催化装置烟机—主风机组功耗波动分析及长周期运行建议

摘 要：影响催化裂化装置长周期平稳运行和经济效益的关键因素之一就是烟机-主风机组功耗。机组功耗波动的原因有很多，本文着重分析了空气参数的变化、烟机本体结垢等影响因素，并经过大检修烟机的拆解对分析结果进行验证，对能量回收机组的长周期运行提出了一些建议。

关键词：烟机；功耗；结垢

一、分析目的

截止至2019年5月30日，220万吨/年催裂化装置主风机电机输出功率已突破10000KW，严重影响了催化裂化装置的经济效益，而冬季时电机最低输出功率低至2800KW。因此需要对主风机耗功逐渐增加的原因进行分析，从中找到改善电机耗功情况的方法。

二、电机耗功的影响因素

（一）空气参数变化

夏季、冬季的温度变化会明显影响空气的运动粘度、动力粘度以及密度。运动粘度越小的流体其流动性越好。

动力粘度：μ随气温上升而上升

空气密度： 随气温上升而下降

可推出结论，当气温上升时，μ上升， 下降，因此ν必然上升。

查数据可证明：当空气在-20℃时，

气温低的时候，空气运动粘度小，使其流动性要远好于气温高的时候，即冬季主风机入口吸入空气的效率要高于夏季。其次，夏季温度高，空气密度减小，可提供主风机压缩的实际质量减小，不便于压缩机进行吸入压缩。为了满足主风机出口压力和流量，静叶角度会相应开大，增大了电机功率输出。

从合成氨压缩机的一篇论文《降低压缩机吸气温度对排气量和功耗的影响分析》中“压缩机一级吸气温度每降低10℃，供气量约提高6.5%，单位供气量的功耗约降低6%，同时随着压缩机一级吸气温度的降低，排气温度也随之降低”一段论述可以看出，入口温度降低，可明显改善主风机的运行状况，如下数据也可以反映着一点：

在处理量、双动滑阀开度没有明显变化的情况下，主风机入口温度升高，电机的电流和功率也有比较明显的上升。

（二）YL23000B烟机结垢加重

选取2018年开工至今每个月时间点作对比，可以看到，烟机轴功率逐渐下降，电机电流和功率逐渐升高，双动滑阀不断开大。尝试关小双动滑阀、开大烟机入口调节蝶阀，来使烟气多进入烟机进行做功，结果发现关小双动滑阀后再生器压力降低幅度很小。说明烟气进入烟机的流通面积已经变窄。

烟机内部结垢可能发生的几种情况：

1.烟机的动、静叶片及进气锥可能发生均匀结垢，改变流道的流通面积，导致出功减少；

2.烟机的动叶围带结垢，使动叶片顶磨损，导致烟机做功能力下降；

3.烟机进气锥因烟机入口温度超温而变形，使进气方向产生变化，导致烟机偏离理想做功条件；

三、烟机检修解体验证

2019年6月装置大检修对烟机解体后发现，进气锥和烟机转子的动、静叶片根部结垢较明显，质地松脆，垢片发红，（说明烟气中夹带的催化剂的铁离子含量超标，随后化验分析结果也验證了这一点）；进气锥导流体部位结垢不明显，垢片质地偏软，颜色发白，易松动脱落；动叶围带结垢不明显，表面附着物基本为催化剂细粉，易脱落；

进气锥和烟机转子的动、静叶片均匀结垢，使烟气流通面积明显减小，进入烟机做功的烟气量明显下降，导致烟机做功在不断减少，电机出功不断增多，电力消耗越来越严重；动叶围带没有明显结垢，因此动叶片顶几乎没有磨损，因此动叶片磨损导致烟机做功能力下降的假设不成立；进气锥也没有发生肉眼可见的变形量，因此因进气锥超温而变形导致烟机偏离理想做功条件的假设也没有成立；

四、总结

催化裂化装置的烟机-主风机组功耗波动主要因素还是以烟机内部的各部件结垢为主，环境气温变化为辅。因此为了催化裂化装置的长周期平稳运行和经济效益，要采取严格控制烟气中催化剂浓度及粒度分布，保证轮盘冷却蒸汽的品质及流量，监控烟机入口温度不得超温等有效措施，加强对机组的日常维护和管理工作，扎实检修，实现平稳开停机工作。

参考文献：

[1]沈丹，郑爱国.《烟机结垢及磨损原因分析和预防措施》[J]，中外能源，2008，13（s1）：119-121

作者简介：

顾国威（1991-），男，学历：本科，现就职于中国石油天然气股份有限公司辽阳石化分公司油化厂二联合车间，担任设备工程师一职，主要负责大机组及机泵等转动设备的维护和检修工作。