RFCC装置能量回收机组平稳运行的改进措施

杨社明（宁夏石化公司）

RFCC装置能量回收机组平稳运行的改进措施

杨社明（宁夏石化公司）

RFCC装置能量回收机组的安全稳定运行涉及工艺指标的严格控制、辅助设备的选型、机组高质量的检修、大型机组的特护、仪表控制系统的联校以及平稳开停机等诸多方面。为控制RFCC装置能量回收机组平稳运行，主要采取了以下措施：严格控制烟机入口催化剂浓度及粒度分布；严防烟机入口烟气温度超标；保证轮盘蒸汽的品质及流量；提高机组运行水平。

RFCC装置 能量回收机组 烟气轮机 平稳运行 节能

宁夏石化公司的90×104t/a RFCC装置采用重叠式两段逆流再生工艺，即一段再生器布置于二段再生器的上部。该装置于2000年8月开车一次成功，作为关键设备的能量回收机组一直平稳运行，没有出现非计划停机事件。2007年7月大检修期间，根据加工负荷及能量回收的需要，对烟气轮机及主风机进行了利旧改造，之后能量回收机组一直安全稳定运行至今，为装置长周期运行及能耗的降低发挥了积极的作用。

1 机组概述

RFCC装置能量回收机组一直采用同轴式三机组配置方案，即烟机+离心式鼓风机+齿轮箱+电动机，2007年6月调剂1台6E1900-3.8/0.97旧主风机及1台4 927 kW的烟机代替原有的主风机及烟机。烟机是YLⅡ-4000N型烟气轮机，它是把催化裂化再生烟气所具有的热能和压力能经静、动叶降压膨胀转化为烟气的动能，高流速的烟气冲动转子进而将烟气动能转变为转子的机械能，从而带动风机达到减轻电动机负荷及能量回收的目的。本烟机为二级透平，采用轴向进气悬臂式结构，与单级透平相比，每级的焓降减少，气流速度降低，从而大大减少了催化剂颗粒对叶片的冲蚀磨损，延长了烟气通过部分零部件的寿命，并且提高了效率。增速机齿轮为平行轴渐开线齿轮，齿轮箱上安装有半自动电动盘车机构。

2 烟气能量回收系统流程简述

来自再生器的高温烟气首先进入1台多管式三级旋分器，分离出其中大部分催化剂，使进入烟气轮机的烟气中催化剂含量降到0.2 g/m3（标况）以下，大于10 μm的颗粒基本除去，保证烟气轮机的叶片长周期运转。净化后的烟气从三级旋分器出来后分为两路：一路经调节蝶阀和切断闸阀轴向进入烟气轮机膨胀做功，驱动主风机回收烟气中的压力能；做功后的烟气再经水封罐与另一旁路通过双动滑阀及降压孔板室放空的烟气汇合后进入CO焚烧余热锅炉，回收烟气中的化学能及显热并发生3.9 MPa(A)、425℃的过热蒸汽。烟气经CO焚烧余热锅炉后排入烟囱。在烟气轮机前的水平管道上装有高温碟阀及高温平板闸阀，高温平板闸阀在事故状态下紧急切断烟气，使之不能进入烟气轮机。从三旋排出的细粉夹带有2%～5%的烟气，要连续从细粉收集罐顶部排出。为了维持整个系统压力，在放空线上装有临界流速喷嘴，此喷嘴在近临界状态下操作。

3 机组设备性能数据对比

2007年根据加工负荷及能量回收的需求对烟气轮机及主风机进行了改造，改造前后性能参数对比见表1。

4 改造措施

4.1 严格控制烟机入口催化剂浓度及粒度分布

烟机中催化剂的浓度及粒度分布是直接影响烟机良好运行的最重要的外因。经验表明，由于叶片不均匀磨损：催化剂在叶片上的不均匀沉积，以及催化剂进入两级轮盘间空腔内，导致转子动不平衡，是引起烟机振动超标造成能量回收机组被迫停机的主要原因。因此，掌控反应再生系统的系统操作，控制烟气中催化剂的浓度和粒度，是烟机良好运行的首要条件。该装置的烟气粉尘浓度一直控制在80～95 mg/m3之间，为烟机的安全平稳运行创造了良好的条件。

表1 机组设备性能改造前后数据

4.2 严防烟机入口烟气温度超标

高温是烟机装置长周期运行的大敌，高温的主要原因是二次燃烧。高温一方面影响烟机的寿命，严重时使烟机部件变形，各零部件之间的间隙变化，甚至发生静动部件相磨的事故；另一方面，高温也会造成催化剂细粉的黏度增大，粉尘容易附着在叶片周围，造成烟机叶片磨损，使烟机振动。在实际操作中把烟机入口烟气温度作为公司控制的指标，进行严格监控。

4.3 保证轮盘蒸汽的品质及流量

催化剂在烟机流道部位的沉积和烧结已成为烟机长周期运行的大敌，其原因是由于钠、钾、氯化钙和钒在高流速、低静压情况下，当温度为500℃到600℃时生成的低熔点共晶体使催化剂变得十分胶黏所至。当这种沉积在围带上发展到一定厚度时就会与动叶产生摩擦，而这种摩擦的研磨作用所产生的高温和高压将使催化剂沉积而烧结，因此，建立一个稳定的轮盘冷却蒸汽和一个合适的温度场是十分必要的。为此，公司严格规定了轮盘温度，把该指标纳入公司级工艺指标进行控制。在实际生产中，当冷却蒸汽品质较差时，一方面会造成催化剂堆积和烧结，使动平衡遭到破坏，产生振动过大的问题；另一方面也会造成动静部件的腐蚀，当蒸汽品质较好时，严格地稳定轮盘温度，以保证平稳操作。

4.4 提高机组运行水平

技术上的改进是提高机组运行水平的根本，正确操作和精心维护是机组长周期运行的重要环节。除了搞好人员培训，机组的日常维护、管理和特护工作外，以下措施对提高机组的运行水平非常重要。

4.4.1 加强辅助设备的选用和管理

公司对主要设备的选用和管理十分重视，各单机本体问题不多，但一些辅助设备的问题影响了机组的长周期运行，如油站、主辅油泵、特殊阀门、控制系统等。因此，要使机组长周期运行，一定要加强辅助设备的选用和管理。另外，公司还根据多年的经验，制定了大型机组的维护保养制度，制度要求机修、电气、仪表及生产车间等部门共同搞好机组的日常维护及巡检工作，发现问题及时解决。

4.4.2 投用前对特殊阀门及联锁自保控制系统进行联校

机组的特性曲线是指导机组操作的依据，也是设定机组保护系统的基础。实测离心式风机的特性曲线，对离心式风机防喘振保护的设置及事故状态准确及时动作非常重要。在每次开机前都要对机组仪表控制系统进行认真的单校、联校；对特殊阀门及行程开关、电磁阀等进行重新标定和调校；对机组各项逻辑保护系统逐一进行模拟试验。这一环节有利于发现问题，减少机组运行故障。

4.4.3 扎实检修，严格按规程开停机

计划停工检修及改造安装后的机组质量，对机组长周期运行影响较大。因为烟机停运后，沉积在叶片、围带上的催化剂，由于温降会产生不均匀的脱落，从而导致转子动不平衡，甚至使轮盘和二级围带间塞入催化剂，所以每次检修必须进行认真清理。为了确保转子不受损害，在装置停工时，首先将备用主风机启动，并且将烟气轮机切离系统；装置开工时，先由备用主风机供风；装置操作平稳后，采用烟气轮机冲转启动，当转速达到3 200 r/min时，给电动机合闸，这样可减少启动电流以及对电网的冲击，也能充分暴露机组的问题。在机组启动无问题后，将备用主风机切离系统，由主机来完成反再系统的供风。这样对机组及整个装置的平稳运行都有好处。

5 建议及结论

大型机组应该采用现代的计算机在线状态监测诊断技术，利用在线振动监测系统，可以在恶性事故发生前发现问题，解决问题。机组安全运行不能仅看机组振动值是否超越现行规定的振动停机极限，还要根据相位改变等从不同角度来分析其运行状态，保证机组安全运行，延长设备的运行周期。

能量回收机组运行得好坏将直接影响到RFCC装置的安全、平稳、长周期运行，对炼厂综合能耗的影响极大。要确保能量回收机组的长周期运行，必须加强技术改造，选用良好的辅助设备和控制系统，严格控制烟机入口的催化剂浓度和粒度，严防入口超温，保证轮盘冷却蒸汽的品质和流量。

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.08.004

杨社明，1994年毕业于西安石油大学，炼油工艺工程师，从事炼化生产运行及工艺技术管理工作，E-mail：yangshenmn＠163.com，地址：宁厦银川宁夏石化公司生产运行处，750021。

2011-06-28）