顧國威，楊程，王聰

（遼寧石化公司油化廠，遼寧 遼陽 111000）

YL23000B型單級(jí)煙氣輪機(jī)是中國石油某公司 220萬噸/年重油催化裂化裝置項(xiàng)目中能量回收機(jī)組的關(guān)鍵設(shè)備，由中國石油渤海裝備蘭州石油化工機(jī)械廠設(shè)計(jì)制造。機(jī)組于2018年9月14日13:50首次開機(jī)，運(yùn)行至今。

2019年，催化裝置大檢修后，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，煙機(jī)結(jié)垢趨勢增加，煙機(jī)輸出功率逐漸降低，主風(fēng)機(jī)電機(jī)電流逐漸上升，電機(jī)功耗持續(xù)增加，電機(jī)電流上升最高達(dá)到500A、電機(jī)功率達(dá)到7000kW，且雙動(dòng)滑閥開度逐漸增大，最大開度24%，通過對(duì)比分析，判斷煙機(jī)內(nèi)部存在結(jié)垢現(xiàn)象，且大量煙氣流失，能量未能進(jìn)行回收，極大影響了催化裝置的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，大量煙氣長時(shí)間通過雙動(dòng)滑閥，導(dǎo)致雙動(dòng)滑閥襯里沖刷、磨損嚴(yán)重，雙動(dòng)滑閥閥體外壁出現(xiàn)過熱點(diǎn)（超過500℃），不得不對(duì)閥體外壁進(jìn)行貼護(hù)板處理，嚴(yán)重威脅裝置長周期安全運(yùn)行。2019年11月26日，煙機(jī)進(jìn)行了第一次煙機(jī)在線除垢，取得了明顯的效果，煙機(jī)做功效率有明顯提升，主風(fēng)機(jī)電流從354A下降至159A，主風(fēng)機(jī)電機(jī)功率從4514kW下降至1144kW，但煙機(jī)振動(dòng)最大值從40μm上升至50μm。

2020年2月11日，嘗試進(jìn)行了煙機(jī)第二次在線除垢，此次除垢重點(diǎn)是試驗(yàn)在裝置不降低負(fù)荷、主備風(fēng)機(jī)不切換的情況下，只通過關(guān)閉煙機(jī)入口調(diào)節(jié)蝶閥改變煙氣流場的方式進(jìn)行擾動(dòng)除垢，檢驗(yàn)?zāi)芊襁_(dá)到除垢效果。試驗(yàn)過程中，蝶閥開度從70%關(guān)至28%,煙機(jī)溫度從697℃下降至680℃，全過程歷時(shí)3h，主風(fēng)機(jī)電流從170A下降至157A，功率從1382kW下降至-1009kW，進(jìn)入發(fā)電工況，雙動(dòng)滑閥開度從9%下降至4%。

2020年3月25日，YL23000B進(jìn)行了第三次煙機(jī)在線除垢，全操作過程用時(shí)12h。25日凌晨5點(diǎn)整，催化裝置開始降量運(yùn)行，處理量從245t/h逐漸降低至200t/h，7點(diǎn)03分備機(jī)啟動(dòng)，8點(diǎn)整，主備風(fēng)機(jī)完成切換，備用主風(fēng)機(jī)開始提供風(fēng)量，主風(fēng)機(jī)切出系統(tǒng)，煙機(jī)入口調(diào)節(jié)蝶閥PV1103C開始逐漸關(guān)閉。按溫度變化不超過80℃/h，煙機(jī)開始降溫除垢。下午14點(diǎn)01分，煙機(jī)入口調(diào)節(jié)蝶閥閥位關(guān)閉至2%，煙機(jī)溫度達(dá)到最低溫度475℃，第一次成功達(dá)到500℃以下，煙機(jī)降溫除垢完成，開始升溫。16點(diǎn)30分，切換回主風(fēng)機(jī)組運(yùn)行，17點(diǎn)，備用主風(fēng)機(jī)準(zhǔn)時(shí)停機(jī)。通過除垢后，裝置主風(fēng)機(jī)組電機(jī)運(yùn)行電流由315A下降至149A，電機(jī)功率由5000KW下降至284kW，雙動(dòng)滑閥開度由16%下降至5%，除垢效果顯著。因電機(jī)功率貼近齒輪箱臨界工況，故未安排煙機(jī)進(jìn)行發(fā)電。煙機(jī)振動(dòng)最大值從平均40μm上升至平均50μm，最高54μm。對(duì)比第一次煙機(jī)除垢前后數(shù)據(jù)，機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)與當(dāng)時(shí)相似，其振動(dòng)增長及波動(dòng)均在允許范圍內(nèi)。煙機(jī)貓爪上抬間隙值在煙機(jī)溫度下降期間逐漸變大，最大間隙值達(dá)到3mm（除垢前最大2.7mm），于3月26日進(jìn)行復(fù)測，最大間隙值下降至2.65mm。

2020年3月31日14點(diǎn)進(jìn)行了煙機(jī)第四次在線除垢，這次煙機(jī)除垢與第二次試驗(yàn)過程相同，不切換主備機(jī)情況下開、關(guān)兩次煙機(jī)入口調(diào)節(jié)蝶閥改變煙氣流場的方式進(jìn)行除垢，與第二次除垢的區(qū)別是除垢結(jié)束后固定了雙動(dòng)滑閥PV1103B的閥位為2.5%，PV1103A閥位投自動(dòng)，通過對(duì)比除垢前后PV1103A的閥位大小來準(zhǔn)確判斷除垢效果。除垢前雙動(dòng)滑閥閥位為10%，主風(fēng)機(jī)風(fēng)量4250Nm3/min除垢后雙動(dòng)滑閥閥位為8.5%，主風(fēng)機(jī)風(fēng)量為4280Nm3/min，除垢取得了一定效果。

1 四次煙機(jī)在線除垢對(duì)比分析

1.1 煙機(jī)除垢前后參數(shù)對(duì)比（功率、電流、雙動(dòng)滑閥開度）

2020年3月31日進(jìn)行的除垢試驗(yàn)可以看作第三次除垢的補(bǔ)充。2020年3月25日進(jìn)行了煙機(jī)第三次在線除垢，本次煙機(jī)除垢過程與第一次除垢過程基本一致，不同點(diǎn)在于通過工藝調(diào)整本次煙機(jī)最低溫度首次達(dá)到500℃以下，且沒有反復(fù)開關(guān)蝶閥進(jìn)行升溫、降溫，溫度降低到475℃后直接開始升溫至690℃。除垢后對(duì)各參數(shù)進(jìn)行分析，第一次除垢效果最明顯。另外，從目前雙動(dòng)滑閥的開度來看，可以判斷煙機(jī)靜葉部位也有結(jié)垢的情況出現(xiàn)，導(dǎo)致煙機(jī)的流通面積變小，因此，此次除垢效果不如第一次。四次煙機(jī)在線除垢關(guān)鍵參數(shù)對(duì)比如表1。

表1 四次煙機(jī)在線除垢關(guān)鍵參數(shù)對(duì)比

1.2 煙機(jī)振動(dòng)值對(duì)比

第三次煙機(jī)除垢過程中，由趨勢圖可以看出，煙機(jī)振動(dòng)值整體呈上升趨勢，機(jī)組除垢前振動(dòng)值范圍為38～45μm，除垢后隨生產(chǎn)調(diào)整，振動(dòng)值上升，3月26日22點(diǎn)左右穩(wěn)定于44～50μm。煙機(jī)分時(shí)工頻分量峰值 12.3～ 12.8μm，分頻分量峰值 9.8μm，倍頻分量峰值約4.5μm。對(duì)比除垢前，全頻值變化主要體現(xiàn)在工頻及分頻分量上。工頻分量變化表明轉(zhuǎn)子結(jié)垢脫落不均勻，平衡精度有所變化。分頻分量增大主要由生產(chǎn)波動(dòng)導(dǎo)致。與2019年11月26日除垢前后數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，11月26日工頻分量為12.4～13.6μm，分頻分量峰值為8.4μm。因此，通過頻譜分析兩次煙機(jī)除垢變化基本一致。第四次煙機(jī)除垢過程中振動(dòng)值有較明顯下降，振動(dòng)值范圍在40～45μm，除垢后17點(diǎn)41分開始振動(dòng)值稍有回升，19點(diǎn)穩(wěn)定在45～52μm。

1.3 煙機(jī)貓爪翹起間隙對(duì)比

煙機(jī)貓爪翹起一方面原因是冷態(tài)時(shí)出口膨脹間隙預(yù)留過大，另一方面，由于煙機(jī)入口管線熱膨脹力增大，膨脹節(jié)不能完全吸收，造成管線力作用在煙機(jī)進(jìn)氣錐上。由此可見，煙機(jī)出、入口管線熱膨脹量的變化是影響煙機(jī)貓爪間隙值和穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素。

2019年11月26日，第一次煙機(jī)在線除垢后，貓爪最大間隙值從除垢前2.55mm上升至2.7mm，11月27日下降至2.55mmm，之后逐漸上升并穩(wěn)定在2.7mm。2020年3月25日煙機(jī)在線除垢后，貓爪最大間隙值從2.7mm上升至3.0mm，3月26日下降至2.65mm，之后逐漸上升并在3月30日穩(wěn)定在2.8mm，3月31日貓爪間隙下降至2.7mm。通過這兩次在線在線除垢對(duì)比說明，煙機(jī)貓爪間隙在每次除垢后都會(huì)有所上升，小幅度回落后將在一段時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定。

1.4 煙機(jī)低點(diǎn)排凝水中垢樣對(duì)比

第一次在線除垢煙機(jī)低點(diǎn)排凝水內(nèi)垢片體積更大，呈片、塊狀，顏色為暗紅色。而第三次在線除垢低點(diǎn)排凝水內(nèi)垢以粉末形式存在，幾乎沒有成塊的垢片。分析認(rèn)為這是由于在第一次除垢和第三次除垢期間，第二次除垢除掉了部分煙機(jī)內(nèi)部表面浮灰，因此，沒有形成致密的硬垢片層。對(duì)比可以看出第一次煙機(jī)在線除垢效果更徹底一些，但增大的振動(dòng)值也可以看出硬垢脫落時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的影響。為了避免過大過多的硬垢脫落對(duì)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡影響過大，定期通過煙機(jī)入口蝶閥及雙動(dòng)滑閥協(xié)調(diào)開關(guān)模式在線除垢是必須的。

2 煙機(jī)除垢過程需改進(jìn)部分

（1）在線除垢操作開始就對(duì)煙機(jī)各貓爪間隙值進(jìn)行高頻次的測量記錄，至少每1小時(shí)進(jìn)行一次，除垢操作結(jié)束后，將各貓爪間隙值制作趨勢圖，便于分析貓爪間隙變化的規(guī)律及變化加快部分的影響因素。

（2）除垢前，應(yīng)對(duì)煙機(jī)入口管線滑動(dòng)支撐、擺動(dòng)支架、出口膨脹節(jié)等部位進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)記，并詳細(xì)記錄煙機(jī)除垢過程中因溫度變化引起管線熱膨脹量變化的趨勢，并進(jìn)行分析。

3 結(jié)語

建議采用兩種結(jié)合方式進(jìn)行煙機(jī)在線除垢。方式一是根據(jù)雙動(dòng)滑閥開度、煙機(jī)功率綜合評(píng)價(jià)，進(jìn)行主機(jī)切除模式進(jìn)行除垢，且結(jié)合四次除垢的成功經(jīng)驗(yàn)，將升、降溫時(shí)間延長，在溫度600～700℃內(nèi)增加開、關(guān)煙機(jī)入口蝶閥次數(shù)的方法進(jìn)行除垢。方式二是在切除煙機(jī)進(jìn)行除垢的間隔七建，定期（暫定每月一次）通過調(diào)節(jié)煙機(jī)入口蝶閥及雙動(dòng)滑閥協(xié)調(diào)開關(guān)模式來改變煙機(jī)煙氣流場，達(dá)到去除煙機(jī)內(nèi)部浮灰的效果。通過在線除垢期間的煙機(jī)振動(dòng)值變化，可以看出煙機(jī)在線除垢存在風(fēng)險(xiǎn)，一是無法判斷垢層脫落時(shí)間，二是無法判斷垢層脫落是否均勻；在不啟動(dòng)備機(jī)進(jìn)行切換運(yùn)行時(shí)，煙機(jī)若突然脫落較大垢片，煙機(jī)振動(dòng)值可能會(huì)突升，煙機(jī)存在振動(dòng)聯(lián)鎖停機(jī)、裝置停車的風(fēng)險(xiǎn)，因此，在使用煙機(jī)在線除垢技術(shù)時(shí)，一定要做好風(fēng)險(xiǎn)分析和預(yù)防措施。