中国石油兰州石化分公司3.0Mt/a重油催化裂化装置是国内最大的催化裂化装置之一，设有两台150t/h次高压CO焚烧余热锅炉(B-901/1、2)，于2003年7月投产运行后，由于在设计上存在一些缺陷，致使含CO高温再生烟气不能全部进入余热锅炉热量回收、排烟温度大大高于设计值、受热面产生露点腐蚀等许多问题，给装置节能与长周期运行带来严重影响。2008年，兰州石化与中船重工集团第七一一研究所合作，通过针对性的研究分析，采取了有效的技术措施。
一、存在的问题
余热锅炉改造前，存在下列主要问题：
1.烟气侧阻力大，约35％的再生烟气不得不旁通排放，热量浪费严重
在实际运行中，锅炉烟气侧运行阻力明显偏大，致使炉膛(燃烧室)压力偏高。当烟气处理量为80%时，炉膛顶部的防爆门即出现水封沸腾现象。为了维持锅炉的正常安全运行，不得不将约35％的高温烟气通过旁路烟道直接排向烟囱，造成严重的高温烟气余热和CO化学能热量浪费及大气污染。
2.排烟温度偏高，锅炉热效率低
锅炉的排烟温度高达300℃以上，大大超过设计值(207℃)，造成大量余热浪费，锅炉运行热效率较低。
3.省煤器给水入口温度偏低，导致省煤器出现低温露点腐蚀
由于除氧水直接进入低温段省煤器，入口的给水温度仅为125℃，而该装置处理的原料油含硫量偏高，烟气露点温度约为145℃，导致省煤器出现低温露点腐蚀，频繁产生腐蚀泄漏，不得不多次停炉维修。
4.存在尾燃现象，造成过热器蒸汽超温
在锅炉运行中，发生水保护段出口的烟气温度高于进口温度现象。据分析判断，这是由于炉膛燃烧工况不良，CO燃烧不及时、不充分，使得再生烟气中的CO着火滞后而引起的。烟气尾燃易造成过热器蒸汽超温，并威胁着过热器的运行安全。
二、技术改造措施
鉴于以上存在的问题，兰州石化与中船重工集团公司第七一一研究所合作，通过反复论证，实施了如下的节能技术改造措施。
1.更换省煤器，改造省煤器结构，增加传热面积
原有省煤器布置结构不合理是导致烟气阻力大、排烟温度高的直接原因。为了既达到充分回收烟气余热，又同时满足降低烟气阻力的要求，拆除了原有省煤器。为了在有限的空间内布置足够换热面积的省煤器，提高传热能力，将省煤器换热元件改为螺旋翅片管结构。为了便于现场安装并保证产品制造质量，省煤器全部采用积木式模块化箱体结构。改造后的省煤器分为高温段和低温段两级，布置在原有省煤器的位置。
2.采用水热媒技术，优化锅炉给水系统
为了改善炉内燃烧工况，杜绝省煤器露点腐蚀，采用水热媒技术对锅炉给水系统进行优化配置：增设水热媒空气预热器和给水预热器，用低温省煤器出口的热水(约200℃)一路将锅炉助燃空气温度加热到170℃以上，有利于使炉内CO着火提前，避免尾燃现象；另一路将进入低温省煤器的锅炉给水温度加热到150℃，消除省煤器低温露点腐蚀。
3.改造燃烧器，改善炉内燃烧工况
鉴于采用水热媒空预器技术后，助燃空气温度由常温提高到了170℃，对燃烧器及其调风器结构作相应改造，提高火焰刚度，改善炉内燃烧工况，促使再生烟气中的CO在炉内得到充分燃烧。
4.采用正压防爆固定旋转式蒸汽吹灰器
根据催化余热锅炉微正压运行、防爆的要求，改造后省煤器采用正压防爆固定旋转式蒸汽吹灰器，增大吹灰强度，有效防止催化剂粉尘吸附在受热面上，达到减小烟气阻力、改善尾部受热面的传热效果和降低排烟温度的目的。
三、改造效果
两台150t/h次高压CO焚烧余热锅炉改造后，经一年多连续运行，余热锅炉性能得到大幅提高。
1.炉膛压力明显降低，再生烟气全部进入余热锅炉回收处理：锅炉B-901/1、2的炉膛压力分别由改造前的2.8kPa、2.7kPa降到了1.9kPa、1.8kPa，使原来约35％旁通排放的高温再生烟气全部进入余热锅炉回收利用。
2.排烟温度显著降低：两台余热锅炉的排烟温度由改造前的300℃降低到205℃左右，余热充分回收。
3.省煤器给水温度升高：省煤器进水温度由125℃提高到150℃(可控)，提高了省煤器的管壁温度，避免了省煤器管束露点腐蚀，同时使省煤器管壁的积灰呈酥松状不会黏结，为清除积灰提供了有利条件。
4.燃烧状况得到改善：增设水热媒空气预热器并结合燃烧器改造后，锅炉燃烧配风由常温提高到约170℃，炉内燃烧稳定，未出现尾燃现象。
5.总产汽量增加了约60t/h：改造后，省煤器出水温度由165℃提高到240℃，使得装置外取热器、油浆蒸汽发生器以及余热锅炉自身的产汽量均得到了明显提高。
四、结论
1.该余热锅炉经技术改造后，提高了烟气处理能力，降低了余热锅炉的排烟温度，满足了装置长周期高效运行的要求。
2.该余热锅炉经技术改造后，大大降低了装置的能耗，催化装置综合能耗约降低5.8kg标油/t。
3.该余热锅炉经技术改造后，高温烟气全部进入余热锅炉进行回收利用，避免了高温烟气直接向大气排放。(作者单位：中国石油兰州石化公司)