大氣濕度對催化主風機電耗影響淺析

王彥新

（中國石油廣西石化分公司，廣西 欽州 535008）

本公司催化裂化裝置所用的機組為三機組，也就是煙氣輪機和電機共同帶動主風機來為再生器內催化劑上的積碳燃燒所需用氧和催化劑的流化提供主風。本裝置的采用的定轉速的軸流主風機，主風機的重量流量與大氣的溫度成反比，在大氣溫度高時吸入重量流量小，特性曲線右移。在相同的處理量下，夏季軸流主風機的靜葉角度開的比較大，而冬季的靜葉角度開的較小。

1 欽州市氣候特點

欽州市位于北回歸線以南，在亞洲東南部季風區內，季風環流明顯。由于南臨北部灣，海洋性氣候亦明顯。欽州市屬亞熱帶季風型海洋性氣候，全年平均氣溫為22℃，相對濕度為81%。

2 大氣中含水量對機組影響

2.1 全年主風機壓縮攜帶的水量

由飽和蒸汽壓的對照表查得，空氣22℃時的飽和蒸汽壓為2644.7Pa，這時的相對濕度Φ=100%。全年主風機在壓縮空氣過程中攜帶水量可以通過下面公式求得：

式中：Hs 為空氣中含水量，kg/m3；η 為相對濕度；PS為某一溫度下水的飽和壓力，Pa；P 為當地當時大氣壓力，一般可當做一個標準大氣壓101325Pa。

在相對濕度為81%時計算得出每分鐘空氣中含水量為：

則每分鐘主風機壓縮的水量為5400×0.017=91.8kg。

一年主風機壓縮空氣時攜帶水量為：91.8×60×24×365=48250.08t/年

2.2 水在再生器內體積變化對機組影響

在生產中，主風機吸入的空氣沒有經過除濕就進入主風機。由于壓力及溫度的變化，大氣中水的體積在再生器內發生變化。由于水的體積變化，將會增加主風機的背壓，需要主風機做更多的功，電動機的耗電量增加，也會增大煙機入口蝶閥的開度。不考慮熱量在主風機器壁熱量的損失，可以考慮為壓縮理想氣體。

根據公式PV=nRT 可以計算得出水在再生器內體積變化如下：

V1/（273+240）=V2/（273+700）

V2/V1=1.89

可以得出，由于溫度變化水的體積會擴大1.89 倍。

2.3 水在再生器內溫度變化對主風機電耗的影響

水的溫度從主風機出口240℃到再生器內上升到700℃，需要由主風機提供更多的壓縮空氣與待生催化劑上焦炭及氫的燃燒來提供，將會增加裝置的能耗。具體增加能耗可以通過下面公式計算得知：

再生器注入蒸汽升溫熱

Q汽=G汽（Htl-HTV）/（3.6×10-6）MW

式中：G汽為注入再生系統的蒸汽量，kg/h；Htl為再生器稀相溫度下蒸汽的焓，kJ/kg；HTV為 注入蒸汽的焓kJ/kg。

通過公式（2）得知G汽=91.8×60=5508kg/h。

通過水汽化潛熱表查表得知：Ht1=3900kJ/kg；HTV=2954 kJ/kg。

則可求得：Q汽=1.44 MW （3）

裝置在生產中干煙氣組成CO%=5.59%，CO2%=13.95% O2=0。

空氣分子濕度=0.02 mol/mol 進入再生器的濕空氣量VA=5750×60=345000（m3/h）。

干煙氣中氮含量：w(N2) =100-（CO+CO2+O2）=80.46%。

焦炭中炭量：

CW=34916.7(kg/h)

焦炭中氫含量：

則帶入再生器的熱量

式中：qco為32.79MJ/kg；qco2為9.21 MJ/kg；qH為120.06 MJ/kg。

則每小時帶入再生器內水由240℃加熱到700需要主風量為：

Q汽/Q入×345000=1.4/344.1×345000=1403m3/h=23m3/min

3 主風含水帶來效益損失

通過煙氣輪機滿負荷情況下在大氣相對濕度在81%，氣溫在22℃，主風量在5727～5753m3/min。

在工況一時，電動機功率平均值在7084.2 kw·h，在工況二時電動機功率平均值在7189.8 kw·h，工業用電按0.7 元/kw·h，則每年因為大氣帶水造成經濟損失如下：（7189.8-7084.2）×24×365×0.7=67.76 萬元

4 結語

許多企業原油性質變化很大，需要主風機適應不同的工況，風量變化也很大。在裝置生焦取熱量允許的工況下，如果因為主風機不能提供足夠的風量而使裝置不能產生更多的效益或者因為空氣濕度大造成重大經濟損失，是非常可惜的。如果可以將入主風機大氣恒溫、恒濕度，那么將會使裝置長周期運行和煉廠效益最大化。