RFCC裝置能量回收機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行的改進(jìn)措施

楊社明（寧夏石化公司）

RFCC裝置能量回收機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行的改進(jìn)措施

楊社明（寧夏石化公司）

RFCC裝置能量回收機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行涉及工藝指標(biāo)的嚴(yán)格控制、輔助設(shè)備的選型、機(jī)組高質(zhì)量的檢修、大型機(jī)組的特護(hù)、儀表控制系統(tǒng)的聯(lián)校以及平穩(wěn)開(kāi)停機(jī)等諸多方面。為控制RFCC裝置能量回收機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行，主要采取了以下措施：嚴(yán)格控制煙機(jī)入口催化劑濃度及粒度分布；嚴(yán)防煙機(jī)入口煙氣溫度超標(biāo)；保證輪盤蒸汽的品質(zhì)及流量；提高機(jī)組運(yùn)行水平。

RFCC裝置 能量回收機(jī)組 煙氣輪機(jī) 平穩(wěn)運(yùn)行 節(jié)能

寧夏石化公司的90×104t/a RFCC裝置采用重疊式兩段逆流再生工藝，即一段再生器布置于二段再生器的上部。該裝置于2000年8月開(kāi)車一次成功，作為關(guān)鍵設(shè)備的能量回收機(jī)組一直平穩(wěn)運(yùn)行，沒(méi)有出現(xiàn)非計(jì)劃停機(jī)事件。2007年7月大檢修期間，根據(jù)加工負(fù)荷及能量回收的需要，對(duì)煙氣輪機(jī)及主風(fēng)機(jī)進(jìn)行了利舊改造，之后能量回收機(jī)組一直安全穩(wěn)定運(yùn)行至今，為裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行及能耗的降低發(fā)揮了積極的作用。

1 機(jī)組概述

RFCC裝置能量回收機(jī)組一直采用同軸式三機(jī)組配置方案，即煙機(jī)+離心式鼓風(fēng)機(jī)+齒輪箱+電動(dòng)機(jī)，2007年6月調(diào)劑1臺(tái)6E1900-3.8/0.97舊主風(fēng)機(jī)及1臺(tái)4 927 kW的煙機(jī)代替原有的主風(fēng)機(jī)及煙機(jī)。煙機(jī)是YLⅡ-4000N型煙氣輪機(jī)，它是把催化裂化再生煙氣所具有的熱能和壓力能經(jīng)靜、動(dòng)葉降壓膨脹轉(zhuǎn)化為煙氣的動(dòng)能，高流速的煙氣沖動(dòng)轉(zhuǎn)子進(jìn)而將煙氣動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)子的機(jī)械能，從而帶動(dòng)風(fēng)機(jī)達(dá)到減輕電動(dòng)機(jī)負(fù)荷及能量回收的目的。本煙機(jī)為二級(jí)透平，采用軸向進(jìn)氣懸臂式結(jié)構(gòu)，與單級(jí)透平相比，每級(jí)的焓降減少，氣流速度降低，從而大大減少了催化劑顆粒對(duì)葉片的沖蝕磨損，延長(zhǎng)了煙氣通過(guò)部分零部件的壽命，并且提高了效率。增速機(jī)齒輪為平行軸漸開(kāi)線齒輪，齒輪箱上安裝有半自動(dòng)電動(dòng)盤車機(jī)構(gòu)。

2 煙氣能量回收系統(tǒng)流程簡(jiǎn)述

來(lái)自再生器的高溫?zé)煔馐紫冗M(jìn)入1臺(tái)多管式三級(jí)旋分器，分離出其中大部分催化劑，使進(jìn)入煙氣輪機(jī)的煙氣中催化劑含量降到0.2 g/m3（標(biāo)況）以下，大于10 μm的顆?；境?，保證煙氣輪機(jī)的葉片長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)。凈化后的煙氣從三級(jí)旋分器出來(lái)后分為兩路：一路經(jīng)調(diào)節(jié)蝶閥和切斷閘閥軸向進(jìn)入煙氣輪機(jī)膨脹做功，驅(qū)動(dòng)主風(fēng)機(jī)回收煙氣中的壓力能；做功后的煙氣再經(jīng)水封罐與另一旁路通過(guò)雙動(dòng)滑閥及降壓孔板室放空的煙氣匯合后進(jìn)入CO焚燒余熱鍋爐，回收煙氣中的化學(xué)能及顯熱并發(fā)生3.9 MPa(A)、425℃的過(guò)熱蒸汽。煙氣經(jīng)CO焚燒余熱鍋爐后排入煙囪。在煙氣輪機(jī)前的水平管道上裝有高溫碟閥及高溫平板閘閥，高溫平板閘閥在事故狀態(tài)下緊急切斷煙氣，使之不能進(jìn)入煙氣輪機(jī)。從三旋排出的細(xì)粉夾帶有2%～5%的煙氣，要連續(xù)從細(xì)粉收集罐頂部排出。為了維持整個(gè)系統(tǒng)壓力，在放空線上裝有臨界流速噴嘴，此噴嘴在近臨界狀態(tài)下操作。

3 機(jī)組設(shè)備性能數(shù)據(jù)對(duì)比

2007年根據(jù)加工負(fù)荷及能量回收的需求對(duì)煙氣輪機(jī)及主風(fēng)機(jī)進(jìn)行了改造，改造前后性能參數(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。

4 改造措施

4.1 嚴(yán)格控制煙機(jī)入口催化劑濃度及粒度分布

煙機(jī)中催化劑的濃度及粒度分布是直接影響煙機(jī)良好運(yùn)行的最重要的外因。經(jīng)驗(yàn)表明，由于葉片不均勻磨損：催化劑在葉片上的不均勻沉積，以及催化劑進(jìn)入兩級(jí)輪盤間空腔內(nèi)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡，是引起煙機(jī)振動(dòng)超標(biāo)造成能量回收機(jī)組被迫停機(jī)的主要原因。因此，掌控反應(yīng)再生系統(tǒng)的系統(tǒng)操作，控制煙氣中催化劑的濃度和粒度，是煙機(jī)良好運(yùn)行的首要條件。該裝置的煙氣粉塵濃度一直控制在80～95 mg/m3之間，為煙機(jī)的安全平穩(wěn)運(yùn)行創(chuàng)造了良好的條件。

表1 機(jī)組設(shè)備性能改造前后數(shù)據(jù)

4.2 嚴(yán)防煙機(jī)入口煙氣溫度超標(biāo)

高溫是煙機(jī)裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的大敵，高溫的主要原因是二次燃燒。高溫一方面影響煙機(jī)的壽命，嚴(yán)重時(shí)使煙機(jī)部件變形，各零部件之間的間隙變化，甚至發(fā)生靜動(dòng)部件相磨的事故；另一方面，高溫也會(huì)造成催化劑細(xì)粉的黏度增大，粉塵容易附著在葉片周圍，造成煙機(jī)葉片磨損，使煙機(jī)振動(dòng)。在實(shí)際操作中把煙機(jī)入口煙氣溫度作為公司控制的指標(biāo)，進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控。

4.3 保證輪盤蒸汽的品質(zhì)及流量

催化劑在煙機(jī)流道部位的沉積和燒結(jié)已成為煙機(jī)長(zhǎng)周期運(yùn)行的大敵，其原因是由于鈉、鉀、氯化鈣和釩在高流速、低靜壓情況下，當(dāng)溫度為500℃到600℃時(shí)生成的低熔點(diǎn)共晶體使催化劑變得十分膠黏所至。當(dāng)這種沉積在圍帶上發(fā)展到一定厚度時(shí)就會(huì)與動(dòng)葉產(chǎn)生摩擦，而這種摩擦的研磨作用所產(chǎn)生的高溫和高壓將使催化劑沉積而燒結(jié)，因此，建立一個(gè)穩(wěn)定的輪盤冷卻蒸汽和一個(gè)合適的溫度場(chǎng)是十分必要的。為此，公司嚴(yán)格規(guī)定了輪盤溫度，把該指標(biāo)納入公司級(jí)工藝指標(biāo)進(jìn)行控制。在實(shí)際生產(chǎn)中，當(dāng)冷卻蒸汽品質(zhì)較差時(shí)，一方面會(huì)造成催化劑堆積和燒結(jié)，使動(dòng)平衡遭到破壞，產(chǎn)生振動(dòng)過(guò)大的問(wèn)題；另一方面也會(huì)造成動(dòng)靜部件的腐蝕，當(dāng)蒸汽品質(zhì)較好時(shí)，嚴(yán)格地穩(wěn)定輪盤溫度，以保證平穩(wěn)操作。

4.4 提高機(jī)組運(yùn)行水平

技術(shù)上的改進(jìn)是提高機(jī)組運(yùn)行水平的根本，正確操作和精心維護(hù)是機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。除了搞好人員培訓(xùn)，機(jī)組的日常維護(hù)、管理和特護(hù)工作外，以下措施對(duì)提高機(jī)組的運(yùn)行水平非常重要。

4.4.1 加強(qiáng)輔助設(shè)備的選用和管理

公司對(duì)主要設(shè)備的選用和管理十分重視，各單機(jī)本體問(wèn)題不多，但一些輔助設(shè)備的問(wèn)題影響了機(jī)組的長(zhǎng)周期運(yùn)行，如油站、主輔油泵、特殊閥門、控制系統(tǒng)等。因此，要使機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行，一定要加強(qiáng)輔助設(shè)備的選用和管理。另外，公司還根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)，制定了大型機(jī)組的維護(hù)保養(yǎng)制度，制度要求機(jī)修、電氣、儀表及生產(chǎn)車間等部門共同搞好機(jī)組的日常維護(hù)及巡檢工作，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。

4.4.2 投用前對(duì)特殊閥門及聯(lián)鎖自保控制系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)校

機(jī)組的特性曲線是指導(dǎo)機(jī)組操作的依據(jù)，也是設(shè)定機(jī)組保護(hù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。實(shí)測(cè)離心式風(fēng)機(jī)的特性曲線，對(duì)離心式風(fēng)機(jī)防喘振保護(hù)的設(shè)置及事故狀態(tài)準(zhǔn)確及時(shí)動(dòng)作非常重要。在每次開(kāi)機(jī)前都要對(duì)機(jī)組儀表控制系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)真的單校、聯(lián)校；對(duì)特殊閥門及行程開(kāi)關(guān)、電磁閥等進(jìn)行重新標(biāo)定和調(diào)校；對(duì)機(jī)組各項(xiàng)邏輯保護(hù)系統(tǒng)逐一進(jìn)行模擬試驗(yàn)。這一環(huán)節(jié)有利于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，減少機(jī)組運(yùn)行故障。

4.4.3 扎實(shí)檢修，嚴(yán)格按規(guī)程開(kāi)停機(jī)

計(jì)劃停工檢修及改造安裝后的機(jī)組質(zhì)量，對(duì)機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行影響較大。因?yàn)闊煓C(jī)停運(yùn)后，沉積在葉片、圍帶上的催化劑，由于溫降會(huì)產(chǎn)生不均勻的脫落，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡，甚至使輪盤和二級(jí)圍帶間塞入催化劑，所以每次檢修必須進(jìn)行認(rèn)真清理。為了確保轉(zhuǎn)子不受損害，在裝置停工時(shí)，首先將備用主風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，并且將煙氣輪機(jī)切離系統(tǒng)；裝置開(kāi)工時(shí)，先由備用主風(fēng)機(jī)供風(fēng)；裝置操作平穩(wěn)后，采用煙氣輪機(jī)沖轉(zhuǎn)啟動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到3 200 r/min時(shí)，給電動(dòng)機(jī)合閘，這樣可減少啟動(dòng)電流以及對(duì)電網(wǎng)的沖擊，也能充分暴露機(jī)組的問(wèn)題。在機(jī)組啟動(dòng)無(wú)問(wèn)題后，將備用主風(fēng)機(jī)切離系統(tǒng)，由主機(jī)來(lái)完成反再系統(tǒng)的供風(fēng)。這樣對(duì)機(jī)組及整個(gè)裝置的平穩(wěn)運(yùn)行都有好處。

5 建議及結(jié)論

大型機(jī)組應(yīng)該采用現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)，利用在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以在惡性事故發(fā)生前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題。機(jī)組安全運(yùn)行不能僅看機(jī)組振動(dòng)值是否超越現(xiàn)行規(guī)定的振動(dòng)停機(jī)極限，還要根據(jù)相位改變等從不同角度來(lái)分析其運(yùn)行狀態(tài)，保證機(jī)組安全運(yùn)行，延長(zhǎng)設(shè)備的運(yùn)行周期。

能量回收機(jī)組運(yùn)行得好壞將直接影響到RFCC裝置的安全、平穩(wěn)、長(zhǎng)周期運(yùn)行，對(duì)煉廠綜合能耗的影響極大。要確保能量回收機(jī)組的長(zhǎng)周期運(yùn)行，必須加強(qiáng)技術(shù)改造，選用良好的輔助設(shè)備和控制系統(tǒng)，嚴(yán)格控制煙機(jī)入口的催化劑濃度和粒度，嚴(yán)防入口超溫，保證輪盤冷卻蒸汽的品質(zhì)和流量。

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.08.004

楊社明，1994年畢業(yè)于西安石油大學(xué)，煉油工藝工程師，從事煉化生產(chǎn)運(yùn)行及工藝技術(shù)管理工作，E-mail：yangshenmn＠163.com，地址：寧廈銀川寧夏石化公司生產(chǎn)運(yùn)行處，750021。

2011-06-28）