文/王翱，亨斯邁紡織染化（中國(guó)）有限公司

催化裂化技術(shù)的復(fù)雜程度在整個(gè)煉油工藝中最難，作為二次加工工藝，將重質(zhì)油轉(zhuǎn)為輕質(zhì)油的整個(gè)生產(chǎn)過程極為重要，催化裂化裝置的生產(chǎn)工藝，需要在合適的溫度和壓力的條件下，使用催化劑，讓重質(zhì)油碳發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)。催化裂化工藝在現(xiàn)代生產(chǎn)工藝中具有收率高、烴含量好的優(yōu)勢(shì)。

1 煙氣輪機(jī)改造的設(shè)計(jì)原則

對(duì)煙氣輪機(jī)的制造工藝進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)之前，要采用等內(nèi)經(jīng)的流道尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，并遵循以下設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：

1.1 煙氣輪機(jī)的外擴(kuò)張角為6°～10°；

1.2 出口氣流角與軸向的位置要接近，其目的是為了減小損失；

1.3 在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要選擇0.92～0.95的流量系數(shù)，流通面積要比理論計(jì)算的面積?。?/p>

1.4 動(dòng)葉片和靜葉間的間距要增加；

2 煙氣輪機(jī)節(jié)能改造的方案設(shè)計(jì)

2.1 轉(zhuǎn)子組件的改進(jìn)

動(dòng)葉片是煙氣輪機(jī)中工作環(huán)境最差的零件，工作的溫度較高。在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，動(dòng)葉片上所承受的巨大離心力和煙氣氣流作用力較大，容易讓動(dòng)葉片受到侵蝕。在高溫和復(fù)雜應(yīng)力的情況下，動(dòng)葉片容易發(fā)生斷裂，從而影響整個(gè)煙氣輪機(jī)的安全運(yùn)行。因此，需要對(duì)動(dòng)葉片的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造升級(jí)。采用先進(jìn)的CFD設(shè)計(jì)理念，使用ANSYS軟件對(duì)煙氣輪機(jī)葉片進(jìn)行細(xì)節(jié)分析。馬刀葉形動(dòng)葉片能夠很好的抑制動(dòng)葉片根部的分離，減少煙氣造成的二次損失，從而提高葉片的氣動(dòng)效率。

2.2 進(jìn)氣機(jī)殼組件的改進(jìn)

進(jìn)氣機(jī)殼組件中，重點(diǎn)改進(jìn)的部件就是對(duì)進(jìn)氣錐隔板結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。煙氣輪機(jī)進(jìn)氣錐連接管道和煙氣輪機(jī)，煙氣入口溫度高達(dá)65 0℃以上，而隔板附近的溫度只有250℃，兩者存在的溫差較大，容易讓進(jìn)氣錐隔板和椎體之間存在焊縫，經(jīng)過一個(gè)周期后會(huì)發(fā)生開裂，影響煙氣輪機(jī)的正常運(yùn)行。改進(jìn)設(shè)計(jì)的方法為：將隔板和進(jìn)氣錐的連接方式改為螺栓連接，能夠從根本上解決焊縫開裂的問題。

2.3 排氣機(jī)殼組件的改進(jìn)

在排氣機(jī)殼組件中，氣流是一個(gè)擴(kuò)壓的過程，提高排氣殼體擴(kuò)壓段的效率，對(duì)于煙氣輪機(jī)的整體效率非常有利。使用CFD流暢對(duì)排氣機(jī)殼組件的流場(chǎng)進(jìn)行分析，并對(duì)排氣擴(kuò)壓段的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，將擴(kuò)壓器的壓力恢復(fù)系數(shù)降到最低，以提高煙氣流動(dòng)所帶來的損失。

2.4 轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)的改進(jìn)

煙氣輪機(jī)轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)中，主要就是通過軸承將轉(zhuǎn)子自身的重量進(jìn)行傳遞，軸承箱需要具備足夠的剛度。將軸承箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為上窄下寬的樣式，能夠增加軸承箱的承受重力，提高軸承箱的剛性。為了進(jìn)一步降低軸承箱的溫度，可以在軸承箱中增設(shè)冷卻水套，將殼體內(nèi)的熱輻射和軸承箱進(jìn)行隔離，并通過循環(huán)冷卻水的方式將熱量進(jìn)行釋放，以達(dá)到降低溫度的效果，避免發(fā)生轉(zhuǎn)子抬頭的情況。

2.5 冷卻密封組件的改進(jìn)

冷卻密封組件因受到煙氣輪機(jī)入口管線和出口管線的影響，使得煙氣輪機(jī)的主軸發(fā)生磨損，造成煙氣輪機(jī)軸被迫停止運(yùn)行，從而造成嚴(yán)重的主軸損壞。蜂窩密封由高溫合金制成，合金厚度和密封的內(nèi)切圓直徑為0.1mm，但是由于蜂窩密封中所使用的材質(zhì)硬度較差，因此在安裝時(shí)密封的縫隙較小，如果存在摩擦，會(huì)使蜂窩帶遭到磨損，而不會(huì)主軸受到破壞。因此使用蜂窩密封的方式，能夠提高密封的效果，提高煙氣輪機(jī)轉(zhuǎn)子的可靠性與安全性。圖1位蜂窩密封實(shí)物圖。

圖1 蜂窩密封截面圖

3 煙氣輪機(jī)改造前后的性能和經(jīng)濟(jì)效益分析

通過上述的改造分析，對(duì)140萬噸/年催化裂化裝置的煙氣輪機(jī)改造工作進(jìn)行試驗(yàn)，以保證整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行，提高煙氣輪機(jī)的輸出功率。改造前后的催化裂化裝置主風(fēng)機(jī)機(jī)組的工藝參數(shù)如表1所示。

表1 催化裂化裝置主風(fēng)機(jī)組改造前后的技術(shù)參數(shù)對(duì)比

從表1可以看出，煙氣輪機(jī)入口蝶閥開度改造前后為77%時(shí)，電機(jī)電流從301A降到了205A，工藝的運(yùn)行工況得到了相助的提高，煙氣輪機(jī)改造前后的入口溫度得到了降低，入口煙氣壓力沒有得到改善，說明煙氣輪機(jī)的進(jìn)氣條件得到了改善，但是效果不明顯。

煙氣輪機(jī)改造后進(jìn)行生產(chǎn)，其輸出功率由原來的10477kW/h提升為11135kW/h，電機(jī)損耗得到了明顯降低，極大的縮減了生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的用電能耗，在同等功率下，電機(jī)的輸出功率由原來的2188kW/h降低為1508kW/h，減少了約650kW/h，每年能夠節(jié)約電費(fèi)328萬元。改造前需要對(duì)催化裂化裝置一周進(jìn)行兩次檢修，改造后的煙氣輪機(jī)的持續(xù)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，檢修次數(shù)得到了明顯降低，每年能夠節(jié)約將近100萬元的檢修費(fèi)用。

4 結(jié)束語

通過對(duì)催化裂化裝置的煙氣輪機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，為生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益，保證催化裂化裝置的長(zhǎng)效穩(wěn)定運(yùn)行，機(jī)組的可靠性得到了極大的提高，降低了裝置能耗，為催化裂化裝置的正常運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。