基于節能降耗的優化DCC裝置煙機操作工藝

安金海,孟慶學,李良興,王象會

(正和集團股份有限公司,山東 廣饒 257342)

催化裂解裝置中，再生器高溫煙氣所帶走的能量約占全裝置能耗的四分之一 。為降低此項能耗，自二十世紀70年代中期，煉油設計專家們開發了煙氣輪機動力回收技術。煙氣輪機能量回收機組的優化操作和控制，可滿足主風機所需功率的80%以上，甚至滿足主風機的全部需要。煙機運行狀況良好，裝置耗電量能夠降低三分之一及以上，節能效果顯著。

一直以來，煉油廠催化裂化裝置長周期平穩運行，是企業節能降耗的關鍵問題，如何優化煙機運行，提高經濟效益仍是當前催化裂化裝置運行過程中需要研究的重要課題之一。

1 煙機設計參數及運行情況

140萬t/a的催化裂解裝置，由反應-再生、分餾部分、吸收穩定部分、氣壓機部分、主風機部分、產汽系統和余熱鍋爐。主要產品包括汽油組分、液化石油氣、輕柴油、重柴油，副產油漿和干氣。

裝置設計過程中，考慮三機組配置方式，不設備用主風機，主風機為軸流風機，設計風量2850nm3/min(濕)，出口壓力0.45MPa(絕)，機組配置為煙氣輪機+主風機+電動機/發電機三機組，其中煙氣輪機的設計煙氣量為2854nm3/min，電動機額定功率為14000kW。三機組運行流程如圖1所示。

裝置運行過程中，采用主風機組配套的電機可直接啟動整個機組；煙機故障時可解裂脫出，由電機繼續驅動主風機，不另設備用主風機，有效降低裝置建設成本。

裝置開工后在未投用煙機的情況下，主風機電耗在9000～9300 kW·h范圍內，投用煙機后主風機電耗降至2200～3500 kW·h范圍內,但與其它同類裝置相比主風機電耗仍然偏高，運行效果不理想，能量回收效率僅為63%(2010年04月20日-05月19日，采集數據90個，耗電量波動較大，平均耗電量達2451.9kW·h)，遠遠低于同類裝置95%的水平，造成主風機電耗較高，耗電量波動較大，平均耗電量達2451.9 kW·h。 具體運行情況見圖2。

圖1 三機組運行流程

2 主風機電耗較高的原因分析

精益六西格瑪作為一種解決問題的方法論，對生產管理是非常有用的，特別是在裝置優化操作和生產成本降低等方面，開闊了思路，實現了生產運營管理的規范化。掌握了精益六西格瑪，能夠學會用數據說話，改變傳統的思維模式；處理生產問題時全面化，避免問題的紕漏，減少了生產被動；簡化原始的統計技術方法；使裝置優化生產更科學化[1]。

基于此，企業成立技術攻關小組，從煙機結構方面入手，結合具體運行狀況，運用六西格瑪方法，進行SIPOC分析，查找出了裝置電耗高的原因。分析過程如圖3示。

主風機電耗較高的原因主要為幾方面。

2.1 原料性質不穩定

由于企業加工原料來源復雜，常渣、蠟油的原料性質不穩定，對原料的分析滯后，導致摻渣比調整不及時。摻渣比調整不及時，影響再生器生焦量與燒焦量的平衡，導致再生煙氣溫度、流量波動大，從而造成主風機電耗波動較大[2]。

2.2 煙機入口流量波動大

主風機電耗波動較大，造成煙機入口蝶閥開度調整頻繁，危害煙機的安全運行。

2.3 主風機出口流量過低或過高

主風機出口流量過低造成煙機入口壓力低 ；主風機出口流量過高造成再生器供風大于需風，從而出現稀相溫度超高，危害煙機的安全運行。由于反應操作人員對再生器燒焦負荷的判斷不到位，導致主風量調整不及時。

2.4 雙動滑閥開度過小或過大

雙動滑閥開度過小，減小再生器壓力自動調節的余地和降低了煙機回收能量的效率；雙動滑閥開度過大，操作人員沒有及時發現造成煙機能量回收效率低。

2.5 主風機靜葉開度和煙機入口蝶閥開度的影響

靜葉開度過大(52°～55°)，出口流量152000～159000NM3/h，按照當前的加工負荷，主風流量處于過剩狀態；煙機入口蝶閥開度在38%～40%之間；煙機振動值在5.3左右；主風機靜葉開度52，再生器壓力0.22MPa。雙動滑閥開度在7～10之間。

3 優化措施

原因查找到以后，技術攻關小組經過程流程圖，找出了與主風機電耗相關的42個輸入因子，并利用應矩陣進行分析，找出存在的問題，制定優化控制措施，降低主風機電耗，以達到提高經濟效益的目的，見圖4。

(1)針對摻渣比沒有嚴格控制，調整隨意，沒有目的性，造成再生器生焦與燒焦的不平衡的問題。平時依靠反應稀相溫度和產品、油漿密度來判斷原料性質的變化，根據蠟油、常渣的性質調整摻渣比例，加強對原料性質的分析，采取每周兩次對原料進行分析。減小再生器生焦與燒焦的不平衡對主風機電耗波動大的影響，保證再生器生焦與燒焦的平衡。

(2)優化前，煙機入口流量波動大，煙機蝶閥開度調整范圍大(36%～49%)。通過優化，在保證再生效果的前提下，使再生催化劑藏量最小，從而降低主風通過床層的壓降。根據再生器壓力的可調節余地來手動控制煙機入口蝶閥開度，盡量通過調整生焦量來達到生焦與燒焦負荷的平衡，從而穩定主風量，達到穩定煙機入口流量的目的。

(3)優化前，主風機出口流量收主風小方空頻繁調整影響，導致主風量不穩，增加能耗。通過確定合理的輸送管線管徑和氣體線速，降低主風——煙氣輸送系統管線的壓降。主風機入口流量過低，通過提高主風機入口靜葉開度實現，加強監控，及時調整；主風機入口流量過高，通過主風機小放空來控制主風機風量平穩，提高操作人員的業務能力和判斷能力，做到及時發現，及時處理。

(4 )優化前，雙動滑閥開度過小，減小再生器壓力自動調節的余地和降低了煙機回收能量的效率。通過再生煙氣旁路采用雙動滑閥，盡量提高進煙機的再生煙氣量。關小煙機入口蝶閥開度，合理增加主風流量，達到進一步提高煙機回收能量的目的；由操作人員手動調節控制，加強監盤力度，及時跟蹤調整。開度過大時，煙機能量回收效率低，則采取及時調整煙機入口蝶閥開度，達到降低主風機電耗的目的。

(5)制定優化控制措施，降低主風機電耗。將靜葉開度調整至48°～52°。通過調整靜葉開度，使得主風流量達到145000～149000NM3/h，滿足燒焦平衡。通過增加蝶閥開度，使蝶閥開度由42%增加至46%。雙動滑閥開度降到2～3之間。

(6) 在工藝控制范圍內，減小靜葉開度，主風機電耗會逐漸下降，隨著靜葉開度的逐漸減小，主風機電耗的下降幅度會加大。蝶閥開度增加后，主風機電耗下降明顯，由原來的2451.9kW·h下降至360kW·h左右。

調整優化后，主風機耗電明顯降低, 調整優化措施與結果見表1，主風機電耗單值控制圖見圖5。

圖5 主風機電耗單值控制圖

4 結論

針對主風機耗電高問題，通過持續改進，利用持續改進的工具及方法，對參數的優化和控制，主風機耗電量超過了改善的目標。優化煙機操作工藝后，主風量增加至145000m3/h，再生器壓力225kPa，雙動滑閥開度增加至7%～10%。煙機蝶閥開度增加至40%～45%，增加煙機能量回收效率，降低主風機電耗。

優化項目實施后，按照工業用電0.57元/度計算。由項目實施初期平均電耗2451.9kW·h達到359.52kW·h時，年增效益944.24萬元。收益=(現狀-目標)×年運行時間×電單價=(2451.9～359.52) KW·h×8000h×0.57元/ KW·h =944.24萬元。

另外，隨著煙機運行周期的增長，煙機的工況也將隨之下降，如何搞好煙機的運行，找出最佳控制范圍，與煉油企業的實際情況相結合，在系統范圍內推廣，達到增效節支的目的。