李哲儒

（中國石油廣東石化公司，廣東揭陽 522000）

0 引言

中國石油哈爾濱石化公司Ⅰ催化裝置處理能力為120 Mt/a，主風機為常規(guī)三機組配置。煙氣輪機制造廠商為渤海裝備蘭州石油化工機械廠，型號為YL-8000I 單級懸臂煙氣輪機，軸功率為8400 kW，于2018 年3 月23 日完成檢修工作,運行時長為14 520 h，機組振動符合標準，運行參數(shù)穩(wěn)定，各項指標均在設(shè)計范圍內(nèi)。

1 檢修情況

問題1：轉(zhuǎn)子拆卸后發(fā)現(xiàn)在密封排氣梳齒之間有寬約25 mm、深約為5 mm 的坑蝕（圖1），經(jīng)判斷此處磨損非機械磨損。

圖1 密封排氣梳齒磨損

原因分析：由于密封排氣管線為朝上方排空，管線低點存在部分蒸汽冷凝水無法排出，當冷凝水遇到高溫旋轉(zhuǎn)軸時，含有微溶于水的硫酸鈣會由于水的蒸發(fā)而析出，水中的碳酸根會與鈣、鎂離子結(jié)合，生產(chǎn)不溶于水的碳酸鈣、碳酸鎂在排氣梳齒間，周而復始，對軸造成不規(guī)則磨損導致坑蝕產(chǎn)生。

解決方法：①將排氣管線低點處加一個導淋閥門，并保持打開狀態(tài)，保證產(chǎn)生蒸汽冷凝水后能及時在低點排出；②加強對空氣封管線的檢查，保證蒸汽少量外泄，避免產(chǎn)生大量蒸汽冷凝水。

問題2：動葉片流通面以及葉頂有磨損（圖2）

圖2 動葉片葉頂磨損

原因分析：①由于輪盤冷卻蒸汽作用于輪盤上，隨著輪盤轉(zhuǎn)動產(chǎn)生泵送效應，蒸汽隨煙氣被甩到葉頂高速低壓區(qū)，當少量蒸汽中液體與動葉片接觸處的壓力低于它的蒸汽壓時，將在葉頂附近形成氣泡。當中壓超過氣泡壓力時，氣泡破裂并產(chǎn)生很大的沖擊力和高溫，從而在葉片頂部產(chǎn)生小凹坑；②煙道氣包含催化劑固體顆粒。氣固兩相流影響煙機葉片循環(huán)表面的磨損。同時，小于3 μm 的催化劑顆粒與葉片根部高速碰撞，并在多種因素共同作用下形成結(jié)垢。

解決方法：①在保證輪盤溫度不超溫的前提下，盡量降低冷卻蒸汽量，控制輪盤冷卻蒸汽的過熱度在250 ℃，既能降低氣蝕對葉頂?shù)臎_擊，同時可以提高煙機效率，降低能耗；②掌握氣-固兩相流動對葉片磨損的規(guī)律和影響因素，調(diào)整最佳的動葉片角度，同時保證三旋分離效率，降低煙機入口＞10 μm和＜3 μm 的催化劑顆粒含量，定期關(guān)注煙氣粉塵濃度分析。

2 針對煙機長周期運行的管理措施

2.1 煙機結(jié)垢原因

（1）高濃度的催化劑細粉是煙機催化劑結(jié)垢的主要原因。（2）旋風分離器的故障是導致催化劑細粉濃度超過標準的主要原因之一。

（3）催化劑細粉濃度高，三旋過載操作設(shè)計不合理而造成催化劑磨損。

（4）重金屬Ni、V、Fe 的污染可能會增加催化劑細粉的附著趨勢。富含重金屬的細粉具有很強的吸收SOx 和CO2的能力，并且易于形成低熔點的低共熔物。加上靜電作用，催化劑傾向于粘附結(jié)垢。在較高濃度和較快速度的情況下，它將形成堅硬而密集的垢。

2.2 控制措施

2.2.1 催化劑控制

（1）優(yōu)化催化劑品種，提高質(zhì)量標準，減少磷的添加，控制新鮮催化劑中磷的含量下限，并考慮研究低磷催化劑的配方。

（2）合理減少催化劑的置換量，緩解催化汽油中烯烴還原的條件，減少細粉的產(chǎn)生量。

（3）改良催化劑篩分組成和耐磨性能，新鮮劑中的細粉含量降低，新鮮劑指標中小于20 μm 組分不大于3%(w)、小于40 μm 組分不大于18%，磨損指數(shù)控制不大于2.5。

（4）有效磁分離金屬含量過多的催化劑顆粒，降低煙機進口煙氣攜帶的催化劑顆粒的金屬含量，嚴格控制煙氣中鈣、鐵、鎳等金屬的含量。

2.2.2 優(yōu)化煙機運行狀態(tài)

（1）保證輪盤蒸汽過熱，避免蒸汽中含有鈣、鎂、鐵、鈉等復合雜質(zhì)?？刂戚啽P的蒸汽質(zhì)量和溫度。輪盤冷卻蒸汽的過熱度控制在250 ℃以上。

（2）調(diào)整輪盤冷卻蒸汽量，按高限控制輪盤冷卻溫度，在確保輪盤蒸汽過熱度的同時，減小蒸汽使用量，減少對動葉片的沖蝕磨損。

（3）加強對煙氣催化劑顆粒在線監(jiān)測系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的監(jiān)測，控制指標不得超過150 mg/m3。

2.2.3 旋風系統(tǒng)

（1）合理控制主風量，應根據(jù)設(shè)計負荷進行三旋操作，避免超過設(shè)計負荷運行和分離的單管負荷分布不均，可能導致某些單管因過度使用而結(jié)垢。

（2）嚴格控制再生器溫度，防止再生器內(nèi)一、二級旋風因超溫引起設(shè)備內(nèi)部發(fā)生變形而開裂，造成跑劑使三旋入口催化劑粉塵濃度和粒度超標。

（3）應定期卸空細粉儲罐中的催化劑，避免因儲罐中的催化劑料位過高，影響旋分器分離效果。

2.2.4 加強煙氣粉塵監(jiān)測

（1）煙氣輪機進、出口催化劑粉塵濃度采用在線監(jiān)測和定期取樣的方式進行監(jiān)測，并采取措施保證催化劑粉塵濃度不超過150 mg/m3。

（2）監(jiān)測三級旋風分離器進、出口處催化劑粉塵的濃度和粒度分布，分析第一、第二階段旋轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)，及時處理故障。

（3）定期測算稀密相線速，按設(shè)計要求及時調(diào)整主風量和再生器料位。

（4）觀察三旋壓降是否上升，如壓降上升較大，說明三旋內(nèi)催化劑結(jié)垢嚴重，結(jié)合催化劑粉塵濃度和煙機運行狀況和效率，考慮擇機清理。

3 機組長周期安全運行

3.1 三機組的速度控制

當3 個單元處于正常運行狀態(tài)（發(fā)電或發(fā)電條件）時，速度由電動機/發(fā)電機的同步速度控制。如果電動機/發(fā)電機處于電動狀態(tài)機組轉(zhuǎn)速會下降，當轉(zhuǎn)速下降低于機組額定轉(zhuǎn)速的90%時，將引起風機防喘振控制動作，操作上應及時采取措施，維護機組正常轉(zhuǎn)速。

電動機/發(fā)電機處于發(fā)電狀態(tài)，電動機斷開連接將提高機組的轉(zhuǎn)速。此時，機組的控制器將工作。通過煙氣輪機入口蝶閥，分程控制機組以額定速度的103%運行。

3.2 密封冷卻蒸汽控制

煙機密封蒸汽控制由差壓變送器測得密封一側(cè)煙氣壓力和另一側(cè)蒸汽壓力，使其始終保持進入密封處的蒸汽壓力高于煙氣壓力0.05 MPa 達到密封效果。現(xiàn)機組運行差壓為0.07 MPa自動控制運行平穩(wěn)。

輪盤的溫度由控制器控制。通過溫度變送器測量輪盤表面的輻射溫度?？刂破髟O(shè)定值為300～350 ℃，控制輪盤冷卻蒸汽室盤面輻射溫度在300～350℃之間。

3.3 運行管理

在啟動煙氣渦輪機之前，應對入口管線和煙氣輪機殼體進行升溫。速率不大于100 ℃/h，煙氣輪機的預熱時間不小于4 h。

暖機過程中，應保證輪盤冷卻蒸汽量；對于帶有輪盤輻射溫度指示的煙氣透平，可以通過及時調(diào)節(jié)輪盤卻蒸汽量來控制溫度，溫度應保持在300～350 ℃。對于壓力控制的輪盤冷卻蒸汽，請確保蒸汽的壓力和溫度符合規(guī)定要求。

當煙氣輪機入口溫度達到400 ℃基本穩(wěn)定后，可使煙氣輪機緩慢升速。

緩慢打開入口控制蝶閥進行升速，升速至1000 r/min 停留，對機組運行狀況全面檢查，一切運行正常20 min 后，繼續(xù)開大煙機入口調(diào)節(jié)閥以每次升速500 r/min，停留20 min 檢查的方法升速，將轉(zhuǎn)速升至低于額定轉(zhuǎn)速500～1000 r/min 的速度，檢查運行狀況正常后，準備投用電機。在增加速度的過程中，請注意機組的臨界轉(zhuǎn)速，并在增加速度時迅速越過臨界轉(zhuǎn)速。

煙氣輪機升速升溫過程中，按照設(shè)計要求的熱緊程序，對煙氣輪機、煙氣管線法蘭進行熱緊。

3.4 機組運行圖譜監(jiān)測

加強煙氣發(fā)電機組狀態(tài)監(jiān)測，建立狀態(tài)監(jiān)測分析檔案。通過監(jiān)控設(shè)備的振動狀態(tài)，分析設(shè)備的振動狀態(tài)，及時掌握設(shè)備的異常情況。當振動頻譜中出現(xiàn)相變或反進動時，應立即進行分析和檢查，并在必要時停機。

3.5 機組潤滑油管理

良好的潤滑為設(shè)備安全、穩(wěn)定、長期、滿負荷和高質(zhì)量運行提供了可靠的保證。嚴格執(zhí)行“三過濾”要求，并定期檢查潤滑油的質(zhì)量。按要求每月進行潤滑油化驗分析。采用科學的潤滑油管理方法，根據(jù)油品化驗分析的結(jié)果視情形換油。

4 總結(jié)

能量回收裝置的運行情況直接影響回收的經(jīng)濟效益和催化裝置的安全、穩(wěn)定、長期運行。為保證能量回收裝置的長期運行，必須加強技術(shù)改造，選擇好控制系統(tǒng)，嚴格控制煙氣輪機入口催化劑的濃度和粒度，嚴防入口過熱，保證輪盤冷卻蒸汽的品質(zhì)和流量，嚴格執(zhí)行對機組的“五位一體”管理，提高檢修質(zhì)量，平穩(wěn)開停工。同時，研發(fā)、升級煙機中過流部件的耐磨涂層材質(zhì)，增加過流部件耐磨強度。