锅炉尾气除尘降温效果不佳，能源浪费严重的问题，制定了应对措施，并开展了大量现场试验。通过有效扩大换热面积、改变换热方式的方法，在箱体外侧添加利用重力除尘原理的水幕除尘装置，简化氮热一体化冷却装置箱体结构，自制清扫除尘装置，达到了锅炉尾气降温、除尘的预期目的，热能利用率提升了20%以上。

移动式蒸汽锅炉；尾气；循环冷却装置；除尘降温；措施

1 清罐作业中存在的问题

储油罐机械清洗作业中不仅需要充足的热能，而且需要大量的惰性气体。氮热一体化装置是储油罐机械清洗作业一个非常重要的组件，可以有效解决机械清罐作业中氮气的制取和热能的供给问题[1]。然而清罐作业中由于蒸汽锅炉所产出的惰性气体温度非常高，如直接注入到被清洗油罐中：一是对罐体密封会造成很大的损害；二是容易造成罐内可燃气体闪爆。因此，必须经由循环冷却装置冷却后才可注入被清洗油罐中，但经过长时间的使用及观察，发现该循环冷却装置存在很多弊端：

1）装置内冷却水循环流通面积窄小，冷却速度慢，换热效率差。

2）装置内经常存有大量的锅炉冷凝水，而且没有排污口，导致箱体内滋生大量废水无法排放。

3）由于进入到冷却装置内的锅炉尾气温度非常高，而且伴有大量的烟尘，沉落至箱底后容易对箱体造成腐蚀，导致箱体穿孔现象频繁发生。

4）维修箱体而延误施工工期。每次箱体腐蚀严重而进行维修时，由于施工现场内不允许动火，而必须将整个冷却装置拆下，用吊车将装置移送至施工现场以外才能进行维修工作；而每次维修箱体至少需要5 d时间，如果请厂家过来维修，可能还需要更长的时间。

2 应对措施

针对上述问题，制定了一系列应对措施，并开展了大量的现场试验，解决原本换热面积小、换热效率差，锅炉废水无法排放，箱体腐蚀严重，烟尘清理难的问题，从而使得惰性气体能够在及时、快速的降温后，注入到被清洗油罐中，以保证清罐作业能够快速、安全、顺利地进行。

1）有效扩大换热面积，改变换热方式，以提高换热效率。原冷却装置箱体面积为2500 mm× 500 mm×600 mm，内设U型盘管，管径仅为1 in（1 in=25.4 mm）左右，结构复杂，采用冷却水在盘管内流动、气体注入箱内的方式进行循环换热，造成冷却水循环流通面积窄小、散热面积小、换热效率差的问题。现将其改为直径500 mm、长2500 mm的圆柱形箱体，内设的盘管改为3 in的直流管，管径扩至原本的3倍，结构非常简单。另外，改变了原有的换热方式，采用气体注入至管内、冷却水在箱内循环流动的方式进行换热。这一变动有效扩大了冷却水的循环面积，换热效率得到显著提升，而且经过充分换热后，温度一般会降低至50～60℃左右。

2）在箱体外侧添加利用重力除尘原理的水幕除尘装置（图1），清除锅炉尾气中颗粒较大的杂质，减轻腐蚀现象发生的同时还可起到给锅炉尾气降温的作用。

将水幕除尘装置与冷却装置箱体的进口处连接，将气体先注入到水幕装置，气体途经处加设水幕喷射口，对气体进行喷淋；利用重力除尘原理，气体中颗粒较大的杂质、烟尘可伴随水流沉至装置底部并排出。这样不但清除了尾气中的大量颗粒性杂质，还可对气体起到降温的作用。

图1 水幕装置示意图

3）简化氮热一体化冷却装置箱体结构，自制清扫除尘装置，以保证能够随时掌握箱体内状况，进行快速清扫。

以往使用的冷却装置只是在箱体表面上设置了两个很小的开口，由于箱体内盘管都是U型管排列，因此视觉范围很差，清扫起来有很多盲点。在箱体腐蚀严重的情况下，还必须要停止清洗作业，进行维修。因受到施工现场内不允许动火的限制，还须将整个冷却装置拆下，用吊车将其移送至施工现场外才能进行维修。这样不但耗时耗力，而且严重影响清罐作业的施工工期。装置（图2、图3）改造后，箱体内U型管变为直流管，箱体整体为圆柱形，简化了内部结构；而且在箱体两侧都增设了快开盲板，大小与箱体一致，在不使用工具的情况下，1～2 min即可打开，打开后箱体状况全部看到，操作人员可定期对其进行检查。当管内沉积物多时，可使用自制的钢刷连接至电钻对管内进行快速清扫，之后再使用高压水对管内进行冲洗，只需2 h即可完成清扫工作，而且无需动火，随即便可恢复清罐作业。方法简便易于维护，并且有效解决了原装置在清扫、维修上所遇到的难题。

图2 冷却装置正面示意图

图3 冷却装置侧面示意图

3 应用效果

锅炉尾气降温除尘的改造措施已成功应用到两套机械清罐设备当中，这两套机械清罐设备已经在五厂杏五一联、五二联、四厂杏三联、六厂喇二联、北油库，以及管道局林源站、太阳升站等地顺利完成了清罐作业。实践证明，该措施可以有效防止尾气中的粉尘污染大气和土壤，冷凝水污染环境，粉尘对气体检测仪探头造成伤害从而进行更换及检定频率。同时，锅炉排烟温度由原来的300℃左右降至现在的50～60℃，不仅防止尾气温度过高对传送设备及材料造成损坏，减少检修及保养频率，而且可将锅炉尾气回收热量用来给锅炉软化水进行加热，软化水的温度由20℃提升为60℃左右。据统计，锅炉热能利用率提升了20%以上，节能效果明显。

4 结论

针对储油罐机械清洗作业锅炉尾气处理效果不好，能源浪费严重的问题，采取了一系列应对措施，其节能效果明显，达到了锅炉尾气降温、除尘的预期目的。这有效避免了以往经常因箱体腐蚀而造成的穿孔现象，节约了大量的维修费用、维修时间，降低了工人的劳动强度，减少了现场施工的风险，进一步保障了储油罐机械清洗作业的安全性，同时也可以在同类移动式锅炉中推广应用。

[1]陈海.移动式氮热一体化装置在机械清罐中的应用[J].中国化工贸易，2015（34）：70-71.

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.02.008

2016-11-28

（编辑 李发荣）

宋宇：2009年毕业于东北石油大学（油气储运工程专业），现从事科技节能管理工作，E-mail：dqsongyu@petrochina.com. cn，地址：黑龙江省大庆市萨尔图区奔二村大庆油田储运销售分公司技术服务中心，163453。