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(shù)發(fā)展很快，特別是由于工藝參數(shù)的提高，使再生煙氣所含能量有所增加，幾乎新設(shè)計的催化裂化裝置都設(shè)有煙氣能量回收系統(tǒng)。僅我公司從1986年開始到現(xiàn)在為止，共選型設(shè)計了40幾套大型能量回收機(jī)組。這些機(jī)組多年運(yùn)行的實(shí)踐證明了：機(jī)組的運(yùn)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(rèn)為有了煙氣輪機(jī)后，增加了機(jī)組的操作靈活性。幾十年來我公司在煙氣能量回收機(jī)組的選型設(shè)計中，始終堅持如下的指導(dǎo)思想：(1)選擇經(jīng)過實(shí)踐考驗(yàn)的，可靠性強(qiáng)的技術(shù)先進(jìn)的單機(jī)。(2)強(qiáng)調(diào)機(jī)組的成套性。(3)設(shè)置必要的自動保護(hù)及調(diào)節(jié)系統(tǒng)。(4)機(jī)組自保系統(tǒng)與裝置自保系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致，正確地處理好保證裝置生產(chǎn)和保護(hù)機(jī)組的關(guān)系。

2 煙氣能量回收機(jī)組投產(chǎn)中的主要注意事項(xiàng)

一套新設(shè)計（安裝）的機(jī)組，總要經(jīng)過在現(xiàn)場的安裝、單機(jī)試運(yùn)、聯(lián)機(jī)試運(yùn)以及儀表及各個系統(tǒng)調(diào)試等過程。實(shí)踐證明：安裝調(diào)試的質(zhì)量將直接影響機(jī)組的長周期運(yùn)行。下面僅以幾個廠遇到的典型事例說明之：

2.1嚴(yán)格按照機(jī)組安裝規(guī)范（程）安裝機(jī)組。大型煙氣能量回收機(jī)組往往由數(shù)個制造廠制造，因此制定統(tǒng)一的安裝規(guī)程是非常關(guān)鍵的，特別是機(jī)組冷態(tài)找正曲線必須進(jìn)行核實(shí)（國產(chǎn)機(jī)組往往給的數(shù)據(jù)不合適）。找正后，地腳螺栓必須擰緊。某廠機(jī)組一開車電機(jī)前軸承振動就超限，但由于轉(zhuǎn)速低（1500r/min），此振動不被人重視，經(jīng)過半年運(yùn)轉(zhuǎn)后檢查發(fā)現(xiàn)電機(jī)與齒輪箱的中心線偏移了，經(jīng)重新找正后，電機(jī)不再振動。

2.2機(jī)組儀表系統(tǒng)必須認(rèn)真地進(jìn)行單校，聯(lián)校；有關(guān)特殊閥門及行程開關(guān)，電磁閥等應(yīng)進(jìn)行調(diào)校和標(biāo)定；機(jī)組的邏輯控制系統(tǒng)也應(yīng)進(jìn)行反復(fù)調(diào)試檢驗(yàn)。

(1)例如：九江煉油廠機(jī)組，在2003年開車之前，對機(jī)組的自保系統(tǒng)進(jìn)行了很仔細(xì)的調(diào)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(diào)節(jié)特性，全開全關(guān)時間等均做了詳細(xì)標(biāo)定。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行聯(lián)校，先進(jìn)行機(jī)組各系統(tǒng)聯(lián)校，然后與裝置聯(lián)校，這樣就保證了機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。(2)軸流式主風(fēng)機(jī)的特性曲線應(yīng)在試車時進(jìn)行校核。一臺新設(shè)備，特別是過去未用的設(shè)備，在試車時一定要創(chuàng)造條件測其壓力與流量之性能。特別應(yīng)指出的是必須檢查在不同靜葉角度下的反喘振控制點(diǎn)及反喘振系統(tǒng)的工作狀態(tài)。(3)上煉新催化引進(jìn)美國ELLIOTT公司的全套機(jī)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(yùn)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(yùn)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(chǎn)件也發(fā)生過多次故障，不能滿足要求。上述問題是在一般機(jī)組的控制系統(tǒng)中少見的，因?yàn)椴捎孟冗M(jìn)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(jī)組的安全運(yùn)行。這些問題在試車投產(chǎn)時往往暴露得比較充分，通過問題的解決，為機(jī)組的正常運(yùn)行也積累了經(jīng)驗(yàn)。

2.3煙氣管線的熱補(bǔ)償設(shè)計及施工質(zhì)量將直接影響煙氣輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)

(1)由于煙氣管線的直徑大且溫度高，給設(shè)計帶來許多困難。無論國內(nèi)國外均對此設(shè)計較為重視，但個別機(jī)組設(shè)計還不夠理想。(2)煙氣管線的施工，特別是聯(lián)接煙機(jī)進(jìn)、出口部分管線的安裝，必須嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙要求進(jìn)行。(3)煙氣入口法蘭的壓力等級及聯(lián)接螺栓的材料選擇應(yīng)合適。煙機(jī)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(fèi)。原設(shè)計法蘭多采用Pg2.5MPa壓力等級，選用1Cr18Ni9Ti雙頭螺栓，經(jīng)許多機(jī)組運(yùn)行考驗(yàn)還可以。但現(xiàn)場常常發(fā)現(xiàn)法蘭擰緊螺栓經(jīng)過一段時間后松動，我們認(rèn)為這是造成漏損的主要原因。目前設(shè)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(zhì)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(jī)組試車中應(yīng)注意之問題

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

2.4.2背壓式汽輪機(jī)在空（或低）負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時效率很低，排汽溫度極高，應(yīng)盡量縮短空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的時間。勝利煉油廠機(jī)組試車時實(shí)測進(jìn)排汽溫差僅為30℃～40℃左右。若長期在低負(fù)荷工況運(yùn)行，應(yīng)采取降溫措施，像我們調(diào)查美國ARCO公司費(fèi)城煉油廠機(jī)組時，該汽輪機(jī)在機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時若處于空負(fù)荷狀態(tài)，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?？赡苡玫蛪赫羝没蛲ㄈ胝羝麥囟冗^高或過低等，此時應(yīng)進(jìn)行核算，不應(yīng)使透平過熱或帶水，使隔板受力不均。另外，還應(yīng)注意蒸汽的質(zhì)量，以免使透平結(jié)垢。

3 煙氣能量回收機(jī)組運(yùn)行中的主要經(jīng)驗(yàn)

3.1 反再系統(tǒng)的超壓往往引起催化劑倒流

催化裂化裝置操作的平穩(wěn)性將是影響裝置長周期運(yùn)轉(zhuǎn)的重要因素之一。而裝置中最容易產(chǎn)生不穩(wěn)定的就是反應(yīng)與再生系統(tǒng)的壓力平衡。許多事實(shí)說明，當(dāng)反再系統(tǒng)壓力不平衡過大，處理又不及時，往往使催化劑倒流，使主風(fēng)機(jī)產(chǎn)生逆流。在總公司系統(tǒng)發(fā)生的大型倒流事故已有兩起：第一起發(fā)生在1981年1月12日19點(diǎn)（九江煉油廠），由于驅(qū)動氣壓機(jī)的透平進(jìn)氣壓力下降，使氣壓機(jī)轉(zhuǎn)速下降，沉降器壓力上升，由于采用跟蹤式調(diào)節(jié)，使再生壓力從0.125Mpa迅速上升到0.21Mpa。主風(fēng)機(jī)出口壓力從0.17Mpa上升0.257Mpa，超過了該機(jī)在該靜葉角度下的喘振點(diǎn)壓力（為0.188MPa）。而此時反喘振系統(tǒng)未投自動，再生器的全部煙氣出口被關(guān)閉，主風(fēng)出口的阻尼單向閥未關(guān)閉，再加上主操作室與機(jī)組操作室不協(xié)調(diào)，致使催化劑大量倒流到主風(fēng)機(jī)內(nèi)，使葉片熔化，機(jī)殼變形，3年后才修復(fù)投入生產(chǎn)。第二起發(fā)生在1989年2月1日早6點(diǎn)（石油二廠），由于自備電站故障，使驅(qū)動氣壓機(jī)的透平進(jìn)汽壓力從3.5Mpa降到2.5Mpa，使機(jī)組轉(zhuǎn)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(fēng)機(jī)低流量，使機(jī)組進(jìn)入不安全運(yùn)行狀態(tài)，即靜葉關(guān)小，反喘振閥放空，出口單向閥關(guān)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(guān)閉，因而催化劑還是倒流進(jìn)主風(fēng)機(jī)。由于主風(fēng)出口壓力還是高，因而逆流保護(hù)動作使機(jī)組停機(jī)。倒流時間僅僅1min，但葉片還是被磨損，機(jī)殼也變形了。

3.2 催化劑大量跑損是煙氣輪機(jī)迅速損壞的主要原因

再生器排出的煙氣雖然又經(jīng)過三旋第三級除塵，但每年通過煙機(jī)的催化劑量是相當(dāng)可觀的。像石油一廠的裝置年處理量1Mt,配套的煙機(jī)每天要通過432kg催化劑，每年將通過約144t，因而說煙機(jī)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(jī)會迅速被磨損。

3.3 軸流式主風(fēng)機(jī)自保系統(tǒng)在機(jī)組運(yùn)行中應(yīng)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(shè)計的軸流式主風(fēng)機(jī)都配備了功能齊全的自動控制及保護(hù)系統(tǒng)，較為重要的是反喘振保護(hù)及低流量自動保護(hù)，這些系統(tǒng)大多采用可靠性強(qiáng)，反應(yīng)靈敏的帶微處理機(jī)的單回路調(diào)節(jié)器及程序控制機(jī)。這些儀表在機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)中必須投自動。

3.4 先進(jìn)的振動及溫度監(jiān)測儀表是機(jī)組防止重大機(jī)械故障的重要手段

上世紀(jì)八十年代后設(shè)計的機(jī)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(jìn)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(jié)構(gòu)，使軸承溫度反應(yīng)靈敏和接近實(shí)際工作溫度。實(shí)踐證明這兩項(xiàng)措施是監(jiān)視機(jī)組安全運(yùn)行的重要手段。

3.5 潤滑油系統(tǒng)操作中應(yīng)注意的問題

兩臺油泵應(yīng)分別選一臺用汽輪機(jī)驅(qū)動（且做主油泵）；另一臺用電動機(jī)驅(qū)動。而有些煉廠不喜歡用汽輪機(jī)，而選用雙電機(jī)驅(qū)動，往往會產(chǎn)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(qū)動機(jī)驅(qū)動，但主油泵用電機(jī)驅(qū)動。一但停電，備用泵因疏水、預(yù)熱等問題不能迅速開起來，會使整個機(jī)組跳閘。

4 總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高能量回收機(jī)組的運(yùn)行可靠性

4.1提高管理人員的素質(zhì)，加強(qiáng)對操作人員的培訓(xùn)。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(shè)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(xùn)是非常必要的。使得有關(guān)操作員都了解機(jī)組的原理、結(jié)構(gòu)、控制、操作及維護(hù)等。

4.2加強(qiáng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測。雖然機(jī)組已裝設(shè)了振動、溫度等運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視設(shè)施，對各單機(jī)的運(yùn)行性能、機(jī)械狀態(tài)等均能直接顯示和記錄，顯示主風(fēng)機(jī)、煙機(jī)、汽輪機(jī)及電機(jī)等性能；記錄和存儲有關(guān)操作數(shù)據(jù)；但還需研制能預(yù)測主風(fēng)機(jī)可能喘振的時間；顯示并打印煙機(jī)葉片磨損情況；軸承磨損情況；自動記錄機(jī)組動平衡數(shù)據(jù)等的“透平機(jī)械性能分析與檢測儀”是十分必要的。

4.3改善機(jī)組自保系統(tǒng)，使機(jī)組與裝置能協(xié)調(diào)一致。機(jī)組是為裝置服務(wù)的，雖然機(jī)組本身設(shè)有一整套自動保護(hù)系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)必須與裝置自保有機(jī)聯(lián)系起來。

4.4加強(qiáng)總公司系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)交流。經(jīng)常交流操作經(jīng)驗(yàn)，互相學(xué)習(xí)對方的先進(jìn)技術(shù)，是提高操作及管理水平的重要途徑。

結(jié)束語

總之，數(shù)十年來我公司在各煉油廠大力支持和協(xié)助下，設(shè)計和參加了一些機(jī)組的開工及設(shè)計回訪等工作。我們所取得的經(jīng)驗(yàn)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(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)周期一定會越來越長。

[1]趙世清.催化裂化裝置軸流風(fēng)機(jī)葉片斷裂分析及預(yù)防措施[J].化工設(shè)計，2002（6）.