燃气透平废热锅炉省煤器和过热器更新改造总结

李 强

(中海石油化学股份有限公司 海南东方 572600)

中海石油化学股份有限公司海南基地富岛一期合成氨装置采用英国ICI-AMV生产工艺，以天然气为原料，设计合成氨生产能力为1 000 td。该装置中的燃气透平废热锅炉由意大利MACCHI公司制造并成套引进，主要由省煤器、汽包、水冷壁、过热器等组成，用于生产压力为11.2 MPa、温度为513 ℃的高压过热蒸汽，设计生产能力为100 th。

该燃气透平废热锅炉自1996年5月1日点火运行至今已22年，其流程示意如图1所示。

图1 燃气透平废热锅炉流程示意

1 省煤器和过热器简介

1.1 省煤器

省煤器安装在燃气透平废热锅炉尾部，利用尾部烟道内的烟气余热加热锅炉给水，起到回收烟气余热、降低排烟热损失、提高锅炉给水温度的效果，加热后的锅炉给水送入锅炉水冷壁。省煤器部分技术参数如表1所示。

1.2 过热器

过热器安装在炉膛出口，其主要作用是将饱和高压蒸汽加热至规定的温度。过热器部分技术参数如表2所示。

表1 省煤器部分技术参数

表2 过热器部分技术参数

2 存在的问题

2.1 省煤器存在的问题

省煤器一旦出现重大泄漏，蒸汽管网的蒸汽供需无法平衡，将造成全装置停车，且所需的恢复时间较长。在运行过程中，省煤器存在的主要问题如下。

(1)省煤器不同部位多次发生泄漏：2010年11月，省煤器低点排放导淋管断裂，导致全装置停车；2011年1月，省煤器南侧自西向东第3根换热管光管部位发生穿孔泄漏，导致全装置停车。省煤器泄漏部位如图2所示。

图2 省煤器泄漏部位示意

(2)省煤器翅片管结垢严重，尤其是内部排管翅片结垢较多且无法清理，同时部分翅片发生脱落，严重影响锅炉给水的换热效果。省煤器翅片管结垢情况如图3所示。

图3 省煤器翅片管结垢情况

(3)省煤器材质出现老化。

2.2 过热器存在的问题

过热器存在的主要问题如下。

(1)如图4所示，过热器出现严重变形，特别是弯曲、倾斜变形较严重，管束上下呈S形，已无法检修恢复。

图4 过热器变形示意

(2)过热器材质劣化较严重，母材珠光体有倾向性球化，球化级别为3级。

(3)经评估，换热效率只有91.47%。

3 改造措施

3.1 省煤器更新改造

(1)省煤器整体更换。省煤器原由意大利MACCHI公司制造，本次更换采用国产设备。

(2)底部箱体增设导淋，正常运行时全开，便于对泄漏情况的检查。

3.2 过热器更新改造

(1)过热器整体更换，新过热器仍由意大利MACCHI公司按原尺寸制造。

(2)过热器不锈钢支撑管由2 mm增大至4 mm，强度增加70%。

(3)原设计右侧联箱管由2段组成，长度均为3 925 mm，中间只有1只封头隔断。新设计右侧联箱管由3段组成，长度分别为2 633、2 633和2 584 mm。

4 更新改造施工

燃气透平废热锅炉省煤器和过热器更换安排在2018年3月大修期间完成，检修时间35 d，包括原设备的移除及新设备的安装。

省煤器的施工过程大致包括：①拆除旧省煤器外部连接管线、电气仪表附件及障碍物；②由于燃气透平废热锅炉西侧无障碍物，而东侧工艺管线较多，故将旧省煤器从燃气透平废热锅炉西侧吊出；③将新省煤器从燃气透平废热锅炉西侧吊入；④省煤器外部连接管线、电气仪表附件及障碍物安装恢复；⑤化学清洗、水压试验、空气吹扫等工作。

过热器的施工过程大致包括：①拆除旧过热器外部连接管线、电气仪表附件及障碍物；②新过热器筑炉及电热处理；③燃气透平废热锅炉西侧外部虽然没有障碍物，但过热器正对部位炉膛内有水冷壁，只能切割工艺管线从东侧吊出，但由于换热管坍塌及变形严重而无法整体吊出，只能采取一根根切割的方法取出；④炉膛内过热器底部重新浇筑耐火材料，将新过热器从燃气透平废热锅炉东侧平行推入；⑤过热器外部连接管线、电气仪表附件及障碍物安装恢复；⑤水压试验、空气吹扫。

安装工作结束后，锅炉点火煮炉和烘炉。煮炉的目的是为了除去锅炉中的油脂和杂物，并在金属表面形成一层耐蚀性保护膜。烘炉的目的是为了除去耐火材料中的物理水和结晶水，防止耐火材料发生脆裂，以保证锅炉安全运行。烘炉曲线如图5所示。

图5 烘炉曲线

5 改造后运行情况

燃气透平废热锅炉省煤器和过热器更新改造工作按检修方案和计划时间完成了施工，更新改造安装过程安全、质量过关，实现锅炉更新改造后一次点火成功并稳定运行。

如表3所示：省煤器更新改造后，省煤器出口给水温度提高了6.1 ℃，达到了设计指标要求；省煤器出口烟气温度下降了20.0 ℃，优于设计指标要求，说明省煤器换热效果较好，热量得到充分利用。从整体来看，更新改造后的省煤器换热效果良好，达到各项技术指标要求。

表3 省煤器更换前后部分运行参数对比

如表4所示，过热器更新改造后，在同一负荷下，天然气耗量减少740 m3h，所产高压蒸汽也减少8.1 th，其原因是转化系统在本次大修时也对第1废热锅炉和高压蒸汽预过热器进行了更新改造，高压蒸汽产量提高，从而可以降低燃气透平废热锅炉的负荷。从整体来看，过热器换热效果良好，达到各项技术指标要求。

表4 过热器更换前后部分运行参数对比

6 结语

燃气透平废热锅炉省煤器和过热器更新改造后，解决了设备材质劣化问题。自一次开车成功运行以来，目前各参数指标正常，运行状况良好；由于高压蒸汽产汽量调整富余量大，蒸汽管网抗波动能力增强，对装置的安全、稳定、长周期运行非常有利。