安润平

（陕西延长石油（集团）有限责任公司延安炼油厂，陕西延安 727406）

0 引言

烟气轮机主风机组主要由烟气轮机、轴流风机和电机3 种机组构成。在石油化工企业中，流化催化装置的能源消耗程度大约占据总能耗的45%，烟气轮机能够回收再生烟气中约为20%的热能。根据初步统计，大部分石化企业已经建立烟气轮机动力回收系统，同时正在运行的烟气轮机在节能减排方面带来巨大效果，并且产生丰厚的经济收入。当烟气密封系统出现故障时需要全面分析具体情况，在得出相应结论的同时完善并改进具体方案，最终为烟气轮机安全运行打下良好基础。

1 烟气密封系统简述

烟机气封系统重点采用3 道蜂窝密封方式。在轴高速运行过程中，轴的旋转带动饱和蒸汽以螺旋方式向前推进。当饱和蒸汽经过蜂窝带时，蜂窝带拥有的无数六角网格将整团蒸汽充分分解，气流被分解之后在六角网格含有的狭小空间内形成各不相同的旋转，而这些旋转的实际强度会以螺旋汽流的实际强度为主。通过六角网格的有效隔绝，在轴与蜂窝带之间产生无数道密闭的汽帘，汽帘的实际作用为能够全面防止介质流向外侧，在显著提高转子稳定程度以及降低内部气体溢出程度的基础上，进而充分达到高效密封的实际效果。

除此之外，在密封效果方面为了以防万一，通常会采用辅助密封方式。辅助密封一般应用平滑性梳齿密封方法，可概括为在密封空腔引进净化风，进一步隔绝蒸汽和油系统，最后将净化风与被隔绝泄漏的蒸汽统一借助排凝管线释放到大气层中[1]。

2 烟气密封系统失效的主要原因

2.1 机组在维护过程中未及时进行蒸汽排凝

机器在生产运行过程中会产生大量水蒸汽，当水蒸汽与其他气体混合时会造成生产质量降低。由于生产过程中很容易受到公用工程系统和自产蒸汽系统波动的影响，因此在机器生产工作期间应该使得密封蒸汽管线低点始终处于适当开启的状态，采用此类做法的主要目的在于确保产生的蒸汽不会含有其余的杂质液体。如果机组在日常检查维护机器的时候没有对此项工作内容产生足够的重视，就会使得蒸汽系统发生波动的频率增加，在波动过程中系统的低点位置无法及时将冷凝的水珠有效进行排出，导致在气封位置堆积大量冷凝积液，加剧密封带积灰现象，最后产生严重堵塞状况。

2.2 主电机失电

在机组正常运行过程中，主电机经常由于内部故障原因而产生失电现象。在整个过程中，机组依然处于用电状态，轴流风机的实际功率是烟气轮机和主电机功率的总量，并且整个机组的转速、烟气轮机和轴流风机的振动频率、位移状况以及实际温度都保持在未失电时的状态，相关数据都显示为正常。因为电机的实际作用为有效掌控整个机组的实际转速，所以在电机突然出现失电的情况下，如果不能够在第一时间内发现并妥善处理，很容易发生严重事故。机组完全停机需满足的3 个重要条件为烟气轮机的实际转速≤5700 r/min、轴流风机静叶角度>22°以及电机出现跳闸情况。在主电机失电后，轴流风机静叶角度以及电机跳闸条件已充分满足，但是为了最大限度防止机组紧急停止运行对再生反应造成影响，合理的措施为设计相应联锁，同时启用备用主电机并将备用机器切换入网[2]。

2.3 密封蒸汽使用不合理

机器密封过程中采用蒸汽的主要来源是由系统蒸汽管网产生，在差压控制阀的作用下，将蒸汽注入到气封体内部的蒸汽密封部分。蒸汽密封部分的重要构成部分为蜂窝密封带和气封体，当气流流经蒸汽密封段时，蜂窝密封带会将气流整体分割成大小不一的漩涡，涡流的形成会对后续气流经过产生一定阻碍程度，从而达到有效密封气流的实际效果。

此类使用方法在一定程度上会产生严重弊端，在烟气进入到密封部分过程中，可能会吸收蜂窝孔内部大量热能，使得温度降低。此时如果在蜂窝孔处正好堆积许多密封蒸汽，在温度降低的过程中就会使得蒸汽凝结成水滴，水滴在充分融合烟气时，在长时间堆积的条件下产生大量灰尘，最终将密封孔完全堵塞。

2.4 烟气中含有大量粉尘

在机器运行过程中，在烟气方面的具体要求为粉尘浓度不能大于140 mg/Nm3，颗粒的实际浓度不能高于2%，如果调整的频率过大，代表烟气浓度严重超标。密封蒸汽压力的实际控制部分为烟机动叶后部分排气压力和密封蒸汽压差，为了使密封蒸汽全部进入烟气流道，应该确保密封体内部的蒸汽压力大于动叶之后的烟气压力，进而全面避免烟气外泄的现象发生。在压力控制方面的差值通常都会在0.025 MPa 附近，需要注意的事项为烟气中要避免出现催化剂粉尘，如果粉尘浓度过高，会使得密封效果明显降低。

2.5 烟机管道入口热膨胀

在烟气轮机开启之后，首先需要进行的工作为检查烟气轮机的运行状况。在检查过程中如果发现管道与平台板产生接触情况，需要在第一时间移动平台板使得管道始终保持在自由放置状态，当处理完毕后重新开启机器。在机器运行过程中，烟机入口的管道膨胀和收缩程度以及其自由状态都会在开机过程中对整个机体产生一定作用力，进而导致在开机时发生较大振动现象。

为了充分保证烟机正常运行，可以以钢结构为基准安放标尺，然后在开机、关机和预热时分别测量并记录其实际生成数据，同时在汇总所有数据的基础上观察变化形势。所以在机器开机之前，最好可以查找曾经的设计图纸，通过充分对比管道的刻度值，使得烟气轮机和入口处始终保持自由连接状态，最终确保机组能够正常运行[3]。

3 烟气轮机密封系统泄漏情况

根据对曾经烟机密封系统泄漏情况的基本调查，比较典型的案例为某处全新建立的催化装置在2014 年建成，同年投入生产使用，在整个运行过程中密封系统正常运行，未发生任何泄漏状况。在良好运行一年之后，突然发生烟气泄漏的情况，因为泄漏程度在可控制范围之内并且依然满足正常运行的基本条件，所以在整个生产过程中时刻保持专人看守。在运行过程中同时对机组的润滑油质展开检测，最终结果为润滑油质处于正常水平。在运行2 年之后，企业计划全面停工并检修所有装置，在详细检查烟机的密封系统过程中，发现蜂窝密封已经被粉尘颗粒全面堵塞，在导致密封系统失效的同时，烟气泄漏造成轴承箱的外壁靠烟机一侧和轴承箱附近管线等许多位置出现严重腐蚀情况。

4 改善密封系统的具体措施

4.1 强化密封系统蒸汽质量

为了有效改进密封系统失效的情况，其中一种方式为提高密封系统的蒸汽质量，通过系统蒸汽源的饱和蒸汽直接转变成为过热蒸汽进而实现蒸汽质量提高的目的。从饱和蒸汽转变成过热蒸汽的基本原理为，继续加热饱和蒸汽，在温度升高的基础上超越此压力状态下的饱和温度，此类处于全新状态下的蒸汽为过热蒸汽。过热蒸汽与饱和蒸汽之间的明显区别在于过热蒸汽在冷却时释放的热量非常少，并且产生凝结水的现象很少发生，从而使得密封系统堆积灰尘的程度显著降低，进而保护整套机械设备。

4.2 在操作过程中确保其平稳程度

在烟气轮机运行过程中，为了使得机器始终处于稳定运行状态，相关人员需要加大监督烟气轮机的吸入的烟气浓度和颗粒程度，每过一个阶段需要按时检查三旋分离器的实际运行状态，通过三旋分离器的正常运行，使得进入烟机的烟气浓度和颗粒程度都能够保持在既定范围内。如果需要添加催化剂，需要严格注意添加速度，整个过程要保持匀速和缓慢，同时在选择加料器时需要使用小型加料器，以防止对烟机正常运行造成影响。最终相关人员还需注意每个环节都需要严格遵守相应规范[4]。

4.3 管理过程中采用科学有效的措施

当烟气轮机运行时，相关人员需要增加检查蒸汽管道低点位置排出冷凝水具体状况的频率，进而确保蒸汽质量符合实际标准，防止因为温度过低产生冷凝水的现象发生情况逐渐增加，最终确保蒸汽在进入烟机的过程中不存在其他杂质。

除此之外，在其他设备检查过程中还需要时刻注意润滑油使用情况、循环水的状况以及机器整体泄漏程度，通过日常巡检过程中在第一时间发现问题并进行优化和完善，最终确保全面解决所有发现的问题，同时杜绝所有相似的隐患出现在机器运行过程中。

5 结束语

当前在烟气轮机密封系统中，大部分工厂会采用3 道蜂窝密封方式，而3 道蜂窝密封方式在密封蒸汽等气体过程中发挥显著作用。虽然蜂窝密封方式拥有良好的效果，但是在应用过程中经常会发生管线严重腐蚀和蜂窝密封被粉尘颗粒堵塞等问题，对日常生产造成经济损失，并且蜂窝密封技术对气体的质量要求很高。因此当烟气轮机在采用蜂窝密封技术时需要全面提高密封气体的质量，最终显著强化密封实际效果。