煙機(jī)預(yù)熱線優(yōu)化改造

褚磊，李洪標(biāo)，畢中華

（大慶石化公司煉油廠，黑龍江 大慶 163711）

煙機(jī)預(yù)熱線優(yōu)化改造

褚磊，李洪標(biāo)，畢中華

（大慶石化公司煉油廠，黑龍江 大慶 163711）

煙氣輪機(jī)是重油催化裝置重要的能量回收設(shè)備，煙氣輪機(jī)的運行狀態(tài)直接影響催化裝置的長周期運行。本文將通過對裝置煙氣輪機(jī)預(yù)熱線的優(yōu)化改造，一方面消除預(yù)熱線自身存在的安全隱患；另一方面通過改造，能夠?qū)崿F(xiàn)煙氣輪機(jī)開機(jī)前的精確預(yù)熱，使機(jī)組及入口管系緩慢升溫，均勻膨脹，保障機(jī)組的平穩(wěn)運行。

煙氣輪機(jī);預(yù)熱線;硫腐蝕;消除熱應(yīng)力

催化裝置的煙氣輪機(jī)是石油煉化裝置的專用設(shè)備，也是催化裝置能量回收的關(guān)鍵設(shè)備，煙氣輪機(jī)的運行狀態(tài)直接影響催化裝置的長周期運行，煙氣輪機(jī)的長周期運行是全國催化裝置研究的重要課題之一。

裝置煙機(jī)入口管道原設(shè)計預(yù)熱線存在缺陷，在裝置正常運行期間事故頻發(fā)。圖1為原設(shè)計煙機(jī)預(yù)熱線圖。

圖1 原設(shè)計煙機(jī)預(yù)熱線

2012年11月11日煙氣輪機(jī)開機(jī)后，煙機(jī)預(yù)熱線第二道閥閥后法蘭焊口熱影響區(qū)處突然撕開，煙氣泄漏，機(jī)組被迫停機(jī)。分析原因：當(dāng)預(yù)熱線第二道閥全關(guān)后，預(yù)熱線溫度迅速下降，管線冷縮形成拉應(yīng)力，造成焊口熱影響區(qū)處撕開。

2013年1月24日、30日煙機(jī)預(yù)熱線第二道閥閥后彎頭兩道焊口的熱影響區(qū)出現(xiàn)裂紋。分析原因可能是由于煙氣中含硫含水，預(yù)熱線第二道閥全關(guān)后，煙氣線至第二道閥之間形成盲區(qū)，煙氣中的水分遇冷凝結(jié)，該管段充滿凝結(jié)水，且凝結(jié)水中含有硫，對焊道附近的熱影響區(qū)造成腐蝕。

煙機(jī)預(yù)熱線的材質(zhì)為0Cr18Ni9，設(shè)計上存在缺陷，在工作狀態(tài)下無法消除由于溫度變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力，并且無法消除盲區(qū)水汽的冷凝。如果該預(yù)熱線流程不進(jìn)行改造，將給生產(chǎn)帶來極大的安全隱患，而且由于該管道與煙氣線相連，出現(xiàn)故障后無法切除系統(tǒng)檢修，只能切斷進(jìn)料停工檢修，造成巨大的經(jīng)濟(jì)效益損失。且在裝置運行的過程中多次出現(xiàn)開裂腐蝕泄漏的問題，影響到裝置的安全運行和經(jīng)濟(jì)效益。

1 研究調(diào)查

為了從根本上消除煙機(jī)預(yù)熱線存在的安全隱患，車間設(shè)備管理人員與設(shè)計院人員進(jìn)行了深入的調(diào)查研究。首先，通過煙機(jī)預(yù)熱線工藝流程的改造消除由于溫度變化產(chǎn)生的熱應(yīng)力。原設(shè)計的煙機(jī)預(yù)熱線分別連接于兩條煙氣管道，在煙氣輪機(jī)檢修期間，其中一條煙氣管道FL109會產(chǎn)生較大的軸向位移，而另一條煙氣線沒有位移，并且煙機(jī)預(yù)熱線上沒有設(shè)置膨脹節(jié)，應(yīng)力無法消除。其次，通過煙機(jī)預(yù)熱線工藝流程及材質(zhì)的改造，解決盲區(qū)水汽冷凝的含硫凝結(jié)水對管道的腐蝕。煙機(jī)預(yù)熱線在煙氣輪機(jī)正常運行時，兩道閥門全關(guān)，預(yù)熱線處于冷態(tài)。煙氣中的水分遇冷凝結(jié)，該管段充滿凝結(jié)水，且凝結(jié)水中含有硫，對焊道附近的熱影響區(qū)造成腐蝕。最后，通過對煙機(jī)預(yù)熱線工藝流程的改造，能夠?qū)崿F(xiàn)煙氣輪機(jī)開機(jī)前的精確預(yù)熱，使機(jī)組及入口管系緩慢升溫，均勻膨脹，保障機(jī)組的平穩(wěn)運行。

2 改造方案

按照調(diào)查研究的結(jié)果，提出了以下設(shè)計思路：將原設(shè)計流程改為自閘閥前至蝶閥后，管道的出入口均在同一條管道上，預(yù)熱線在煙氣管線上方開口，且預(yù)熱線閥門距離煙氣管線的距離要短；預(yù)熱線要設(shè)置膨脹彎和膨脹節(jié)，以消除熱應(yīng)力；升級管道及閥門的材質(zhì)，提高其耐高溫性能。圖2為新設(shè)計煙機(jī)預(yù)熱線圖。

3 創(chuàng)新點

本次煙機(jī)預(yù)熱線優(yōu)化改造具有以下創(chuàng)新點。

（1）改變煙機(jī)預(yù)熱線流程，將原設(shè)計不合理流程改為自閘閥前至蝶閥后，管道的出入口均在同一條管道上，煙氣管道的軸向位移對其無影響。

圖2 新設(shè)計煙機(jī)預(yù)熱線

（2）管線設(shè)有膨脹彎，并安裝了膨脹節(jié)，可消除熱應(yīng)力。

（3）管線長度縮短，減少管線支撐或彈簧吊架，減少能量損失。

（4）預(yù)熱線在煙氣管線上方開口，且預(yù)熱線閥門距離煙氣管線距離短，可避免預(yù)熱線盲區(qū)積水造成腐蝕。

（5）管道及閥門采用耐高溫材料。

（6）煙機(jī)預(yù)熱線增加了一臺膨脹節(jié)，消除了預(yù)熱線自身的熱應(yīng)力變化。

4 經(jīng)濟(jì)效益

如果煙機(jī)預(yù)熱線出現(xiàn)故障檢修，將會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失。首先，煙氣輪機(jī)是催化裝置中能量回收設(shè)備，三機(jī)組運行不但不耗電，而且還能發(fā)電，但是如果煙機(jī)預(yù)熱線出現(xiàn)故障，煙機(jī)—主風(fēng)機(jī)組停機(jī)，備機(jī)運行，備用主風(fēng)機(jī)是由電動機(jī)驅(qū)動，其高額的電耗是經(jīng)濟(jì)損失之一。其次，預(yù)熱線及機(jī)組的檢修費用也是較大的經(jīng)濟(jì)損失。最后，裝置備機(jī)生產(chǎn)狀態(tài)，處理量下降。如果煙機(jī)預(yù)熱線故障擴(kuò)大，造成裝置切斷進(jìn)料停工檢修，將會造成更嚴(yán)重的損失。

5 社會效益

本次煙機(jī)預(yù)熱線優(yōu)化改造，從根本上消除了安全生產(chǎn)隱患，提高了煙機(jī)預(yù)熱線的可靠性，減少了煙氣輪機(jī)的檢修次數(shù)。

如果煙機(jī)預(yù)熱線出現(xiàn)故障檢修，必須切換至備用主風(fēng)機(jī)運行，切換過程中需將主風(fēng)放空，造成嚴(yán)重噪聲污染，給附近居民的正常生活帶來不便。本次項目改造后，將減少噪聲污染次數(shù)。

6 結(jié)語

綜上所述，本次煙機(jī)預(yù)熱線的改造效果是顯著的。

首先，通過改造管道流程和材質(zhì)升級，消除了預(yù)熱線自身存在的安全隱患。

其次，實現(xiàn)了煙氣輪機(jī)開機(jī)前的精確預(yù)熱，使機(jī)組及入口管系緩慢升溫，均勻膨脹，保障機(jī)組的平穩(wěn)運行。

最后，提高了煙機(jī)預(yù)熱線的可靠性，自改造后至今，未發(fā)生過因預(yù)熱線故障而機(jī)組停機(jī)事件。為煙氣輪機(jī)長周期運行提供有力保障。

[1]劉孟德．催化裂化裝置煙氣輪機(jī)故障分析及處理[J]．石油化工設(shè)備，2010，39（3）．

[2]石勝才．催化裂化裝置雙級煙氣輪機(jī)振動原因分析及解決措施[J]．工程技術(shù):全文版．

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1671-0711（2017）08（下）-0044-02