摘 要：煙機(jī)是現(xiàn)代煉油催化裝置核心設(shè)備之一，它的長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行，直接影響著催化裝置的經(jīng)濟(jì)效益和開(kāi)煉周期。

關(guān)鍵詞：催化裂化煙機(jī)；長(zhǎng)周期；催化劑結(jié)垢；煙氣品質(zhì)

玉門(mén)煉油廠80萬(wàn)噸/年重油催化裂化裝置能量回收機(jī)組為由煙機(jī)-主風(fēng)機(jī)-電機(jī)組成的三機(jī)組，其中煙機(jī)是由蘭煉機(jī)械廠制造的YLⅡ-13000A雙級(jí)煙氣輪機(jī)。

1 概述

1.1 煙機(jī)運(yùn)行概況

煙機(jī)自2013年9月24日煙機(jī)開(kāi)機(jī)至2014年10月27日，煙機(jī)持續(xù)運(yùn)行了398天，9552小時(shí)，滿(mǎn)足了長(zhǎng)周期運(yùn)行要求，但期間振動(dòng)值波動(dòng)較大，煙機(jī)振動(dòng)偏高是影響煙機(jī)長(zhǎng)周期運(yùn)行的主要因素。

1.2 煙機(jī)打開(kāi)檢查情況

將煙機(jī)解體時(shí)發(fā)現(xiàn)：（1）一級(jí)動(dòng)葉片有大量催化劑結(jié)垢、二級(jí)動(dòng)葉片有少量催化劑結(jié)垢，一級(jí)動(dòng)葉片未見(jiàn)明顯磨損，耐磨涂層被沖蝕，整體呈現(xiàn)暗紅色，從一級(jí)動(dòng)葉片取下的催化劑垢厚度大約2.4mm，如圖1所示。（2）一、二級(jí)動(dòng)葉片鎖緊磨平，二級(jí)動(dòng)葉片頂端有輕微磨損，葉片根部磨損嚴(yán)重。

圖1 一級(jí)動(dòng)葉催化劑結(jié)垢情況

2 振動(dòng)可能原因分析

2.1 催化劑結(jié)垢

造成煙機(jī)結(jié)垢的主要原因是入口煙氣中粉塵濃度高且<5μm的超細(xì)粉含量高。超細(xì)粉屬于C類(lèi)粒子，本身不易流動(dòng)，粘結(jié)性強(qiáng)。在隨煙氣高速運(yùn)行過(guò)程中，顆粒之間或顆粒與設(shè)備之間劇烈磨擦，產(chǎn)生靜電電荷，在靜電吸附作用下細(xì)粉不斷沉積、生長(zhǎng)，在煙機(jī)或三旋單管處形成垢物。

目前投用的各類(lèi)煙機(jī)中普遍采用過(guò)熱蒸汽或飽和蒸汽冷卻、吹掃煙機(jī)輪盤(pán)。高溫的煙氣通過(guò)混有較低溫度的蒸汽時(shí)，或吹掃蒸汽本身帶有不飽和蒸汽時(shí)，在水分凝結(jié)作用下，煙氣粉塵會(huì)大量附著在煙機(jī)流道及葉片上。這些結(jié)焦物有時(shí)是不均勻的，這將直接影響轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡。特別是煙機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中煙氣條件不斷變化或結(jié)焦物增多、增重后，附著在葉片某部位的結(jié)焦物受離心力作用被甩脫，這樣就嚴(yán)重破壞了轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡，引起機(jī)組振動(dòng)突發(fā)性升高，而當(dāng)結(jié)焦物大部分被甩掉后，煙機(jī)的振動(dòng)又會(huì)降下來(lái)，很多煙機(jī)在運(yùn)行時(shí)振動(dòng)情況波動(dòng)都是這一過(guò)程引起的。[1]

粉塵堆積現(xiàn)象更容易發(fā)生在雙級(jí)輪盤(pán)的煙氣輪機(jī)上，這也是雙級(jí)煙機(jī)故障率相對(duì)偏高的主要原因。

2.2 沖蝕與磨損

催化裂化裝置再生煙氣中所含催化劑為主的煙氣粉塵，隨煙氣一起高速通過(guò)煙機(jī)葉片，對(duì)煙機(jī)流道產(chǎn)生沖刷，在高溫的作用下（通常煙氣入口溫度在620℃以上），煙氣粉塵對(duì)轉(zhuǎn)子的磨損加劇.磨損嚴(yán)重的部位常發(fā)生在葉片、臺(tái)肩、榫槽等部位，會(huì)出現(xiàn)刀刃狀或拇指狀的劃痕，沖蝕嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)蜂窩狀。

2.3 葉片斷裂

當(dāng)出現(xiàn)不均勻磨損時(shí)，轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡破壞，機(jī)組振動(dòng)值上升。當(dāng)沖蝕現(xiàn)象日益加劇，葉片受損嚴(yán)重，同時(shí)機(jī)組振動(dòng)逐漸加大，受損葉片在長(zhǎng)期振動(dòng)產(chǎn)生的交變應(yīng)力的破壞下極易發(fā)生斷裂，葉片突然斷裂又會(huì)使煙機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡嚴(yán)重破壞，振動(dòng)值巨幅上升。

3 振動(dòng)高應(yīng)對(duì)措施

催化劑結(jié)垢、沖蝕與磨損及葉片斷裂等故障都與煙氣中的高溫和粉塵密不可分，煙氣的品質(zhì)直接關(guān)系到煙機(jī)的長(zhǎng)周期運(yùn)行，因此，對(duì)煙氣中催化劑的濃度、粒度和煙氣的溫度都必須做嚴(yán)格的要求，提高煙氣品質(zhì)。[2]

3.1 影響煙氣品質(zhì)的常見(jiàn)因素

（1）頂旋系統(tǒng)對(duì)煙氣品質(zhì)影響的分析。再生器頂部旋風(fēng)分離器是煙氣催化劑進(jìn)行分離的關(guān)鍵設(shè)備，其工作原理是高速煙氣催化劑混流沿切線方向進(jìn)入分離器后，在離心力和重力的作用下，重催化劑顆粒沿著圓錐形筒體內(nèi)壁逐漸匯集于底部，并通過(guò)料腿導(dǎo)入密相床，而輕煙氣則從錐體底部，返旋流上升形成“氣芯”排出分離器，并在筒體中心區(qū)域形成一定負(fù)壓。煙氣中催化劑濃度的高低取決于旋風(fēng)器的分離效率。

（2）“三旋”系統(tǒng)對(duì)煙氣品質(zhì)影響的分析。第三級(jí)旋風(fēng)分離器是保證合格煙氣進(jìn)入煙機(jī)的最后一道分離設(shè)備，它的分離效率高低直接決定著煙機(jī)運(yùn)行環(huán)境的惡劣程度催化劑是反再系統(tǒng)細(xì)粉的主要來(lái)源。

（3）日常工藝操作對(duì)煙氣品質(zhì)影響的分析。如何精細(xì)調(diào)節(jié)，優(yōu)化工藝參數(shù)，對(duì)煙氣分離效率高低也有著重要的作用。主要表現(xiàn)為：a.煙氣進(jìn)入頂旋線速的合理確定及微細(xì)調(diào)節(jié)，也是影響分離效率的操作因素，一般為15～25m/h，速度過(guò)高，旋風(fēng)器的壓降增大，容易返混，效率下降。b.高溫?zé)煔獾挠绊?，煙氣的持續(xù)超高溫直接影響著煙機(jī)各部件及各級(jí)旋風(fēng)器材質(zhì)的力學(xué)性能。c.催化劑性能的影響，不同類(lèi)型的催化劑，其硬度、耐熱性能、粒度分布等也對(duì)分離效果有著不可忽視的作用。裝置在本周期主要加注三種催化劑，當(dāng)這些催化劑混合使用或在反再系統(tǒng)中同時(shí)并存時(shí)，可能會(huì)加劇某一品種催化劑的磨損，產(chǎn)生大量細(xì)粉。d.開(kāi)、停廠過(guò)程，日常每班新鮮劑的規(guī)范操作加入、卸出及裝置在非正常狀況下的操作過(guò)程中，催化劑跑損的合理控制，對(duì)煙氣品質(zhì)的影響也尤為重要。

3.2 提高煙氣品質(zhì)措施

3.2.1 優(yōu)化操作參數(shù)，科學(xué)組織操作

（1）熟悉掌握分離器結(jié)構(gòu)、性能，摸索操作，積累總結(jié)各種正、反操作環(huán)境下，頂旋入口線速，密相藏量，稀、密相密度等各工藝參數(shù)值的變化。并進(jìn)行科學(xué)分析、驗(yàn)證。找出適合不同工況下最優(yōu)操作值。（2）保持平穩(wěn)操作，避免為完成任務(wù)超負(fù)荷運(yùn)行，嚴(yán)格控制沉降器汽提段汽提蒸汽量和過(guò)熱度。（3）嚴(yán)格控制旋分入口線速不超速，特別是三旋。（4）保持已回收細(xì)粉退路的暢通。三旋泄氣量按設(shè)計(jì)上限控制。（5）加劑或卸劑均應(yīng)遵循少量連續(xù)的原則。

3.2.2 精心監(jiān)護(hù)設(shè)備運(yùn)行工況，及時(shí)維護(hù)消除隱患

正確操作各級(jí)分離器，充分發(fā)揮各類(lèi)煙氣品質(zhì)在線儀器、儀表的在線監(jiān)測(cè)優(yōu)勢(shì)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)調(diào)整操作或事先預(yù)知性的維護(hù)，是提高煙氣品質(zhì)的重要保障。

（1）重點(diǎn)監(jiān)控和調(diào)節(jié)好如下三個(gè)主要參數(shù)：a.“三旋”在線壓降參數(shù)（PdI1501）；b.再生器頂旋壓降參數(shù)（PDI1116）；c.空氣分布環(huán)壓降參數(shù)（PDI1113）。重視收集、分析它們的原始數(shù)據(jù)，掌握其與分離效率之間的邏輯關(guān)系，以供調(diào)節(jié)使各級(jí)分離器處于最佳效率。（2）發(fā)揮好煙機(jī)入口顆粒濃度在線儀的“眼睛”作用，為各操作過(guò)程提供有益的監(jiān)督反饋?zhàn)饔?。?）輪盤(pán)冷卻蒸汽：a.嚴(yán)格控制蒸汽品質(zhì)，溫度控制在240-250℃左右。b.輪盤(pán)中心溫度按設(shè)計(jì)上限控制，蒸汽量盡量按操作下限控制，不宜大于0.5噸/小時(shí)。

4 結(jié)束語(yǔ)

煙機(jī)振動(dòng)值頻繁上漲會(huì)嚴(yán)重影響催化裝置實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行，從而導(dǎo)致煙機(jī)振動(dòng)高的因素有很多，也比較復(fù)雜，關(guān)注反應(yīng)再生系統(tǒng)和三旋的操作管理，從工藝設(shè)計(jì)、選型、工作點(diǎn)工況等方面抓起，關(guān)注細(xì)節(jié)。

參考文獻(xiàn)

[1]沈慶根.化工機(jī)器故障診斷技術(shù)[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，1994.

[2]艾克利，艾小兵，等.催化裂化煙機(jī)振動(dòng)原因分析及對(duì)策[J].廣東化工，2011（9）.