催化裂化反應裝置

本文格式為Word版，下載可任意編輯——催化裂化反應裝置本文介紹了中國石化武漢分公司2#催打扮置通過優(yōu)化工藝操作、提高保溫效果、增加煙氣補燃設施、減低一再頂壓等措施來提高煙氣輪機入口壓力、入口溫度，降低煙機出口壓力，使三機組由用電600kw到發(fā)電300kw，降低了裝置電耗，提高了裝置的技術經濟水平。

催化裂化；煙氣輪機；發(fā)電；補燃

一、概述

催化裂打扮置（FCC）煙氣輪機（簡稱煙機），因其能大量回收高溫煙氣的壓力能與熱能，自展現(xiàn)后得到了廣泛地應用，尤其是隨著能源價格的高漲，煙機幾乎成為國內FCC的必配機組，而且隨著FCC的大型化帶來的工藝參數(shù)提高，煙機技術參數(shù)不斷提高，軸功率不斷提升，為提高效率，大焓降煙機需要做成兩級或多級。煙機常與主風機配置在一起，功率偏差片面用電動/發(fā)電雙向電機來平衡，這樣的配置稱三機組，國內有75%以上FCC配置三機組。三機組的軸功率往往比整個FCC其余用電設備的累計功率還大，因此三機組高效運行對裝置節(jié)電舉足輕重，其中最關鍵的是煙機能否與主體裝置同步、高效運行，優(yōu)秀的煙機回收功率可達130%（煙機功率與風機功率的比值），目前國內煙機高效運行水平參差不齊，大部三機組設計時認為具備發(fā)電才能，而實際上卻難以做到。中國石化武漢分公司的2#催化裂打扮置（簡稱FCCⅡ）配置的三機組于2022年

5月建成投運，其中的煙機是國內自主研發(fā)的大焓降煙機，經過幾年的持續(xù)探索，對工藝運行參數(shù)舉行優(yōu)化，三機組實現(xiàn)了持續(xù)發(fā)電。

二、三機組參數(shù)與運行處境

武漢FCCⅡ三機組于2022年5月與主體裝置同步改造投產，其配置處境如下：煙氣輪機（以下簡稱煙機）為蘭州煉油廠機械廠生產的YLⅡ-10000型煙機，軸流風機為陜鼓集團生產的AV50-16型壓縮機，電機/發(fā)電機為南陽防爆集團的YFKS710-4型電機，片面參數(shù)詳見表1。

至2022年9月實際運行3年，煙機實際運行時機組效率未達成設計點，電動發(fā)電機仍處于耗功狀態(tài)。機組設計運行參數(shù)及實際運行參數(shù)見表2。

三、煙機未發(fā)電各因素分析

三機組的工作過程如下：主風機將空氣升壓（附帶少量升溫），供給給再生器燒焦后轉化為高溫煙氣，高溫煙氣經三旋除去絕大片面粉塵后驅動煙機做功，即煙機將煙氣的壓力能與高溫位熱能回收并通過連軸器傳遞給主風機，當煙機回收的功率小于主風機功率時，雙向電機以電動方式工作補充片面功率，反之那么以發(fā)電方式工作吸走多余功率向電網輸出電功，這個過程也簡稱煙機發(fā)電，電機軸功率公式如下：Nm=Ne-Nc-Ng-Np。

/M，（式1）。Ne——煙機輸出軸功率，kw；G——煙機入口煙氣重量流量，kg/s；M——煙氣分子量；T1——煙氣入煙機溫度，K；T2——煙氣出煙機校正溫度，K；K——煙氣絕熱指數(shù)。從式1可以看出，在煙氣組成不變處境下，煙機輸出功率主要與煙氣流量、壓力、溫降有關系，煙氣流量越大、壓力越高、溫降越大，煙機輸出軸功率就越大。

風機軸功率計算公式如下：Nc=Gm*k/（k-1）*R*（TⅡ-TⅠ），（式2）。Nc——風機軸功率，kw；Gm——主風重量流量，kg/s；R——氣體常數(shù)；TⅠ——風機入口溫度，K；TⅡ——風機出口溫度，K；K——絕熱指數(shù)。從式2可以看出，在煙氣組成不變處境下，風機軸功率主要與主風流量、壓力、溫升有關系，主風流量越大、出口壓力越高、溫升越大，風機軸功率就越大。

影響煙機發(fā)電的因素分外多，簡樸的說，三機組的原始選型、設計、制造、安裝、自控等是實現(xiàn)發(fā)電先天因素，而日常的用心維護與工藝參數(shù)優(yōu)化成為發(fā)電的后天因素。從表2可以看出，煙機難以發(fā)電的理由主要有以下幾個方面：第一，煙機效率未達成設計值。煙機選用雙級葉輪，設計絕熱效率達84%，而實際運行與設計偏差較大，為76.5%左右。煙機效率低少出功，三機組無法進入發(fā)電功率范圍內。其次，工藝參數(shù)與設計有偏差。影響三機組運行的主要工藝參數(shù)有：進煙機的煙氣流量、入口壓力和溫度、出口壓力，主風機風量、出口壓力、入口壓力。理論上，進煙機的煙氣流量越大；入口壓力和溫度越高；煙機出口背壓越低，煙機出功越多越有利于發(fā)電；主風機風量越??；出口壓力越低；入口壓力越高，風機耗功越少越有利于發(fā)電。工藝參數(shù)是三機組運行中最易被人掌控的因素，但往往相互制約和受其它各種因素制約。在工藝方面存在的主要問題有：作為煙機旁路的雙動滑閥調理已進入自動操縱的死區(qū)，進一步關小會失去對壓力的操縱，片面煙氣無法進一步進入煙機；在主風機出口壓力接近設計的處境下煙機入口壓力未到設計值，即工藝線路的壓降比設計大；裝置處理量低，需要的主風量較小，產生的煙氣量遠低于設計煙氣量；煙機入口溫度未達成設計值。

四、機組工況調整

2022年5月裝置檢修后，原料變輕，處理量減小，機組沒有實現(xiàn)發(fā)電，經過大量分析、試驗和工藝參數(shù)優(yōu)化，最終實現(xiàn)了持續(xù)發(fā)電。主要工作如下：

1.提高煙氣入口溫度。（1）裁減煙氣管道溫度損失。從煙機輸出功率公式中可以看出，煙機入口煙氣溫度對煙機輸出功率影響很大，入口煙氣溫度升高，煙機網收功率增大。為了裁減煙氣管道上的熱量損失，通過對從三旋出來的煙氣管線逐段用紅外線測溫儀舉行測溫，找出保溫效果不好的片面對其舉行重新整改，并要求做到保溫后的溫度不高于環(huán)境溫度50℃，共有10米的煙氣管線舉行了重新保溫。煙機入口煙氣溫度有了明顯的升高，由原來的630℃提高到了640℃，保證了煙機能有較高的能量回收效率。（2）利用煙氣補燃設施提高煙機入口溫度。煙機設計溫度為680℃，一再煙氣出口溫度操縱在680℃以下，一再至煙機入口溫降在35℃以上，因而煙機入口溫度通常在640℃以下。因此，煙機入口溫度還有上升余地，我們在一再煙道加1條DN80主風管道，使一再煙氣中的CO與O2回響，產生的熱使煙機入口溫度上升，操縱煙機入口溫度接近680℃。

2.合理減低主風機出口至煙機入口壓降。該線路主要產生壓力降的設備有：主風管路阻力降、主風分布管壓降、大孔分布板壓降、一、二級旋風分開器壓降、再生器二個密相床層壓降、三旋壓降、煙氣管路阻力降、煙機蝶閥壓降。經過資料收集和分析，察覺一再至煙機入口壓降最大（最大達75kPa），這其中主要是煙機蝶閥壓降造成的。煙機蝶閥壓降大主要理由是蝶閥開度小，由于煙氣量小，而一再壓力操縱過高，通過查找設計資料，在保障旋風分開器線速符合操作條件下，盡可能提高蝶閥開度，降低一再壓力。另外，合理操縱再生器內催化劑床層料位高度，保持床層低壓降。通過調理，一再至煙機入口壓降降低至20kPa左右。

3.降低煙機出口背壓。煙機出口壓力的變化對于煙機回收功率的影響尤其明顯，本裝置煙機在入口煙氣流量、溫度、壓力保持不變時，煙機出口壓力每降低1kPa，可多回收功率120kW，煙機出口背壓主要是由于煙機出口水封罐壓降、余熱鍋爐入口水封罐壓降、余熱鍋爐入口蝶閥開度和余熱鍋爐各取熱段壓降造成的，裝置改造后總煙氣量增加，余熱鍋爐做了相應改造，增加激波吹灰、省煤器改造，因爐膛壓力較高，余熱鍋爐有時關小入口蝶閥，導致壓降偏高，煙機出口背壓較設計值高3kPa（G）。全開蝶閥后，出口壓力下降至5kPa（G）。在日常生產中，加強對余熱鍋爐吹灰管理，盡量裁減爐管外壁積灰，制止余熱鍋爐壓降升高。

五、結論

經過努力，武漢FCCⅡ的三機組在2022年9月以后實現(xiàn)持續(xù)發(fā)電，最大發(fā)電功率達900kW，平均大于200kW，這于以前耗電大于600kW相比，取得了顯著的節(jié)電效果，年效益500萬以上。概括結果見表3。

雖然武漢FCCⅡ通過各種努力，實現(xiàn)煙機發(fā)電的重大突破，但與設計改造后年平均發(fā)電功率1049kW相比仍存在確定差距。分析理由主要有以下三點：一是設計的機組效率是建立在各方面均對比夢想的核算之下，實現(xiàn)效率受制造、安裝和環(huán)境的影響而產生確定的偏差，盡管做了大量的優(yōu)化設計，但實際絕熱效率仍未達成設計值。二是裝置原料變輕，生焦量裁減，需要的主風量較1850NM3/min下降不少，煙機入口流量太小，遠離設計負荷，因此煙機實際效率下降。三是由于工藝條件、設備性能等的限制，片面工藝參數(shù)仍達不到設計值，如：主風出口至煙機入口線路的壓降偏大；煙機入口溫度難以操縱到設計溫度；煙機出口溫度偏高等。下一步應提升工藝條件，降低主風機