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催化锅炉蒸汽品质差的原因分析及对策

发布时间：2010/11/4 阅读次数：1098 字体大小: 【小】【中】【大】

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陕西省洛川县延炼实业集团公司的80万t/a催化锅炉是由北京设计院设计、陕西省化工安装公司承建，并于1998年12月一次试车成功的。该装置锅炉设计为两台，一台为CO余热锅炉、一台为开工锅炉，两台锅炉额定蒸发量为65t/h，蒸汽出口压力3.82MPa，主要为本装置气压机作动力蒸汽用。两台锅炉所用原水是经除盐水站净化、除盐后，送至锅炉除氧器除氧，再经炉内加药、汽化，产生过热蒸汽送至气压机房。2001年以来，气压机多次因汽轮机转子结垢、烧瓦而被迫停机，检查发现其中结垢厚度达6～7mm，垢样主要成份为钠盐57.5%，硅盐14.17%。2001年2月13日，2#锅炉一根水冷壁管发生爆管，经检查发现该炉管内结垢4～5mm厚，垢样主要成份为硅盐，占89.16%。为了查清蒸汽品质差的原因，我们对除盐水站和80万t/a催化锅炉工段进行了现场跟踪调查，找出了蒸汽品质差的根本原因，并制定了相应解决措施。

1　蒸汽品质现状调查
从表1可知：80万t/a催化锅炉所产过热蒸汽中SiO2、Na+含量都有超标现象，是造成气压机转子结垢的根本原因。

2　原因分析
锅炉蒸汽品质差的原因主要有3个，一是除盐水站供给的除盐水水质不达标；二是催化锅炉本身操作不规范；三是除盐水、炉水、过热蒸汽化验分析项目不完善。
2.1　除盐水水质差的原因分析
除盐水的质量指标有：Na+浓度、SiO2含量、PH值、电导率等。通过现场跟踪调查发现：除盐水的电导率化验数值在20us/cm以上（控制指标小于10us/cm）；pH值在6～7（控制指标为8.5～9.2）。导致除盐水电导率、pH值不能达标的主要原因有：
　　1）阴、阳离子交换器设备本身故障多
阴、阳离子交换器是去除水中阴、阳离子的主要设备，它能否高效长周期运行，直接关系到除盐水的出水水质能否达标。我公司除盐水站采用的阴阳离子交换器为双室双层浮动床结构，即交换器由上下两室组成，上室装有强型树脂，主要对较小半径的离子进行吸附、交换；下室为浮动床，装有弱型树脂，主要对水中较大颗粒离子进行吸附、交换。上下室树脂之间由双层水帽隔开，水帽的主要作用为防止上下层树脂互窜。在实际运行时，阴阳离子交换器内的水帽时有损坏、脱落，引起上下层树脂互窜。另外，交换器运行一段时间后，上下室树脂就要进行体外反洗，由于上下室共用一条输脂线，在进行体外反洗操作时，必然造成上下室树脂混杂，最终导致下室大颗粒离子漏入上室，同时上室强型树脂对强离子的交换能力也会下降，使阴阳离子交换器的工作交换容量达不到设计能力，影响了除盐水的出水水质。
阴阳离子交换器内的衬胶经过多年的运行，局部已发生起包、脱落，造成交换器内壁腐蚀，腐蚀产生的离子带入除盐水内，也会影响除盐水的水质。
　　2）生水带油，交换树脂受污染
除盐水站生水加热工艺，原设计为蒸汽直接加热方式，1999年，曾因加热蒸汽带油，造成生水带油进入离子交换器内，导致阴阳床内树脂被油污染。
[1]被油污染的树脂其外观颜色会由棕变黑，在树脂表面形成一层油膜，使树脂粘在一起，导致树脂层水流不均匀，周期制水量减少。在实际运行中主要表现为：交换器失效快、再生频繁，酸碱消耗大，操作工对阴阳床失效终点难以控制，导致切换不及时，造成了除盐水水质不合格。
　　3）除盐水注氨系统运行不正常
除盐水注氨的目的主要是中和水中的CO2，提高除盐水的pH值，防止系统酸性腐蚀。除盐水注氨位置在阴离子交换器出口工艺管线上。由于原加氨设施设计不合理，液氨在稀释罐内大量挥发，注氨操作无法准确加入到管线内，造成除盐水pH值偏小，一直维持在6～7之间，远远达不到除盐水pH值在8.5～9.2之间的控制指标。
　　4）胶体硅在现有工艺设备条件下无法除去
我公司除盐水站源水为拓家河水库水，源水中微生物、藻类较多，胶体硅含量高达2.56mg/l，占源水总硅含量的70%，而在现有除盐水工艺、设备条件下，无法除去胶体硅，且SiO2监测仪无法检出胶体硅，致使大量胶体硅随除盐水一起带入锅炉炉水内，当炉水高温加热时，胶体硅迅速分解带入蒸汽，使蒸汽中SiO2含量超标。

2.2　锅炉操作不规范，导致蒸汽品质差的原因分析
　　1）炉内加药处理不规范
炉内加药处理是锅炉给水的后序处理措施，它的主要任务是根据炉水的水质情况，向汽锅内定量投加阻垢剂或其它药剂，以保证炉水的各项指标符合标准。
我公司锅炉炉内加药采用磷酸盐处理法，炉内加药操作应根据炉水中PO43-含量大小来控制加药量。在实际炉内加药操作中，加药量与加药频次缺乏科学依据，一次加药量有时5kg，有时10kg，造成炉水中PO43-浓度波动较大。[1]当炉水中PO43-加入量较多时，镁离子便会与PO43-结合生成Mg3(PO4)2，其在高温水中溶解度很小，能粘附在受热面，转化成松软的二次水垢；当PO43-含量较小时，又达不到阻垢效果。
　　2）饱和蒸汽汽包液位波动大，蒸汽带水严重
在锅炉操作中，即使炉水水质合格，若汽包液位波动大、汽水共腾等非正常操作，也可引起蒸汽品质变差。
80万t/a催化锅炉有三套饱和蒸汽汽包，外取热器一套、油浆蒸汽发生器两套，设计每小时可产253℃中压饱和蒸汽30t，经余热锅炉一、二级过热器过热后并入蒸汽管网送至气压机。在实际运行中，由于分馏岗位对三套汽包液位控制不当，汽包液位波动大，造成饱和蒸汽带水，进入余热锅炉后来不及汽化、蒸发，使过热蒸汽品质变差。

2.3　除盐水、炉水、过热蒸汽化验分析项目不完善
由于除盐水、中压锅炉在我公司首次使用，水汽分析存在诸多问题。主要表现为分析仪器及其配件配备不全、分析人员少且业务技能不过硬，导致水汽品质得不到有效监督。如：除盐水SiO2含量只有目视比色法定性分析，不能定量测出除盐水中微量硅含量；锅炉现有化验分析人员少，无法保证锅炉水汽品质24h跟踪监测；分析人员业务技能差，分析准确率低，使分析数据不能如实反映锅炉运行状况等。

3　解决措施

3.1　提高阴阳离子交换器运行效率
为了彻底排除离子交换器在运行中的故障，提高交换器的运行效率。我们采取了以下措施：1）为防止蒸汽带油引起交换树脂受污染，2000年大修期间，实施了生水加热技改项目——增加了两台换热器，避免了蒸汽和生水直接接触。
　　2）2001年8月大检修期间，对交换器内损坏的水帽进行了更换。
　　3）新配一条反洗输脂线，使上下树脂各有自己的输脂专线。
　　4）2001年先后更换了两台阳离子交换器和一台阴离子交换器。
　　5）2001年3～12月，对原来受污染的树脂分批进行了更换，共更换树脂33.6t。通过实施以上整改，阴阳离子交换器的交换效率大大提高，树脂再生周期延长（旧树脂运行周期为20～30h，新换树脂运行周期为50～60h)，且除盐水水质得到明显改善，除盐水的电导率、钠离子含量均能达标。
3.2　改造注氨工艺，确保除盐水pH值达标
从2001年3月19日起，用一台加氨机临时代替原加氨设施，投用后，除盐水的pH值从原来的6左右提高到8左右，但由于临时加氨设施不是十分理想，实际运行不平稳，导致除盐水pH值忽大忽小,并引起电导率波动。为此，车间在2001年8月设备大检修时，对原有注氨工艺进行了技术改造，安装了新型注氨机，投用后，除盐水pH值一直稳定在8～9。
3.3　加强汽包液位控制，避免蒸汽带水
由于蒸汽品质差造成汽压机停机事故发生后，各催化分馏岗位加强了对外取热汽包D-119、油浆蒸汽发生器汽包D-201/1.2的液位监控，外取热器汽包液位控制在35%～40%左右、油浆蒸汽发生器汽包液位控制在30%～40%，并对三套汽包液位加强现场巡回检查，从而避免饱和蒸汽带水进入余热锅炉。
3.4　完善水质化验分析项目，提高分析准确性
为了完善水汽分析项目，公司根据水汽化验分析所缺分析仪器及配件，配置了先进化验仪器；增加了锅炉分析岗位人员，保证锅炉水、汽24h化验分析，并把分析结果及时反馈给锅炉操作工及技术干部，用以指导实际操作；进一步加强了全公司水、汽化验工的业务技能培训，确保分析数据的准确性。另外，公司还加强了水、汽品质的监测力度，由质监处对水、汽品质定期抽查化验，从而有效地提高了水汽质量

4　实施效果及结论

从表2、表3所列化验分析数据可以看出：除盐水站经过实施一系列技改后，除盐水水质得到了明显改善，各项质量指标均能达标。2003年公司还将在除盐水站实施反渗透新工艺，彻底改善除盐水水质；80万t/a催化锅炉通过调整炉水加药量，加强汽包液位控制，加大水、汽质量分析监督力度，确保了锅炉过热蒸汽中SiO2、Na+含量也能达到指标。从2002年至今，80万t/a催化余热锅炉蒸汽品质得到了明显改善，能满足本装置汽压机所用高品质蒸汽的要求。

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