煙氣能量機組的投運及運行經驗

杜一儉

（中國石化洛陽股份有限公司，河南 洛陽 471003）

1 概述

近十幾年來，我國的催化裂化技術發展很快，特別是由于工藝參數的提高，使再生煙氣所含能量有所增加，幾乎新設計的催化裂化裝置都設有煙氣能量回收系統。僅我公司從1986年開始到現在為止，共選型設計了40幾套大型能量回收機組。這些機組多年運行的實踐證明了：機組的運行基本上是可靠的，回收能量是可觀的。特別是有一些煉廠認為有了煙氣輪機后，增加了機組的操作靈活性。幾十年來我公司在煙氣能量回收機組的選型設計中，始終堅持如下的指導思想：(1)選擇經過實踐考驗的，可靠性強的技術先進的單機。(2)強調機組的成套性。(3)設置必要的自動保護及調節系統。(4)機組自保系統與裝置自保系統協調一致，正確地處理好保證裝置生產和保護機組的關系。

2 煙氣能量回收機組投產中的主要注意事項

一套新設計（安裝）的機組，總要經過在現場的安裝、單機試運、聯機試運以及儀表及各個系統調試等過程。實踐證明：安裝調試的質量將直接影響機組的長周期運行。下面僅以幾個廠遇到的典型事例說明之：

2.1嚴格按照機組安裝規范（程）安裝機組。大型煙氣能量回收機組往往由數個制造廠制造，因此制定統一的安裝規程是非常關鍵的，特別是機組冷態找正曲線必須進行核實（國產機組往往給的數據不合適）。找正后，地腳螺栓必須擰緊。某廠機組一開車電機前軸承振動就超限，但由于轉速低（1500r/min），此振動不被人重視，經過半年運轉后檢查發現電機與齒輪箱的中心線偏移了，經重新找正后，電機不再振動。

2.2機組儀表系統必須認真地進行單校，聯校；有關特殊閥門及行程開關，電磁閥等應進行調校和標定；機組的邏輯控制系統也應進行反復調試檢驗。

(1)例如：九江煉油廠機組，在2003年開車之前，對機組的自保系統進行了很仔細的調校。對反喘振閥、煙氣入口閥、反阻塞閥、單向止逆閥等特殊閥門的調節特性，全開全關時間等均做了詳細標定。在此基礎上進行聯校，先進行機組各系統聯校，然后與裝置聯校，這樣就保證了機組運轉的可靠性。(2)軸流式主風機的特性曲線應在試車時進行校核。一臺新設備，特別是過去未用的設備，在試車時一定要創造條件測其壓力與流量之性能。特別應指出的是必須檢查在不同靜葉角度下的反喘振控制點及反喘振系統的工作狀態。(3)上煉新催化引進美國ELLIOTT公司的全套機組，其中采用了Stemems公司的可編程序控制器SIMATIC SS-1150，在安裝后的試運過程中，由于該控制器中的模塊接地有誤，造成多次自動跳閘，速度顯示及控制用的三個速度探頭，采用高速，試運過程中不能正常投用，速度顯示也有較大誤差。供給該編程器的不間斷電源（UPS）采用國產件也發生過多次故障，不能滿足要求。上述問題是在一般機組的控制系統中少見的，因為采用先進的編程器雖然操作的自動化程度和可靠性提高，但電氣元件的故障又直接影響機組的安全運行。這些問題在試車投產時往往暴露得比較充分，通過問題的解決，為機組的正常運行也積累了經驗。

2.3煙氣管線的熱補償設計及施工質量將直接影響煙氣輪機的運轉

(1)由于煙氣管線的直徑大且溫度高，給設計帶來許多困難。無論國內國外均對此設計較為重視，但個別機組設計還不夠理想。(2)煙氣管線的施工，特別是聯接煙機進、出口部分管線的安裝，必須嚴格按照設計圖紙要求進行。(3)煙氣入口法蘭的壓力等級及聯接螺栓的材料選擇應合適。煙機入口法蘭若選用壓力等級低，易漏；選用等級太高則造成材料的浪費。原設計法蘭多采用Pg2.5MPa壓力等級，選用1Cr18Ni9Ti雙頭螺栓，經許多機組運行考驗還可以。但現場常常發現法蘭擰緊螺栓經過一段時間后松動，我們認為這是造成漏損的主要原因。目前設計大多采用法蘭材料為316H，壓力等級Pg4.0MPa，螺栓材料選用G132高溫硬質合金，墊片選用304加石墨波齒墊，加上合適的熱緊，已很好地解決檢修短接法蘭的泄漏問題。

2.4四機組試車中應注意之問題

2.4.1用汽輪機拖動機組啟動時應注意電機的合閘轉速。由于汽輪機帶有調速器，因而，電機投入轉速可能有兩種情況：一是在汽輪機的調速器未投入運行之前（即小于80%額定效率時）投入；另一是在調速器投入運行之后，但電機投入的轉速必須符合制造廠規定之值（通常要大于額定效率的95%）。像勝利煉油廠機組采用前一種即汽輪機先拖機組使轉速升至額定轉速的75%時（調速器還未投入）投入電機，經實踐證明可行。而為天津煉油廠設計的機組，其電機投入轉速約為額定效率的95%以上（汽機調速器已投入）。

2.4.2背壓式汽輪機在空（或低）負荷運轉時效率很低，排汽溫度極高，應盡量縮短空負荷運轉的時間。勝利煉油廠機組試車時實測進排汽溫差僅為30℃～40℃左右。若長期在低負荷工況運行，應采取降溫措施，像我們調查美國ARCO公司費城煉油廠機組時，該汽輪機在機組運轉時若處于空負荷狀態，則采用噴冷卻蒸汽的方法限制排汽溫度在232℃以下。

2.4.3試車時，往往沒有合適的蒸汽源。可能用低壓蒸汽代用或通入蒸汽溫度過高或過低等，此時應進行核算，不應使透平過熱或帶水，使隔板受力不均。另外，還應注意蒸汽的質量，以免使透平結垢。

3 煙氣能量回收機組運行中的主要經驗

3.1 反再系統的超壓往往引起催化劑倒流

催化裂化裝置操作的平穩性將是影響裝置長周期運轉的重要因素之一。而裝置中最容易產生不穩定的就是反應與再生系統的壓力平衡。許多事實說明，當反再系統壓力不平衡過大，處理又不及時，往往使催化劑倒流，使主風機產生逆流。在總公司系統發生的大型倒流事故已有兩起：第一起發生在1981年1月12日19點（九江煉油廠），由于驅動氣壓機的透平進氣壓力下降，使氣壓機轉速下降，沉降器壓力上升，由于采用跟蹤式調節，使再生壓力從0.125Mpa迅速上升到0.21Mpa。主風機出口壓力從0.17Mpa上升0.257Mpa，超過了該機在該靜葉角度下的喘振點壓力（為0.188MPa）。而此時反喘振系統未投自動，再生器的全部煙氣出口被關閉，主風出口的阻尼單向閥未關閉，再加上主操作室與機組操作室不協調，致使催化劑大量倒流到主風機內，使葉片熔化，機殼變形，3年后才修復投入生產。第二起發生在1989年2月1日早6點（石油二廠），由于自備電站故障，使驅動氣壓機的透平進汽壓力從3.5Mpa降到2.5Mpa，使機組轉速下降，由于放火炬閥未打開，沉降器立即升壓，使油氣倒入再生器使再生壓力從0.2Mpanfgktak gc 0.32Mpa，造成了主風機低流量，使機組進入不安全運行狀態，即靜葉關小，反喘振閥放空，出口單向閥關閉。但由于出口單向閥卡死，裝置自保未投用，故阻尼單向閥未關閉，因而催化劑還是倒流進主風機。由于主風出口壓力還是高，因而逆流保護動作使機組停機。倒流時間僅僅1min，但葉片還是被磨損，機殼也變形了。

3.2 催化劑大量跑損是煙氣輪機迅速損壞的主要原因

再生器排出的煙氣雖然又經過三旋第三級除塵，但每年通過煙機的催化劑量是相當可觀的。像石油一廠的裝置年處理量1Mt,配套的煙機每天要通過432kg催化劑，每年將通過約144t，因而說煙機的葉片是一個易損件。上面講的都是正常操作條件，若操作不正常，大量跑劑，煙機會迅速被磨損。

3.3 軸流式主風機自保系統在機組運行中應投自動

通過以上的事故說明，催化劑倒流的速度是極快的，單純靠人的感覺是無法防止的。因而近年來設計的軸流式主風機都配備了功能齊全的自動控制及保護系統，較為重要的是反喘振保護及低流量自動保護，這些系統大多采用可靠性強，反應靈敏的帶微處理機的單回路調節器及程序控制機。這些儀表在機組運轉中必須投自動。

3.4 先進的振動及溫度監測儀表是機組防止重大機械故障的重要手段

上世紀八十年代后設計的機組，都在軸承處安裝了測軸振動的探頭，在儀表盤上裝有顯示儀表（都是引進的）。軸承測溫方法也由過去測軸瓦蓋的溫度改為直接測軸承金屬溫度的結構，使軸承溫度反應靈敏和接近實際工作溫度。實踐證明這兩項措施是監視機組安全運行的重要手段。

3.5 潤滑油系統操作中應注意的問題

兩臺油泵應分別選一臺用汽輪機驅動（且做主油泵）；另一臺用電動機驅動。而有些煉廠不喜歡用汽輪機，而選用雙電機驅動，往往會產生主油泵因停電而停車但備用泵也因停電啟動不起來。也有的廠雖然是用不同驅動機驅動，但主油泵用電機驅動。一但停電，備用泵因疏水、預熱等問題不能迅速開起來，會使整個機組跳閘。

4 總結經驗，提高能量回收機組的運行可靠性

4.1提高管理人員的素質，加強對操作人員的培訓。近幾年新建裝置較多，特別是這些裝置采用了許多新工藝、新設備、新儀表，又由新人來操作。因而要提高管理人員的管理水平，組織對操作人員的培訓是非常必要的。使得有關操作員都了解機組的原理、結構、控制、操作及維護等。

4.2加強運行狀態監測。雖然機組已裝設了振動、溫度等運行狀態監視設施，對各單機的運行性能、機械狀態等均能直接顯示和記錄，顯示主風機、煙機、汽輪機及電機等性能；記錄和存儲有關操作數據；但還需研制能預測主風機可能喘振的時間；顯示并打印煙機葉片磨損情況；軸承磨損情況；自動記錄機組動平衡數據等的“透平機械性能分析與檢測儀”是十分必要的。

4.3改善機組自保系統，使機組與裝置能協調一致。機組是為裝置服務的，雖然機組本身設有一整套自動保護系統，但這些系統必須與裝置自保有機聯系起來。

4.4加強總公司系統的經驗交流。經常交流操作經驗，互相學習對方的先進技術，是提高操作及管理水平的重要途徑。

結束語

總之，數十年來我公司在各煉油廠大力支持和協助下，設計和參加了一些機組的開工及設計回訪等工作。我們所取得的經驗均來自于煉油廠，相信在各個煉油廠的精心管理下煙氣能量回收機組的運轉周期一定會越來越長。

[1]趙世清.催化裂化裝置軸流風機葉片斷裂分析及預防措施[J].化工設計，2002（6）.