大氣濕度對催化主風(fēng)機(jī)電耗影響淺析

王彥新

（中國石油廣西石化分公司，廣西 欽州 535008）

本公司催化裂化裝置所用的機(jī)組為三機(jī)組，也就是煙氣輪機(jī)和電機(jī)共同帶動(dòng)主風(fēng)機(jī)來為再生器內(nèi)催化劑上的積碳燃燒所需用氧和催化劑的流化提供主風(fēng)。本裝置的采用的定轉(zhuǎn)速的軸流主風(fēng)機(jī)，主風(fēng)機(jī)的重量流量與大氣的溫度成反比，在大氣溫度高時(shí)吸入重量流量小，特性曲線右移。在相同的處理量下，夏季軸流主風(fēng)機(jī)的靜葉角度開的比較大，而冬季的靜葉角度開的較小。

1 欽州市氣候特點(diǎn)

欽州市位于北回歸線以南，在亞洲東南部季風(fēng)區(qū)內(nèi)，季風(fēng)環(huán)流明顯。由于南臨北部灣，海洋性氣候亦明顯。欽州市屬亞熱帶季風(fēng)型海洋性氣候，全年平均氣溫為22℃，相對濕度為81%。

2 大氣中含水量對機(jī)組影響

2.1 全年主風(fēng)機(jī)壓縮攜帶的水量

由飽和蒸汽壓的對照表查得，空氣22℃時(shí)的飽和蒸汽壓為2644.7Pa，這時(shí)的相對濕度Φ=100%。全年主風(fēng)機(jī)在壓縮空氣過程中攜帶水量可以通過下面公式求得：

式中：Hs 為空氣中含水量，kg/m3；η 為相對濕度；PS為某一溫度下水的飽和壓力，Pa；P 為當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)大氣壓力，一般可當(dāng)做一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓101325Pa。

在相對濕度為81%時(shí)計(jì)算得出每分鐘空氣中含水量為：

則每分鐘主風(fēng)機(jī)壓縮的水量為5400×0.017=91.8kg。

一年主風(fēng)機(jī)壓縮空氣時(shí)攜帶水量為：91.8×60×24×365=48250.08t/年

2.2 水在再生器內(nèi)體積變化對機(jī)組影響

在生產(chǎn)中，主風(fēng)機(jī)吸入的空氣沒有經(jīng)過除濕就進(jìn)入主風(fēng)機(jī)。由于壓力及溫度的變化，大氣中水的體積在再生器內(nèi)發(fā)生變化。由于水的體積變化，將會(huì)增加主風(fēng)機(jī)的背壓，需要主風(fēng)機(jī)做更多的功，電動(dòng)機(jī)的耗電量增加，也會(huì)增大煙機(jī)入口蝶閥的開度。不考慮熱量在主風(fēng)機(jī)器壁熱量的損失，可以考慮為壓縮理想氣體。

根據(jù)公式PV=nRT 可以計(jì)算得出水在再生器內(nèi)體積變化如下：

V1/（273+240）=V2/（273+700）

V2/V1=1.89

可以得出，由于溫度變化水的體積會(huì)擴(kuò)大1.89 倍。

2.3 水在再生器內(nèi)溫度變化對主風(fēng)機(jī)電耗的影響

水的溫度從主風(fēng)機(jī)出口240℃到再生器內(nèi)上升到700℃，需要由主風(fēng)機(jī)提供更多的壓縮空氣與待生催化劑上焦炭及氫的燃燒來提供，將會(huì)增加裝置的能耗。具體增加能耗可以通過下面公式計(jì)算得知：

再生器注入蒸汽升溫?zé)?/p>

Q汽=G汽（Htl-HTV）/（3.6×10-6）MW

式中：G汽為注入再生系統(tǒng)的蒸汽量，kg/h；Htl為再生器稀相溫度下蒸汽的焓，kJ/kg；HTV為 注入蒸汽的焓kJ/kg。

通過公式（2）得知G汽=91.8×60=5508kg/h。

通過水汽化潛熱表查表得知：Ht1=3900kJ/kg；HTV=2954 kJ/kg。

則可求得：Q汽=1.44 MW （3）

裝置在生產(chǎn)中干煙氣組成CO%=5.59%，CO2%=13.95% O2=0。

空氣分子濕度=0.02 mol/mol 進(jìn)入再生器的濕空氣量VA=5750×60=345000（m3/h）。

干煙氣中氮含量：w(N2) =100-（CO+CO2+O2）=80.46%。

焦炭中炭量：

CW=34916.7(kg/h)

焦炭中氫含量：

則帶入再生器的熱量

式中：qco為32.79MJ/kg；qco2為9.21 MJ/kg；qH為120.06 MJ/kg。

則每小時(shí)帶入再生器內(nèi)水由240℃加熱到700需要主風(fēng)量為：

Q汽/Q入×345000=1.4/344.1×345000=1403m3/h=23m3/min

3 主風(fēng)含水帶來效益損失

通過煙氣輪機(jī)滿負(fù)荷情況下在大氣相對濕度在81%，氣溫在22℃，主風(fēng)量在5727～5753m3/min。

在工況一時(shí)，電動(dòng)機(jī)功率平均值在7084.2 kw·h，在工況二時(shí)電動(dòng)機(jī)功率平均值在7189.8 kw·h，工業(yè)用電按0.7 元/kw·h，則每年因?yàn)榇髿鈳斐山?jīng)濟(jì)損失如下：（7189.8-7084.2）×24×365×0.7=67.76 萬元

4 結(jié)語

許多企業(yè)原油性質(zhì)變化很大，需要主風(fēng)機(jī)適應(yīng)不同的工況，風(fēng)量變化也很大。在裝置生焦取熱量允許的工況下，如果因?yàn)橹黠L(fēng)機(jī)不能提供足夠的風(fēng)量而使裝置不能產(chǎn)生更多的效益或者因?yàn)榭諝鉂穸却笤斐芍卮蠼?jīng)濟(jì)損失，是非?？上У?。如果可以將入主風(fēng)機(jī)大氣恒溫、恒濕度，那么將會(huì)使裝置長周期運(yùn)行和煉廠效益最大化。