烟气能量机组的投运及运行经验

2012-12-29杜一俭

中国新技术新产品 2012年14期

杜一俭

（中国石化洛阳股份有限公司，河南洛阳 471003）

1 概述

近十几年来，我国的催化裂化技术发展很快，特别是由于工艺参数的提高，使再生烟气所含能量有所增加，几乎新设计的催化裂化装置都设有烟气能量回收系统。仅我公司从1986年开始到现在为止，共选型设计了40几套大型能量回收机组。这些机组多年运行的实践证明了：机组的运行基本上是可靠的，回收能量是可观的。特别是有一些炼厂认为有了烟气轮机后，增加了机组的操作灵活性。几十年来我公司在烟气能量回收机组的选型设计中，始终坚持如下的指导思想：(1)选择经过实践考验的，可靠性强的技术先进的单机。(2)强调机组的成套性。(3)设置必要的自动保护及调节系统。(4)机组自保系统与装置自保系统协调一致，正确地处理好保证装置生产和保护机组的关系。

2 烟气能量回收机组投产中的主要注意事项

一套新设计（安装）的机组，总要经过在现场的安装、单机试运、联机试运以及仪表及各个系统调试等过程。实践证明：安装调试的质量将直接影响机组的长周期运行。下面仅以几个厂遇到的典型事例说明之：

2.1严格按照机组安装规范（程）安装机组。大型烟气能量回收机组往往由数个制造厂制造，因此制定统一的安装规程是非常关键的，特别是机组冷态找正曲线必须进行核实（国产机组往往给的数据不合适）。找正后，地脚螺栓必须拧紧。某厂机组一开车电机前轴承振动就超限，但由于转速低（1500r/min），此振动不被人重视，经过半年运转后检查发现电机与齿轮箱的中心线偏移了，经重新找正后，电机不再振动。

2.2机组仪表系统必须认真地进行单校，联校；有关特殊阀门及行程开关，电磁阀等应进行调校和标定；机组的逻辑控制系统也应进行反复调试检验。

(1)例如：九江炼油厂机组，在2003年开车之前，对机组的自保系统进行了很仔细的调校。对反喘振阀、烟气入口阀、反阻塞阀、单向止逆阀等特殊阀门的调节特性，全开全关时间等均做了详细标定。在此基础上进行联校，先进行机组各系统联校，然后与装置联校，这样就保证了机组运转的可靠性。(2)轴流式主风机的特性曲线应在试车时进行校核。一台新设备，特别是过去未用的设备，在试车时一定要创造条件测其压力与流量之性能。特别应指出的是必须检查在不同静叶角度下的反喘振控制点及反喘振系统的工作状态。(3)上炼新催化引进美国ELLIOTT公司的全套机组，其中采用了Stemems公司的可编程序控制器SIMATIC SS-1150，在安装后的试运过程中，由于该控制器中的模块接地有误，造成多次自动跳闸，速度显示及控制用的三个速度探头，采用高速，试运过程中不能正常投用，速度显示也有较大误差。供给该编程器的不间断电源（UPS）采用国产件也发生过多次故障，不能满足要求。上述问题是在一般机组的控制系统中少见的，因为采用先进的编程器虽然操作的自动化程度和可靠性提高，但电气元件的故障又直接影响机组的安全运行。这些问题在试车投产时往往暴露得比较充分，通过问题的解决，为机组的正常运行也积累了经验。

2.3烟气管线的热补偿设计及施工质量将直接影响烟气轮机的运转

(1)由于烟气管线的直径大且温度高，给设计带来许多困难。无论国内国外均对此设计较为重视，但个别机组设计还不够理想。(2)烟气管线的施工，特别是联接烟机进、出口部分管线的安装，必须严格按照设计图纸要求进行。(3)烟气入口法兰的压力等级及联接螺栓的材料选择应合适。烟机入口法兰若选用压力等级低，易漏；选用等级太高则造成材料的浪费。原设计法兰多采用Pg2.5MPa压力等级，选用1Cr18Ni9Ti双头螺栓，经许多机组运行考验还可以。但现场常常发现法兰拧紧螺栓经过一段时间后松动，我们认为这是造成漏损的主要原因。目前设计大多采用法兰材料为316H，压力等级Pg4.0MPa，螺栓材料选用G132高温硬质合金，垫片选用304加石墨波齿垫，加上合适的热紧，已很好地解决检修短接法兰的泄漏问题。

2.4四机组试车中应注意之问题

2.4.1用汽轮机拖动机组启动时应注意电机的合闸转速。由于汽轮机带有调速器，因而，电机投入转速可能有两种情况：一是在汽轮机的调速器未投入运行之前（即小于80%额定效率时）投入；另一是在调速器投入运行之后，但电机投入的转速必须符合制造厂规定之值（通常要大于额定效率的95%）。像胜利炼油厂机组采用前一种即汽轮机先拖机组使转速升至额定转速的75%时（调速器还未投入）投入电机，经实践证明可行。而为天津炼油厂设计的机组，其电机投入转速约为额定效率的95%以上（汽机调速器已投入）。

2.4.2背压式汽轮机在空（或低）负荷运转时效率很低，排汽温度极高，应尽量缩短空负荷运转的时间。胜利炼油厂机组试车时实测进排汽温差仅为30℃～40℃左右。若长期在低负荷工况运行，应采取降温措施，像我们调查美国ARCO公司费城炼油厂机组时，该汽轮机在机组运转时若处于空负荷状态，则采用喷冷却蒸汽的方法限制排汽温度在232℃以下。

2.4.3试车时，往往没有合适的蒸汽源。可能用低压蒸汽代用或通入蒸汽温度过高或过低等，此时应进行核算，不应使透平过热或带水，使隔板受力不均。另外，还应注意蒸汽的质量，以免使透平结垢。

3 烟气能量回收机组运行中的主要经验

3.1 反再系统的超压往往引起催化剂倒流

催化裂化装置操作的平稳性将是影响装置长周期运转的重要因素之一。而装置中最容易产生不稳定的就是反应与再生系统的压力平衡。许多事实说明，当反再系统压力不平衡过大，处理又不及时，往往使催化剂倒流，使主风机产生逆流。在总公司系统发生的大型倒流事故已有两起：第一起发生在1981年1月12日19点（九江炼油厂），由于驱动气压机的透平进气压力下降，使气压机转速下降，沉降器压力上升，由于采用跟踪式调节，使再生压力从0.125Mpa迅速上升到0.21Mpa。主风机出口压力从0.17Mpa上升0.257Mpa，超过了该机在该静叶角度下的喘振点压力（为0.188MPa）。而此时反喘振系统未投自动，再生器的全部烟气出口被关闭，主风出口的阻尼单向阀未关闭，再加上主操作室与机组操作室不协调，致使催化剂大量倒流到主风机内，使叶片熔化，机壳变形，3年后才修复投入生产。第二起发生在1989年2月1日早6点（石油二厂），由于自备电站故障，使驱动气压机的透平进汽压力从3.5Mpa降到2.5Mpa，使机组转速下降，由于放火炬阀未打开，沉降器立即升压，使油气倒入再生器使再生压力从0.2Mpanfgktak gc 0.32Mpa，造成了主风机低流量，使机组进入不安全运行状态，即静叶关小，反喘振阀放空，出口单向阀关闭。但由于出口单向阀卡死，装置自保未投用，故阻尼单向阀未关闭，因而催化剂还是倒流进主风机。由于主风出口压力还是高，因而逆流保护动作使机组停机。倒流时间仅仅1min，但叶片还是被磨损，机壳也变形了。

3.2 催化剂大量跑损是烟气轮机迅速损坏的主要原因

再生器排出的烟气虽然又经过三旋第三级除尘，但每年通过烟机的催化剂量是相当可观的。像石油一厂的装置年处理量1Mt,配套的烟机每天要通过432kg催化剂，每年将通过约144t，因而说烟机的叶片是一个易损件。上面讲的都是正常操作条件，若操作不正常，大量跑剂，烟机会迅速被磨损。

3.3 轴流式主风机自保系统在机组运行中应投自动

通过以上的事故说明，催化剂倒流的速度是极快的，单纯靠人的感觉是无法防止的。因而近年来设计的轴流式主风机都配备了功能齐全的自动控制及保护系统，较为重要的是反喘振保护及低流量自动保护，这些系统大多采用可靠性强，反应灵敏的带微处理机的单回路调节器及程序控制机。这些仪表在机组运转中必须投自动。

3.4 先进的振动及温度监测仪表是机组防止重大机械故障的重要手段

上世纪八十年代后设计的机组，都在轴承处安装了测轴振动的探头，在仪表盘上装有显示仪表（都是引进的）。轴承测温方法也由过去测轴瓦盖的温度改为直接测轴承金属温度的结构，使轴承温度反应灵敏和接近实际工作温度。实践证明这两项措施是监视机组安全运行的重要手段。

3.5 润滑油系统操作中应注意的问题

两台油泵应分别选一台用汽轮机驱动（且做主油泵）；另一台用电动机驱动。而有些炼厂不喜欢用汽轮机，而选用双电机驱动，往往会产生主油泵因停电而停车但备用泵也因停电启动不起来。也有的厂虽然是用不同驱动机驱动，但主油泵用电机驱动。一但停电，备用泵因疏水、预热等问题不能迅速开起来，会使整个机组跳闸。

4 总结经验，提高能量回收机组的运行可靠性

4.1提高管理人员的素质，加强对操作人员的培训。近几年新建装置较多，特别是这些装置采用了许多新工艺、新设备、新仪表，又由新人来操作。因而要提高管理人员的管理水平，组织对操作人员的培训是非常必要的。使得有关操作员都了解机组的原理、结构、控制、操作及维护等。

4.2加强运行状态监测。虽然机组已装设了振动、温度等运行状态监视设施，对各单机的运行性能、机械状态等均能直接显示和记录，显示主风机、烟机、汽轮机及电机等性能；记录和存储有关操作数据；但还需研制能预测主风机可能喘振的时间；显示并打印烟机叶片磨损情况；轴承磨损情况；自动记录机组动平衡数据等的“透平机械性能分析与检测仪”是十分必要的。

4.3改善机组自保系统，使机组与装置能协调一致。机组是为装置服务的，虽然机组本身设有一整套自动保护系统，但这些系统必须与装置自保有机联系起来。

4.4加强总公司系统的经验交流。经常交流操作经验，互相学习对方的先进技术，是提高操作及管理水平的重要途径。