安金海,孟慶學(xué),李良興,王象會(huì)

(正和集團(tuán)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(xiàng)能耗，自二十世紀(jì)70年代中期，煉油設(shè)計(jì)專家們開發(fā)了煙氣輪機(jī)動(dòng)力回收技術(shù)。煙氣輪機(jī)能量回收機(jī)組的優(yōu)化操作和控制，可滿足主風(fēng)機(jī)所需功率的80%以上，甚至滿足主風(fēng)機(jī)的全部需要。煙機(jī)運(yùn)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(lái)，煉油廠催化裂化裝置長(zhǎng)周期平穩(wěn)運(yùn)行，是企業(yè)節(jié)能降耗的關(guān)鍵問題，如何優(yōu)化煙機(jī)運(yùn)行，提高經(jīng)濟(jì)效益仍是當(dāng)前催化裂化裝置運(yùn)行過程中需要研究的重要課題之一。

1 煙機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)及運(yùn)行情況

140萬(wàn)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(jī)部分、主風(fēng)機(jī)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(jì)過程中，考慮三機(jī)組配置方式，不設(shè)備用主風(fēng)機(jī)，主風(fēng)機(jī)為軸流風(fēng)機(jī)，設(shè)計(jì)風(fēng)量2850nm3/min(濕)，出口壓力0.45MPa(絕)，機(jī)組配置為煙氣輪機(jī)+主風(fēng)機(jī)+電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)三機(jī)組，其中煙氣輪機(jī)的設(shè)計(jì)煙氣量為2854nm3/min，電動(dòng)機(jī)額定功率為14000kW。三機(jī)組運(yùn)行流程如圖1所示。

裝置運(yùn)行過程中，采用主風(fēng)機(jī)組配套的電機(jī)可直接啟動(dòng)整個(gè)機(jī)組；煙機(jī)故障時(shí)可解裂脫出，由電機(jī)繼續(xù)驅(qū)動(dòng)主風(fēng)機(jī)，不另設(shè)備用主風(fēng)機(jī)，有效降低裝置建設(shè)成本。

裝置開工后在未投用煙機(jī)的情況下，主風(fēng)機(jī)電耗在9000～9300 kW·h范圍內(nèi)，投用煙機(jī)后主風(fēng)機(jī)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(jī)電耗仍然偏高，運(yùn)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(gè)，耗電量波動(dòng)較大，平均耗電量達(dá)2451.9kW·h)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于同類裝置95%的水平，造成主風(fēng)機(jī)電耗較高，耗電量波動(dòng)較大，平均耗電量達(dá)2451.9 kW·h。 具體運(yùn)行情況見圖2。

圖1 三機(jī)組運(yùn)行流程

2 主風(fēng)機(jī)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(duì)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(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理的規(guī)范化。掌握了精益六西格瑪，能夠?qū)W會(huì)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(shí)全面化，避免問題的紕漏，減少了生產(chǎn)被動(dòng)；簡(jiǎn)化原始的統(tǒng)計(jì)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(jī)結(jié)構(gòu)方面入手，結(jié)合具體運(yùn)行狀況，運(yùn)用六西格瑪方法，進(jìn)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(jī)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(lái)源復(fù)雜，常渣、蠟油的原料性質(zhì)不穩(wěn)定，對(duì)原料的分析滯后，導(dǎo)致?lián)皆日{(diào)整不及時(shí)。摻渣比調(diào)整不及時(shí)，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(dòng)大，從而造成主風(fēng)機(jī)電耗波動(dòng)較大[2]。

2.2 煙機(jī)入口流量波動(dòng)大

主風(fēng)機(jī)電耗波動(dòng)較大，造成煙機(jī)入口蝶閥開度調(diào)整頻繁，危害煙機(jī)的安全運(yùn)行。

2.3 主風(fēng)機(jī)出口流量過低或過高

主風(fēng)機(jī)出口流量過低造成煙機(jī)入口壓力低 ；主風(fēng)機(jī)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(jī)的安全運(yùn)行。由于反應(yīng)操作人員對(duì)再生器燒焦負(fù)荷的判斷不到位，導(dǎo)致主風(fēng)量調(diào)整不及時(shí)。

2.4 雙動(dòng)滑閥開度過小或過大

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

2.5 主風(fēng)機(jī)靜葉開度和煙機(jī)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(fù)荷，主風(fēng)流量處于過剩狀態(tài)；煙機(jī)入口蝶閥開度在38%～40%之間；煙機(jī)振動(dòng)值在5.3左右；主風(fēng)機(jī)靜葉開度52，再生器壓力0.22MPa。雙動(dòng)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(jī)電耗相關(guān)的42個(gè)輸入因子，并利用應(yīng)矩陣進(jìn)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(jī)電耗，以達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的，見圖4。

(1)針對(duì)摻渣比沒有嚴(yán)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(shí)依靠反應(yīng)稀相溫度和產(chǎn)品、油漿密度來(lái)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(qiáng)對(duì)原料性質(zhì)的分析，采取每周兩次對(duì)原料進(jìn)行分析。減小再生器生焦與燒焦的不平衡對(duì)主風(fēng)機(jī)電耗波動(dòng)大的影響，保證再生器生焦與燒焦的平衡。

(2)優(yōu)化前，煙機(jī)入口流量波動(dòng)大，煙機(jī)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(lái)手動(dòng)控制煙機(jī)入口蝶閥開度，盡量通過調(diào)整生焦量來(lái)達(dá)到生焦與燒焦負(fù)荷的平衡，從而穩(wěn)定主風(fēng)量，達(dá)到穩(wěn)定煙機(jī)入口流量的目的。

(3)優(yōu)化前，主風(fēng)機(jī)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(jī)入口流量過低，通過提高主風(fēng)機(jī)入口靜葉開度實(shí)現(xiàn)，加強(qiáng)監(jiān)控，及時(shí)調(diào)整；主風(fēng)機(jī)入口流量過高，通過主風(fēng)機(jī)小放空來(lái)控制主風(fēng)機(jī)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(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)處理。

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

(5)制定優(yōu)化控制措施，降低主風(fēng)機(jī)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(dá)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(dòng)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(jī)電耗會(huì)逐漸下降，隨著靜葉開度的逐漸減小，主風(fēng)機(jī)電耗的下降幅度會(huì)加大。蝶閥開度增加后，主風(fēng)機(jī)電耗下降明顯，由原來(lái)的2451.9kW·h下降至360kW·h左右。

調(diào)整優(yōu)化后，主風(fēng)機(jī)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(jī)電耗單值控制圖見圖5。

圖5 主風(fēng)機(jī)電耗單值控制圖

4 結(jié)論

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

優(yōu)化項(xiàng)目實(shí)施后，按照工業(yè)用電0.57元/度計(jì)算。由項(xiàng)目實(shí)施初期平均電耗2451.9kW·h達(dá)到359.52kW·h時(shí)，年增效益944.24萬(wàn)元。收益=(現(xiàn)狀-目標(biāo))×年運(yùn)行時(shí)間×電單價(jià)=(2451.9～359.52) KW·h×8000h×0.57元/ KW·h =944.24萬(wàn)元。

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