煙氣輪機(jī)略談
相關(guān)鏈接： 中國安全網(wǎng) 中國質(zhì)量網(wǎng) 中國論文網(wǎng) 中國資訊網(wǎng)
論文導(dǎo)讀：煙氣輪機(jī)能量回收機(jī)組是催化裂化裝置的核心設(shè)備，也是煉油廠節(jié)能效果最明顯的大型機(jī)組。機(jī)組的運(yùn)行不但影響到裝置的加工能力和長周期運(yùn)行問題，而且直接關(guān)系著整個(gè)裝置的能耗水平，提高煙氣輪機(jī)效率對于降低裝置能耗起著關(guān)鍵的作用。
關(guān)鍵詞：效率，效益，催化劑
我車間120萬噸/年催化裝置1#主風(fēng)機(jī)采用三機(jī)組配制：煙氣輪機(jī)+軸流風(fēng)機(jī)+電動(dòng)/發(fā)動(dòng)機(jī)。其中煙氣輪機(jī)為蘭煉石化機(jī)械廠制造的單級(jí)透平，采用軸向進(jìn)氣懸臂轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其主要參數(shù)為：
型號(hào)：YL10000B額定功率：110804W
進(jìn)口流量：2440Nm3/min第一臨界轉(zhuǎn)速：1300rpm
轉(zhuǎn)速：5814rpm跳閘轉(zhuǎn)速：6190rpm
煙氣出口溫度：≯490°C煙機(jī)入口溫度：665°C
煙機(jī)出口壓力：0.098Мpa（abs）
煙機(jī)入口壓力：0.31Мpa（abs）
影響煙氣輪機(jī)效率的因素很多，但首要要素是機(jī)組本身及附件的平穩(wěn)運(yùn)行，我車間的煙氣輪機(jī)從2004年4月裝置開爐到9月份，整體運(yùn)行狀況較差，針對存在的問題，我們從各方面著手調(diào)查、分析和討論，最終找到了問題的原因所在。并在9月份的大檢修期間制定和實(shí)施了相應(yīng)的整改措施，取得了很好的效果見表1：
表1 效果對照
| 序號(hào) | 存在問題 | 原因分析 | 整改措施 |
| 1 | 煙機(jī)入口法蘭試漏 | 墊片選用不當(dāng) | 將薄齒墊換成陶瓷包墊 |
| 操作方法不當(dāng)：等試漏后進(jìn)行緊固 | 在暖機(jī)升溫過程壓力很低的情況下在300°C 和600°C 熱緊兩次 | ||
| 2 | 煙機(jī)入口法蘭螺栓易松動(dòng) | 螺栓預(yù)緊不夠，冷、熱變化時(shí)易松動(dòng) | 給每道螺栓加蝶簧2個(gè) |
| 3 | 輪盤冷卻蒸汽量明知道給的太多，但不知該降到多少合適 | 輪盤測熱電偶因絲扣不合或未裝到位，測量值為煙氣溫度，偏高 | 更換熱電偶絲扣短節(jié)，將熱電偶安裝到位 |
| 4 | 氣密泄漏較大 | 氣密損壞 | 更換氣封 |
| 5 | 儀表穿線管易老化，引起儀表失靈 | 穿線管選材不合適 | 將塑料管換成金屬軟管 |
| 機(jī)殼保溫層薄，表面溫度高 | 加厚機(jī)殼保溫層，降低表面溫度 | ||
| 6 | 煙機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)很大，有時(shí)甚至超過高報(bào)警（80μm），嚴(yán)重影響著煙機(jī)的安全運(yùn)行 | 有明顯的油膜渦動(dòng)特征 | 后支撐總的間隙過大，大修時(shí)調(diào)整小后支撐總間隙 |
其次，是其他因素影響煙機(jī)的效率，在同等工況下，電機(jī)電流越大煙機(jī)效率越低，反之則越高。
2006年3月裝置煙氣輪機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果同2007年3月同一工況統(tǒng)計(jì)結(jié)果比較如下表2：
表2 運(yùn)行參數(shù)統(tǒng)計(jì)
| 項(xiàng)目 | 進(jìn)氣 溫度 | 進(jìn)氣 壓力 | 出口 溫度 | 主風(fēng) 流量 | 入口 差壓 | 雙閥 開度 | 蝶閥 開度 | 電機(jī)電流 |
| 06年 | 660 | 0.220 | 460 | 140000 | 0.31 | 11 | 80 | 150 |
| 07年 | 660 | 0.219 | 465 | 140000 | 0.30 | 10 | 80 | 200 |
通過2年的數(shù)據(jù)對比我們發(fā)現(xiàn)煙汽輪機(jī)的效率明顯下降，針對這一狀況，我們車間認(rèn)真分析得出影響煙氣輪機(jī)效率下降的原因，并做了相應(yīng)的措施。論文參考。
影響煙機(jī)效率具體原因分析如下：
煙機(jī)的功率計(jì)算公式[1]： 
式中N ———煙機(jī)功率 ,kW; T1 ———煙機(jī)入口溫度 , ℃;
P1 ———煙機(jī)入口壓力 (絕壓) ,Pa ;
P2 ———煙機(jī)出口壓力 (絕壓) ,Pa ;
Cp ———煙氣定壓比熱 ,J/ kg·k ;
K ———煙氣絕熱指數(shù) ; G ———煙氣質(zhì)量流量 ,kg/ s ;
η———煙機(jī)效率。
從煙機(jī)功率計(jì)算公式可以看出煙機(jī)的功率與煙機(jī)效率成正比，而煙機(jī)的功率與煙機(jī)入口溫度、煙機(jī)入口壓力、煙機(jī)出口壓力、煙氣質(zhì)量流量等有關(guān)。對此，我們車間通過影響煙機(jī)效率網(wǎng)絡(luò)圖逐一進(jìn)行分析，如圖1：
圖1影響煙機(jī)效率網(wǎng)絡(luò)圖
1、煙機(jī)入口溫度：煙機(jī)入口溫度和出口溫度受反再系統(tǒng)影響，而反再系統(tǒng)溫度基本恒定，從下表3可以看出非主要因素。
表3 反應(yīng)密相溫度統(tǒng)計(jì)
| 反應(yīng)密相溫度 | 06年3月1-5日 | 06年3月6-10日 | 06年3月11-15日 | 06年3月16-20日 |
| 700℃（平均值） | 702℃（平均值） | 701℃（平均值） | 702℃（平均值） |
|
| 07年3月1-5 | 07年3月6-10日 | 07年3月11-15日 | 07年3月16-20日 | |
| 702℃（平均值） | 703℃（平均值） | 702℃（平均值） | 703℃（平均值） |
2、煙機(jī)入口壓力：煙機(jī)入口壓力受反再系統(tǒng)壓力影響，而反再系統(tǒng)壓力恒定，從下表4可以看出非主要因素。
表4 反應(yīng)系統(tǒng)壓力統(tǒng)計(jì)
| 反再系統(tǒng)壓力 | 06年3月1-5日 | 06年3月6-10日 | 06年3月11-15日 | 06年3月16-20日 |
| 0.25Mpa（平均值） | 0.25Mpa（平均值） | 0.25Mpa（平均值） | 0.25Mpa（平均值） |
|
| 07年3月1-5 | 07年3月6-10日 | 07年3月11-15日 | 07年3月16-20日 | |
| 0.25Mpa（平均值） | 0.25Mpa（平均值） | 0.25Mpa（平均值） | 0.25Mpa（平均值） |
3、煙氣出口壓力：煙氣出口壓力主要與余熱鍋爐冷熱路開度有關(guān)，但是從我們對冷熱路開度統(tǒng)計(jì)知道：這兩個(gè)時(shí)期都為冷路全開，熱路全關(guān)，冷熱路的開關(guān)比例也是一定的，所以也非主要因素。論文參考。
4、雙閥開度：煙氣流量與雙閥開度有關(guān)，雙閥開度越大，進(jìn)入煙機(jī)煙氣越少，煙機(jī)功率越低。但從DCS曲線上看可以知道雙閥開度變化不大，所以也非主要因素[2]。
5、煙氣輪機(jī)葉片耐磨涂層劃傷：2007年大修通過對煙機(jī)轉(zhuǎn)子和葉片的檢修，我們發(fā)現(xiàn)，葉片耐磨涂層劃傷，加上催化劑長時(shí)間的侵蝕、磨損，使煙機(jī)的動(dòng)平衡破壞、間隙增大，影響煙機(jī)效率[3]。
6、催化劑附著：催化劑附著在葉片上使轉(zhuǎn)子的效率下降，進(jìn)一步影響使煙機(jī)的功率下降
7、催化劑細(xì)粉跑損：由于反應(yīng)工藝操作的影響及內(nèi)取熱盤管泄露，造成大量催化劑粉末帶入煙機(jī)，對煙機(jī)葉片造成一定的磨損，使煙機(jī)效率直接下降。
8、非正常工況煙機(jī)投用與切除不及時(shí)：器烘爐階兩段煙機(jī)長時(shí)間空轉(zhuǎn)，大量消耗電能；反應(yīng)切料過程中，煙機(jī)入口高溫蝶閥沒有及時(shí)關(guān)閉，使催化劑帶入煙氣輪機(jī)機(jī)體內(nèi)，影響煙機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行。
9、沒有及時(shí)轉(zhuǎn)廢劑：由于操作人員沒有及時(shí)轉(zhuǎn)廢劑，使三旋不暢，效率下降。使大顆粒催化劑帶入煙機(jī)內(nèi)部。
10、三旋的效率影響機(jī)組的運(yùn)行工況：三旋的效率下降，分離效果不好，催化劑大顆粒帶入煙機(jī)內(nèi)部，磨損煙機(jī)轉(zhuǎn)子。
針對上述問題車間進(jìn)行了相應(yīng)的整改措施：
1、葉片耐磨涂層劃傷修復(fù)
在2007年度大修中，對轉(zhuǎn)子耐磨進(jìn)行重新噴涂修補(bǔ)，使其功能恢復(fù)。
2、徹底清除附著催化劑
同樣在大修中，徹底清理煙機(jī)各個(gè)部位積附的催化劑，各項(xiàng)裝配尺寸都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。
3、消除催化劑熱崩的要素
在大修中更換了所有內(nèi)取熱盤管，提高了內(nèi)取熱盤管的可靠度；加強(qiáng)蒸汽排凝等措施，確保兩器用汽干燥。減少催化劑因熱崩而產(chǎn)生的粉末，從而減少帶入煙機(jī)中的催化劑。
4、加強(qiáng)職工培訓(xùn)，提高應(yīng)對非正常工況的能力與責(zé)任心
對于切料沒有進(jìn)行立即切除煙機(jī)，我們采用人為干預(yù)的方法，提高職工責(zé)任心，加強(qiáng)監(jiān)盤，同時(shí)加強(qiáng)職工培訓(xùn)，確保操作與檢查及時(shí)到位。論文參考。對于器烘爐階兩段煙機(jī)長時(shí)間空轉(zhuǎn)，我們要求當(dāng)煙氣溫度達(dá)到250℃時(shí)應(yīng)及時(shí)投入煙機(jī)，在切換大盲板準(zhǔn)備加劑時(shí)切出煙機(jī)。
5、進(jìn)行人為干預(yù)及時(shí)提醒
對于沒有及時(shí)轉(zhuǎn)廢劑的行為，我們采取及時(shí)提醒轉(zhuǎn)廢劑的對策，每周一、周四0點(diǎn)班定時(shí)要求操作工轉(zhuǎn)廢劑，對于沒有按照要求做得，首先進(jìn)行經(jīng)濟(jì)考核，同時(shí)進(jìn)行年終責(zé)任考核，加強(qiáng)培養(yǎng)職工責(zé)任感的措施加以整合。確保三旋正常運(yùn)轉(zhuǎn)，不使三旋催化劑粉末帶入煙機(jī)。
6、準(zhǔn)確有效的判斷三旋的運(yùn)行工況和分離效果
為了有效掌握煙氣中所含催化劑的粒度的濃度，粒度分布，和實(shí)時(shí)檢測，判斷三旋的分離效果，我廠購買里了JJD-VI催化劑顆粒激光在線監(jiān)測系統(tǒng)，保證了煙氣的質(zhì)量。
結(jié)束語
煙機(jī)組的安穩(wěn)優(yōu)運(yùn)行，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能對煙機(jī)組運(yùn)行造成很大影響，同時(shí)也是提高煙機(jī)效率有力保障。通過以上措施，我們發(fā)現(xiàn)煙機(jī)效率得到了顯著提高，電機(jī)電流下降了50A，就是說煙機(jī)功率提高了（50×10 000=）500KW，按照一年裝置運(yùn)行8000小時(shí)計(jì)算，每年可以節(jié)省電費(fèi)（單價(jià)0.4元/度）：500×8000×0.4=160（萬元）。
參考文獻(xiàn)：
[1] 沈士一,康松,慶賀慶,龐立云等.汽輪機(jī)原理. 中國電力出版，1992.
[2] 孫奉仲.大型汽輪機(jī)運(yùn)行.中國電力出版社，2005.
[3]蘇永升,周邵萍,鄒慧芬,文加強(qiáng),張希.汽輪機(jī)振動(dòng)分析及故障診斷[J].能源技術(shù),2003.
