煙汽輪機在線除垢技術(shù)

楊程，顧國威

（遼寧石化公司油化廠，遼寧 遼陽 111000）

1 煙機運行狀態(tài)

2019年6月，裝置大檢修對煙機解體后發(fā)現(xiàn)，進氣錐和煙機轉(zhuǎn)子的動、靜葉片根部結(jié)垢較明顯，質(zhì)地松脆，垢片發(fā)紅。進氣錐導流體部位結(jié)垢不明顯，垢片質(zhì)地偏軟，顏色發(fā)白，易松動脫落；動葉圍帶結(jié)垢不明顯，表面附著物基本為催化劑細粉，易脫落。

裝置大檢修開工初期，主機電流260A左右，功率3600kW/h，雙動滑閥開度10%。隨著運行時間增加，主風機電流逐漸上升，主風機功耗持續(xù)增加，煙機輸出功率逐漸降低，電機電流上升最高達到電流500A、電機功率達到7000kW，雙動滑閥開度逐漸增大，最大開度21%，判斷煙機結(jié)垢，且大量煙氣能量未能進行回收，極大影響了催化裝置的經(jīng)濟效益，大量煙氣長時間通過雙動滑閥，導致雙動滑閥襯里沖刷、磨損嚴重，雙動滑閥外壁出現(xiàn)熱點，對閥外壁不得不進行貼護板處理，嚴重威脅裝置長周期運行安全。根據(jù)大修時對煙機垢樣的分析和垢片脫落情況，初步分析煙機結(jié)垢可通過葉片溫度變化使垢片脫落。

2 除垢方案及風險說明

2.1 除垢方案

（1）逐步降低生產(chǎn)負荷至200t/h。

（2）將主風機切換至備用風機運行。

（3）主風機切除系統(tǒng)后逐步關(guān)閉煙機入口調(diào)節(jié)蝶閥和切斷蝶閥（切斷蝶閥保留一定開度），降低煙機溫度，當煙機入口溫度降低至400℃左右后，保持一定時間，逐漸打開煙機入口蝶閥，使煙機溫度恢復正常，反復操作三次。在此過程中，密切觀察煙機振值變化，若煙機振值在控制范圍內(nèi)，按規(guī)程投用煙機。若煙機振值上升至65μm，切除煙機進入檢修狀態(tài)、更換煙機備用轉(zhuǎn)子。

2.2 風險的識別及消減措施

（1）煙機升降溫速度過快影響設備安全運行。消減措施：在線除垢期間，嚴格控制煙機入口溫度變化速率≤80℃，避免機殼變形。

（2）垢層脫落不均勻，易導致轉(zhuǎn)子動平衡失衡，煙機振動值可能增大，嚴重時將導致無法開車或開車后停車。消減措施：加強對煙機各點振動值的監(jiān)控，若振動值有上升趨勢，延長在線除垢時間及在線除垢次數(shù)，使垢層充分脫落。

（3）脫落的垢層堆積在底部動葉頂，若垢層質(zhì)地較硬，啟動后磨損葉頂，也會使轉(zhuǎn)子動平衡失衡。消減措施：在線除垢期間，密切關(guān)注DCS機組振動檢測數(shù)據(jù)，請?zhí)m州機械廠煙機在線檢測中心遠程監(jiān)控、遼陽石化檢測中心現(xiàn)場監(jiān)控；監(jiān)控煙機貓爪的間隙變化，避免上浮后刮碰葉頂，造成事故。

（4）機組振值超標，裝置被迫停車。消減措施：編制停車預案，進行人員培訓。通過裝置變?yōu)榈拓摵晒r切換至備用主風機向再生器供風。再生工況的改變影響煙氣中氮氧化物含量急速升高，易出現(xiàn)環(huán)保事件。消減措施：嚴格控制煙氣氧含量，控制變工況下工藝參數(shù)變化速率，引入氨氣作為備用防范手段。

（5）加工負荷的降低、提高導致催化劑循環(huán)量改變，易引起再生立管密度波動，影響反應深度，可能造成待生劑帶油發(fā)生尾燃。消減措施：控制較低的變工況下工藝參數(shù)變化速率，提前向系統(tǒng)加入助燃劑。

3 煙機在線除垢實驗過程

2019年11月26日，5點25分，催化裝置開始降處理量，7點55分從276t/h逐漸降至207t/h，9點51分，降至203t/h。8點39分備用主風機啟動，9點12分，主備風機完成切換，備用主風機開始提供風量，主風機切出系統(tǒng)，煙機入口調(diào)節(jié)蝶閥PV1103C開始逐漸關(guān)閉；按溫度變化不超過80℃/h，煙機開始升、降溫除垢，到17:00在線除垢結(jié)束。煙機在線除垢實驗過程數(shù)據(jù)記錄如表1。煙機軸振動XISA1841Y曲線有小幅上升圖如圖1。

表1 煙機在線除垢實驗過程數(shù)據(jù)記錄

表2 煙機發(fā)電工況實驗數(shù)據(jù)記錄

圖1 煙機軸振動XISA1841Y曲線有小幅上升

4 煙機在線除垢效果

雙動滑閥開度從21%下降至9%；煙機做功效率有明顯提升，從除垢前的15627kW上升至19133kW；主風機電流從354A下降至159A，主風機電機功率從4514kW下降至1144kW；煙機入口調(diào)節(jié)蝶閥開度從70%下降至33%；除垢前后煙機動不平衡略有增加，導致主頻振幅有一定的升高，但除了XISA1841Y單通頻振幅略高以外，其他三通道通頻振幅比較正常，煙機其他運行參數(shù)沒有明顯變化；結(jié)合煙機機殼低點排凝水的顏色，可以判斷煙機內(nèi)部進氣錐、靜葉片、動葉片及動葉圍帶上所結(jié)的軟垢幾乎全部脫落。本次煙機除垢結(jié)果較為顯著，消除了影響催化裂化裝置長周期運行的隱患，減小了雙動滑閥的磨損，延長了閥體的壽命，并有明顯的經(jīng)濟效益提升，根據(jù)初步核算，主風機電機電費比在線除垢前一年可節(jié)省約1277萬元。

5 煙機發(fā)電工況測試

5.1 測試背景

在煙機在線除垢實驗過程中，11月26日9點時發(fā)現(xiàn)了主風機電機電流處于144A時電流不再發(fā)生變化，同時電機功率變?yōu)?，及時判斷出電機可能處于發(fā)電狀態(tài)，并立即通過調(diào)整煙機入口調(diào)節(jié)蝶閥開度及主風機風量，使電機脫離發(fā)電/用電的臨界狀態(tài)，避免齒輪因間隙變化而損壞。經(jīng)過電氣車間檢查記錄，電機在當時發(fā)電了2min左右。

5.2 測試風險

煙機-主風機-電機在發(fā)電/用電工況改變過程中，主風機軸與電機軸之間的齒輪的嚙合點位置會不斷改變，若機組一直處于發(fā)電、用電的臨界工況，將會導致齒廓逐漸變形，間隙加大，當齒輪根部收到脈沖的周期性應力超過齒輪材料的疲勞極限時，就會引起齒輪斷齒。

5.3 煙機發(fā)電工況測試過程和結(jié)果

催化煙機-主風機-電機（K104-K101）煙機在線除垢工作取得了效果，煙機功率明顯上升，雙動滑閥開度明顯下降，再生工況良好，主風量偏低，同時，處于冬季低溫環(huán)境，煙機-主風機-電機具備發(fā)電工況，11月27日10:00～15:00進行主風機電機發(fā)電、用電工況改變實驗。10:30分通過調(diào)整工藝參數(shù)煙機達到發(fā)電工況，電機功率由1144kW/h降至-1446kW/h，穩(wěn)定運行至15:00，共計發(fā)電4.5h。煙機發(fā)電工況實驗數(shù)據(jù)記錄如表2。

6 結(jié)語

本次煙機在線除垢效果顯著，消除了影響催化裂化裝置長周期運行的隱患，減小了雙動滑閥的磨損，并有明顯的經(jīng)濟效益提升。根據(jù)初步核算，主風機電機電費比在線除垢前一年可節(jié)省約1277萬元。27日發(fā)電實驗發(fā)電共4.5h，平均發(fā)電功率為1350kWh，按每年發(fā)電100天計算可產(chǎn)生經(jīng)濟效益255萬元。兩項實驗結(jié)果可產(chǎn)生經(jīng)濟效益1529萬元每年。