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摘      要：针对乙烯装置余热炉炉水存在的给水水质控制不稳、炉水循环系统存在的酸腐蚀和结垢等问题，进行了理论分析。通过对药剂投加设备的技术改造，确保了炉水水质得到有效调节和控制;通过对炉水系统采取药剂处理，实施给水氧腐蚀控制、酸腐蚀控制和炉水缓蚀控制，取得了较好效果。结果表明，经过对药剂投加设备的技术改造和药剂的应用， 确保了水质稳定，有效地控制了炉水循环系统的腐蚀和结垢问题。

关  键  词：余热炉;水处理;新技术

中图分类号：TQ 085       文献标识码： A       文章编号：1671-0460（2019）08-1858-04

Abstract： Theoretical analysis was carried out in view of the unstable water quality control of feed water and acid corrosion and scaling in the circulating system of waste heat boiler in the ethylene plant. Through the technical transformation of the reagent dosing equipment， the water quality of the boiler water was effectively regulated and controlled; Through chemical treatment of boiler water system， oxygen corrosion control of feed water， acid corrosion control and corrosion inhibition control of boiler water were implemented， and good results were achieved. The results showed that the water quality was stable and the corrosion and scaling of the circulating system of boiler water were effectively controlled by the technical modification of the dosing equipment and the application of the reagent.

Key words： HRSG; Water treatment; New technology

乙烯裂解炉废热锅炉，为线性双套管式换热器，内管介质为高温裂解气，外管为锅炉给水。设置于裂解炉辐射段出口，用于回收裂解气高位热能，迅速降低裂解气温度，终止二次反应。锅炉给水经过预热后盘管后进入汽包，通过废热锅炉与高温裂解气换热产生超高压饱和蒸汽，经过两段过热后，作为动力蒸汽驱动裂解气压缩机，一段预热后设置一台减温器，用于调节超高压蒸汽过热温度。可见，废热锅炉的运行状态对乙烯装置长周期、低能耗、高收率运行具有重要的意义[1]。

某石化公司年产80万t/a的乙烯裂解装置，配套有8台裂解炉，各裂解炉的余热锅炉设计给水量为440 t/h。锅炉汽包工作压力12.2 MPa，饱和蒸汽温度327 ℃，过热蒸汽温度535 ℃;低温过热器和高温过热器之间，设有喷水式减温装置;锅炉排污率设计为蒸发量的1﹪。

1  锅炉给水的构成

由热电厂供给的二级除盐水，经E-1942（ABC）、E-1920预热至100 ℃，与三机透平凝结水（180～200 t/h），经管路混合后，再经旋膜式热力除氧器热力除氧，铺助化学除氧处理后，由超高压给水泵送入余热锅炉汽包;热力除氧器设计处理量580 t/h，工作压力0.069 MPa，最高工作温度115 ℃，溶解氧小于7μg/L，除氧塔进汽压力0.4 MPa。

锅炉给水的水质处理设计为，锅炉给水为全挥发水质处理，炉内水为固体碱化处理水质;配置了中和剂、除氧剂、炉内水阻垢剂加注装置（表1-2）[2]。

（2）锅炉给水阻垢剂加注困难，炉内水pH值、磷酸根不能稳定控制。

（3）冬季运行锅炉给水阻垢剂加注管路药剂结晶，堵塞管路。

（4）爐水循环系统连续、定期排污控制不严。

（5）炉区SS蒸汽、炉内水品质监测设施存在污堵、样品闪蒸超温、流速不稳定等问题，造成监测数据失真，不能正确指导水汽品质的调节控制，严重时水汽运行品质不能监测。

3  利用新的药剂技术进行炉水处理

根据锅炉给水系统的腐蚀特点，针对上述问题，联合台湾钜迈公司，共同分析制定炉水水质控制处理措施。余热锅炉水处理可分为给水处理、冷凝水处理、锅炉水处理三个部份，其处理的要领见表3。

3.1  氧腐蚀控制

锅炉给水系统主要着重在氧腐蚀及酸腐蚀的控制。由于水中的溶存氧在高温下，会严重引起给水管线炉管及蒸汽系统的氧腐蚀，此种腐蚀过程非常迅速，且金属表面会形成严重点蚀（Oxygen Pitting）[3]。

3.1.2  处理方案

锅炉给水经过低压热力除氧装置除氧后，锅炉给水依然有溶解氧残留，因此仍需铺助添加化学除氧剂去除水中的溶解氧，去除溶解氧至7 ppb以下。

3.1.3  使用新型复合药品

药品名称：钜迈ZB-1350C脱氧剂（主要成份：含有催化剂的有机胺）。药品特性：不含亚硫酸钠和联胺的药剂。反应速率快，不会增加炉水导电度，且不具毒性。（可免除传统所用联胺─为致癌物质）。其能促进铁管表面形成 Fe3O4保护膜，达到双重腐蚀抑制作用。其脱氧反应如下：

3.2  酸腐蚀控制

（1）锅炉给水由二级脱盐水（pH=6.5～7.5）、三机凝结水组成。水汽循环系统的设备管线材质，其中凝汽器管束为黄铜，其余均为碳钢。为控制水汽循环系统前、中、后段设备管线的酸腐蚀，因此锅炉给水pH值，必须稳定控制在8.8～9.4之间，并要求锅炉给水中和剂具有宽泛汽液分配比。冷凝水主要是酸腐蚀的问题， 由于给水中所含的碳酸盐于高温下分解产生二氧化碳， 随着蒸汽携出并迅速溶解于冷凝水中生成碳酸， 其将降低冷凝水pH， 而造成酸性腐蚀， 其反应机理为[4]：

（2）处理方案

（a）锅炉给水及冷凝水系统腐蚀主要为酸腐蚀，水质pH在9～10，碳钢的酸碱腐蚀率较低，在锅炉给水中添加中和剂，可中和CO2所产生的H2CO3，提高锅炉给水、冷凝水的pH值，减少腐蚀情形发生，其反应为： RNH2 + H+→ RNH3+。

（b）因二氧化碳溶于液相中，生成碳酸产生腐蚀作用，因此中和胺的选择常视现场冷凝管线情况而选择不同DR值的中和胺，以保证汽液分配合理。

（c）中和剂加注过低，无法控制设备管线酸腐蚀的腐蚀速率，中和剂加注过高，凝汽器易产生氨富集，造成凝结器管束发生胺铜腐蚀，因此要求中和剂的加注平稳合理。

中和剂投加的注剂泵，由2台流量12.83 L/h注剂泵，更换成1台流量12.83 L/h，一台流量2.95 L/h的注剂泵，小流量注剂泵可以连续运行，保证中和剂加注平稳合理。

（3）使用新型复合药品

药品名称： ZB-1320C（中和胺）。

药品特性：由数种胺组成，D.R.值分布宽广，因此各段（高、中、低）压力下的冷凝水皆能有效提升其pH值，防止酸腐蚀。此药品碱性度强，因此加入给水管线可有效提升给水pH值。

3.3  炉内水处理要点

炉内水处理重点在防止酸腐蚀、氧腐蚀、夹带及炉管产生结垢、沉积等。酸腐蚀、氧腐蚀机理如前所述，而且还存在部分炉水被直接携带进入蒸汽系统，影响蒸汽质量的问题[5]。

3.3.1  处理方案

保持炉水PH值稳定;保持适当水位及稳定操作，以防夹带;防止铁离子进入锅炉（防止给水及冷凝水系统腐蚀）或对于进入炉内的铁离子附着物加以控制﹑分散﹑排放。

（a）由原设计10台，流量0.505 L/h，出口压力13.5 MPa的注剂泵，更换为7台流量7.6 L/h，1台流量2.5 L/h，出口压力18.5 MPa的注剂泵。同时对复配的锅炉给水阻垢剂进行20%的稀释，增加药剂运行流量，防止冬季运行药剂结晶。

（b）制定合理的炉内水排污操作规程，并监督严格执行炉内水排污操作规程，杜绝不按规定执行定期排污的同时，防止连续排污过渡排放。

（c）设计更新SS蒸汽、炉内水监测设备的冷换设备，保证监测样品具有代表性，以利水质调节控制正确进行。

3.3.2  使用新型复合药品

药品名称： ZIMMITE ZB-538C（主要成分：磷酸盐）。

药品特性： 含有分散剂，避免铁离子及盐类沉积。可降低夹带情形。控制高浓缩倍数，减少排污，节能减排。

4  应用效果

经过对药剂投加设备的技术改造及新型药剂的应用，同时加强管理、严格控制，锅炉给水、SS蒸汽、三机凝结水水质各项控制指标均达标运行，并有效控制了炉内水循环系统的腐蚀结垢问题。

4.1  汽包拆检情况

对比2014年传统药剂投加和2017年新型药剂投加后的设备腐蚀情况见图1-3。

结果如下：2014年4#炉汽包拆检，汽包中清理出的垢物较多，垢物成份95%由铁构成，说明炉内水循环系统存在腐蚀问题。2017年4#炉、8#炉汽包拆检图片看，汽包内部清洁，保护膜良好，汽包底部无沉积垢物，说明炉内水运行品质控制良好，炉内水循环系统腐蚀问题得到有效控制。

4.2  裂解气压缩机透平拆检情况

裂解气压缩机透平已连续运行4年，透平转子高、中、低压段叶片表面光亮，无沉积垢物，无腐蚀，说明高压蒸汽运行品质控制良好（图4）。

4.3  除氧器拆檢情况

除氧器拆检图片说明，除氧头、除氧水槽内部腐蚀性的保护膜良好，除氧水槽底部无腐蚀沉积情况，除氧剂应用良好（图5-6）。

5  结束语

锅炉水处理关系到设备的使用寿命、工艺的安全运行、系统的节能降耗。影响水处理成效的因素，除了行之有效的方案，更重要的是解决防范问题的能力。抚顺石化公司通过采用新型复合药剂技术，对乙烯裂解炉余热锅炉水处理系统氧腐蚀、酸腐蚀的有效控制，达到了安全、平稳、长周期运行的目标。

参考文献：

[1]古大田， 方子风. 余热锅炉[M]. 北京： 化学工业出版社，2012.

[2]刘小平， 等. 除盐水制备技术进展[J]. 工业水处理， 2008， 28 （4）：6-9.

[3]范从振. 锅炉原理[M]. 北京： 水利电力出版社.

[4]陈复. 水处理技术及药剂大全[M]. 北京： 中国石化出版社，2002.

[5]周柏青， 陈志. 热力发电厂水处理[M]. 北京： 中国电力出版社，2012.