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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:1099  字体大小: 【】 【】【
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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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