基于節(jié)能降耗的優(yōu)化DCC裝置煙機操作工藝

安金海,孟慶學(xué),李良興,王象會

(正和集團股份有限公司,山東 廣饒 257342)

催化裂解裝置中，再生器高溫?zé)煔馑鶐ё叩哪芰考s占全裝置能耗的四分之一 。為降低此項能耗，自二十世紀70年代中期，煉油設(shè)計專家們開發(fā)了煙氣輪機動力回收技術(shù)。煙氣輪機能量回收機組的優(yōu)化操作和控制，可滿足主風(fēng)機所需功率的80%以上，甚至滿足主風(fēng)機的全部需要。煙機運行狀況良好，裝置耗電量能夠降低三分之一及以上，節(jié)能效果顯著。

一直以來，煉油廠催化裂化裝置長周期平穩(wěn)運行，是企業(yè)節(jié)能降耗的關(guān)鍵問題，如何優(yōu)化煙機運行，提高經(jīng)濟效益仍是當(dāng)前催化裂化裝置運行過程中需要研究的重要課題之一。

1 煙機設(shè)計參數(shù)及運行情況

140萬t/a的催化裂解裝置，由反應(yīng)-再生、分餾部分、吸收穩(wěn)定部分、氣壓機部分、主風(fēng)機部分、產(chǎn)汽系統(tǒng)和余熱鍋爐。主要產(chǎn)品包括汽油組分、液化石油氣、輕柴油、重柴油，副產(chǎn)油漿和干氣。

裝置設(shè)計過程中，考慮三機組配置方式，不設(shè)備用主風(fēng)機，主風(fēng)機為軸流風(fēng)機，設(shè)計風(fēng)量2850nm3/min(濕)，出口壓力0.45MPa(絕)，機組配置為煙氣輪機+主風(fēng)機+電動機/發(fā)電機三機組，其中煙氣輪機的設(shè)計煙氣量為2854nm3/min，電動機額定功率為14000kW。三機組運行流程如圖1所示。

裝置運行過程中，采用主風(fēng)機組配套的電機可直接啟動整個機組；煙機故障時可解裂脫出，由電機繼續(xù)驅(qū)動主風(fēng)機，不另設(shè)備用主風(fēng)機，有效降低裝置建設(shè)成本。

裝置開工后在未投用煙機的情況下，主風(fēng)機電耗在9000～9300 kW·h范圍內(nèi)，投用煙機后主風(fēng)機電耗降至2200～3500 kW·h范圍內(nèi),但與其它同類裝置相比主風(fēng)機電耗仍然偏高，運行效果不理想，能量回收效率僅為63%(2010年04月20日-05月19日，采集數(shù)據(jù)90個，耗電量波動較大，平均耗電量達2451.9kW·h)，遠遠低于同類裝置95%的水平，造成主風(fēng)機電耗較高，耗電量波動較大，平均耗電量達2451.9 kW·h。 具體運行情況見圖2。

圖1 三機組運行流程

2 主風(fēng)機電耗較高的原因分析

精益六西格瑪作為一種解決問題的方法論，對生產(chǎn)管理是非常有用的，特別是在裝置優(yōu)化操作和生產(chǎn)成本降低等方面，開闊了思路，實現(xiàn)了生產(chǎn)運營管理的規(guī)范化。掌握了精益六西格瑪，能夠?qū)W會用數(shù)據(jù)說話，改變傳統(tǒng)的思維模式；處理生產(chǎn)問題時全面化，避免問題的紕漏，減少了生產(chǎn)被動；簡化原始的統(tǒng)計技術(shù)方法；使裝置優(yōu)化生產(chǎn)更科學(xué)化[1]。

基于此，企業(yè)成立技術(shù)攻關(guān)小組，從煙機結(jié)構(gòu)方面入手，結(jié)合具體運行狀況，運用六西格瑪方法，進行SIPOC分析，查找出了裝置電耗高的原因。分析過程如圖3示。

主風(fēng)機電耗較高的原因主要為幾方面。

2.1 原料性質(zhì)不穩(wěn)定

由于企業(yè)加工原料來源復(fù)雜，常渣、蠟油的原料性質(zhì)不穩(wěn)定，對原料的分析滯后，導(dǎo)致?lián)皆日{(diào)整不及時。摻渣比調(diào)整不及時，影響再生器生焦量與燒焦量的平衡，導(dǎo)致再生煙氣溫度、流量波動大，從而造成主風(fēng)機電耗波動較大[2]。

2.2 煙機入口流量波動大

主風(fēng)機電耗波動較大，造成煙機入口蝶閥開度調(diào)整頻繁，危害煙機的安全運行。

2.3 主風(fēng)機出口流量過低或過高

主風(fēng)機出口流量過低造成煙機入口壓力低 ；主風(fēng)機出口流量過高造成再生器供風(fēng)大于需風(fēng)，從而出現(xiàn)稀相溫度超高，危害煙機的安全運行。由于反應(yīng)操作人員對再生器燒焦負荷的判斷不到位，導(dǎo)致主風(fēng)量調(diào)整不及時。

2.4 雙動滑閥開度過小或過大

雙動滑閥開度過小，減小再生器壓力自動調(diào)節(jié)的余地和降低了煙機回收能量的效率；雙動滑閥開度過大，操作人員沒有及時發(fā)現(xiàn)造成煙機能量回收效率低。

2.5 主風(fēng)機靜葉開度和煙機入口蝶閥開度的影響

靜葉開度過大(52°～55°)，出口流量152000～159000NM3/h，按照當(dāng)前的加工負荷，主風(fēng)流量處于過剩狀態(tài)；煙機入口蝶閥開度在38%～40%之間；煙機振動值在5.3左右；主風(fēng)機靜葉開度52，再生器壓力0.22MPa。雙動滑閥開度在7～10之間。

3 優(yōu)化措施

原因查找到以后，技術(shù)攻關(guān)小組經(jīng)過程流程圖，找出了與主風(fēng)機電耗相關(guān)的42個輸入因子，并利用應(yīng)矩陣進行分析，找出存在的問題，制定優(yōu)化控制措施，降低主風(fēng)機電耗，以達到提高經(jīng)濟效益的目的，見圖4。

(1)針對摻渣比沒有嚴格控制，調(diào)整隨意，沒有目的性，造成再生器生焦與燒焦的不平衡的問題。平時依靠反應(yīng)稀相溫度和產(chǎn)品、油漿密度來判斷原料性質(zhì)的變化，根據(jù)蠟油、常渣的性質(zhì)調(diào)整摻渣比例，加強對原料性質(zhì)的分析，采取每周兩次對原料進行分析。減小再生器生焦與燒焦的不平衡對主風(fēng)機電耗波動大的影響，保證再生器生焦與燒焦的平衡。

(2)優(yōu)化前，煙機入口流量波動大，煙機蝶閥開度調(diào)整范圍大(36%～49%)。通過優(yōu)化，在保證再生效果的前提下，使再生催化劑藏量最小，從而降低主風(fēng)通過床層的壓降。根據(jù)再生器壓力的可調(diào)節(jié)余地來手動控制煙機入口蝶閥開度，盡量通過調(diào)整生焦量來達到生焦與燒焦負荷的平衡，從而穩(wěn)定主風(fēng)量，達到穩(wěn)定煙機入口流量的目的。

(3)優(yōu)化前，主風(fēng)機出口流量收主風(fēng)小方空頻繁調(diào)整影響，導(dǎo)致主風(fēng)量不穩(wěn)，增加能耗。通過確定合理的輸送管線管徑和氣體線速，降低主風(fēng)——煙氣輸送系統(tǒng)管線的壓降。主風(fēng)機入口流量過低，通過提高主風(fēng)機入口靜葉開度實現(xiàn)，加強監(jiān)控，及時調(diào)整；主風(fēng)機入口流量過高，通過主風(fēng)機小放空來控制主風(fēng)機風(fēng)量平穩(wěn)，提高操作人員的業(yè)務(wù)能力和判斷能力，做到及時發(fā)現(xiàn)，及時處理。

(4 )優(yōu)化前，雙動滑閥開度過小，減小再生器壓力自動調(diào)節(jié)的余地和降低了煙機回收能量的效率。通過再生煙氣旁路采用雙動滑閥，盡量提高進煙機的再生煙氣量。關(guān)小煙機入口蝶閥開度，合理增加主風(fēng)流量，達到進一步提高煙機回收能量的目的；由操作人員手動調(diào)節(jié)控制，加強監(jiān)盤力度，及時跟蹤調(diào)整。開度過大時，煙機能量回收效率低，則采取及時調(diào)整煙機入口蝶閥開度，達到降低主風(fēng)機電耗的目的。

(5)制定優(yōu)化控制措施，降低主風(fēng)機電耗。將靜葉開度調(diào)整至48°～52°。通過調(diào)整靜葉開度，使得主風(fēng)流量達到145000～149000NM3/h，滿足燒焦平衡。通過增加蝶閥開度，使蝶閥開度由42%增加至46%。雙動滑閥開度降到2～3之間。

(6) 在工藝控制范圍內(nèi)，減小靜葉開度，主風(fēng)機電耗會逐漸下降，隨著靜葉開度的逐漸減小，主風(fēng)機電耗的下降幅度會加大。蝶閥開度增加后，主風(fēng)機電耗下降明顯，由原來的2451.9kW·h下降至360kW·h左右。

調(diào)整優(yōu)化后，主風(fēng)機耗電明顯降低, 調(diào)整優(yōu)化措施與結(jié)果見表1，主風(fēng)機電耗單值控制圖見圖5。

圖5 主風(fēng)機電耗單值控制圖

4 結(jié)論

針對主風(fēng)機耗電高問題，通過持續(xù)改進，利用持續(xù)改進的工具及方法，對參數(shù)的優(yōu)化和控制，主風(fēng)機耗電量超過了改善的目標(biāo)。優(yōu)化煙機操作工藝后，主風(fēng)量增加至145000m3/h，再生器壓力225kPa，雙動滑閥開度增加至7%～10%。煙機蝶閥開度增加至40%～45%，增加煙機能量回收效率，降低主風(fēng)機電耗。

優(yōu)化項目實施后，按照工業(yè)用電0.57元/度計算。由項目實施初期平均電耗2451.9kW·h達到359.52kW·h時，年增效益944.24萬元。收益=(現(xiàn)狀-目標(biāo))×年運行時間×電單價=(2451.9～359.52) KW·h×8000h×0.57元/ KW·h =944.24萬元。

另外，隨著煙機運行周期的增長，煙機的工況也將隨之下降，如何搞好煙機的運行，找出最佳控制范圍，與煉油企業(yè)的實際情況相結(jié)合，在系統(tǒng)范圍內(nèi)推廣，達到增效節(jié)支的目的。