余热锅炉省煤器腐蚀泄露原因分析及对策.doc

·80- 2003’(上海)含硫原油加工研讨会论文集 余热锅炉省煤器腐蚀泄露原因分析及对策 张百军 张琛 中石化股份有限公司济南分公司质量中。 摘要通过对中石化济南分公司催化裂化装置再生烟气中s02含量的变化及腐蚀产物的 组成分析，结合硫酸露点腐蚀机理，探i,-tZ省煤器腐蚀泄露的原冈，通过装置改造及调接操作 条件，基本解决了余热锅炉省煤器的腐蚀问题。 1前言 余热锅炉是重油催化裂化装置中余热再利_I_}J的重要设备之一。催化裂化装置产生的再生烟 气进入CO焚烧炉内燃烧。在焚烧炉内，将烟气中80％的热能闸收利用后，烟气再进入余热锅 炉，将部分余热再同收后排至烟囱。余热锅炉分省煤器和过热器两部分。 中li化济南分公司催化裂化装箕(Jf)余热锅炉省煤器布置丁锅炉尾部，设计布置形式为 横向错列布置，管束为光管。省煤器的烟气进口温度约为450℃，烟气出口温度约为250℃， 给水进口温度约为103℃。自1996年10月投用后，经数次改造完善，基本消除了原设计中存 在的部分缺陷，但随着装置掺炼高硫外油及催化原料掺渣比的提高，省煤器低温腐蚀的问题日 益突出，经常发生省煤器管束的腐蚀泄露，火人限制了余热锅炉效能的发挥，一定程度上影响 了催化裂化裟置的经济效黼。 2余热锅炉省煤器现状及存在的问题 白2000年开始加1：高硫原油以来，催化裂化烟气中S02的含鼙日趋增大，烟气中S02含 最的变化见表l。由表1可以看出，白2000年开始加I．高硫原油后，催化裂化烟气中s02的 含鼙增加了近3倍，大大增加了对省煤器腐蚀的可能．致使余热锅炉省煤器多次出现腐蚀泄珏萄 现象，既影响了锅炉的正常运行，义造成了巨大的经济损失。 表1 ／]a-r高硫原油前后烟气中soz的含量变化 时间 烟气中S02含量，mg·m一3 1999-03 650 1999-05 685 1999．09 698 2000-07 1586 2001-01 1780 2002．03 1883  ——一 !!婴：!圭塑!墨堕堕塑塑三塑塑叁堡塞薹 ：!!： 升I．以来省煤器泄漏情况见表2。 一 重!叁垫塑塑堂壁量塑堕塑堕堡 腐蚀时间 腐蚀部位 腐蚀情况 由表2可以看出．白2000年开始加l：高硫原油以来，省煤器管束的腐蚀日趋严重，平均 不足两个月即有省煤器泄露事故的发生。在处理腐蚀泄漏的过程中，发现省煤器的尾部(省煤 器的烟气出13端)有大量的灰黑色结垢物附着在省煤器的管壁外侧，而且结垢物致密坚硬但遇 水粉碎，分析其组成表明结垢物主要由铁的硫酸盐和催化剂颗粒组成。 3结垢物的成因分析 住重油催化裂化装置中，经过CO焚烧炉焚烧后，烟气中S02有一部分被氧化成S03，烟 气中SO，的含鼙与催化原料乃至原油中的硫含量有很人关系，随着催化原料或原油中硫含培 升高，烟气中S03的含越也随之升高。高温情况F，S03气体不会对金属造成腐蚀作用，但随 着烟气中显热的同收，烟气的温度逐渐降低。当进入余热锅炉的省煤器时，烟气的温度已降至 400℃左右，此时，烟气中的SOs将与水蒸气化合生成硫酸蒸汽。随着烟气的流向，烟气温度 雨l省煤器管罐的温度进一步降低，当降至硫酸的露点时，硫酸蒸汽就会逐渐凝结至省煤器的管 蹙上．产生强烈的低温硫酸露点腐蚀，生成铁的硫酸盐FeSO。，FeSO。在烟灰沉积物的催化作 州F与烟气中的S02和02进一步反应生成Fe2(S04)3，而Fe2(S04)3在S02向S03转化的过程 中有催化作J_Ij，可人人加速S02向S03的转化。而且凝结的硫酸液体粘附烟气中的催化剂颗 粒，久而久之，在省煤器的管壁上就会形成催化剂、硫酸铁盐及其他少量杂质等混和在一起的 结垢物。 4省煤器的低温露点腐蚀原因分析 有资料表明，催化裂化烟气中硫酸的露点约为266(13032)左右，为了防止硫酸蒸汽的 冷凝，要求省煤器管壁上的温度要高于烟气中硫酸的露点。传统观点认为，省煤器管壁等金属 表面的温度是由流经省煤器的烟气温度所决定，但事实并非如此。省煤器的管壁温度可用F式 计算：  —_二羔L——————～ !塑!： !圭塑!鱼堡堕垫!!兰塑塑叁堡塞苎 Tw_0．5[Ti+Tg-U(Tg-Ti)(I／Ho．H。)】 式中：H．～管内传热系数，英热单位／英尺2．时-下： Ho一管外传热系数，英热单位，英尺2．时．下： Ti一管内水温，下： T。一管外烟气温度，下： Tw一平均管壁温度，下： u一总传热系数，英热单位／英尺2·时．下： 1／U=I／H。+1，H。。 污垢