煙汽輪機(jī)在線除垢技術(shù)

楊程，顧國(guó)威

（遼寧石化公司油化廠，遼寧 遼陽(yáng) 111000）

1 煙機(jī)運(yùn)行狀態(tài)

2019年6月，裝置大檢修對(duì)煙機(jī)解體后發(fā)現(xiàn)，進(jìn)氣錐和煙機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)、靜葉片根部結(jié)垢較明顯，質(zhì)地松脆，垢片發(fā)紅。進(jìn)氣錐導(dǎo)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(dòng)脫落；動(dòng)葉圍帶結(jié)垢不明顯，表面附著物基本為催化劑細(xì)粉，易脫落。

裝置大檢修開(kāi)工初期，主機(jī)電流260A左右，功率3600kW/h，雙動(dòng)滑閥開(kāi)度10%。隨著運(yùn)行時(shí)間增加，主風(fēng)機(jī)電流逐漸上升，主風(fēng)機(jī)功耗持續(xù)增加，煙機(jī)輸出功率逐漸降低，電機(jī)電流上升最高達(dá)到電流500A、電機(jī)功率達(dá)到7000kW，雙動(dòng)滑閥開(kāi)度逐漸增大，最大開(kāi)度21%，判斷煙機(jī)結(jié)垢，且大量煙氣能量未能進(jìn)行回收，極大影響了催化裝置的經(jīng)濟(jì)效益，大量煙氣長(zhǎng)時(shí)間通過(guò)雙動(dòng)滑閥，導(dǎo)致雙動(dòng)滑閥襯里沖刷、磨損嚴(yán)重，雙動(dòng)滑閥外壁出現(xiàn)熱點(diǎn)，對(duì)閥外壁不得不進(jìn)行貼護(hù)板處理，嚴(yán)重威脅裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行安全。根據(jù)大修時(shí)對(duì)煙機(jī)垢樣的分析和垢片脫落情況，初步分析煙機(jī)結(jié)垢可通過(guò)葉片溫度變化使垢片脫落。

2 除垢方案及風(fēng)險(xiǎn)說(shuō)明

2.1 除垢方案

（1）逐步降低生產(chǎn)負(fù)荷至200t/h。

（2）將主風(fēng)機(jī)切換至備用風(fēng)機(jī)運(yùn)行。

（3）主風(fēng)機(jī)切除系統(tǒng)后逐步關(guān)閉煙機(jī)入口調(diào)節(jié)蝶閥和切斷蝶閥（切斷蝶閥保留一定開(kāi)度），降低煙機(jī)溫度，當(dāng)煙機(jī)入口溫度降低至400℃左右后，保持一定時(shí)間，逐漸打開(kāi)煙機(jī)入口蝶閥，使煙機(jī)溫度恢復(fù)正常，反復(fù)操作三次。在此過(guò)程中，密切觀察煙機(jī)振值變化，若煙機(jī)振值在控制范圍內(nèi)，按規(guī)程投用煙機(jī)。若煙機(jī)振值上升至65μm，切除煙機(jī)進(jìn)入檢修狀態(tài)、更換煙機(jī)備用轉(zhuǎn)子。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別及消減措施

（1）煙機(jī)升降溫速度過(guò)快影響設(shè)備安全運(yùn)行。消減措施：在線除垢期間，嚴(yán)格控制煙機(jī)入口溫度變化速率≤80℃，避免機(jī)殼變形。

（2）垢層脫落不均勻，易導(dǎo)致轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡失衡，煙機(jī)振動(dòng)值可能增大，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致無(wú)法開(kāi)車(chē)或開(kāi)車(chē)后停車(chē)。消減措施：加強(qiáng)對(duì)煙機(jī)各點(diǎn)振動(dòng)值的監(jiān)控，若振動(dòng)值有上升趨勢(shì)，延長(zhǎng)在線除垢時(shí)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(dòng)葉頂，若垢層質(zhì)地較硬，啟動(dòng)后磨損葉頂，也會(huì)使轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡失衡。消減措施：在線除垢期間，密切關(guān)注DCS機(jī)組振動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，請(qǐng)?zhí)m州機(jī)械廠煙機(jī)在線檢測(cè)中心遠(yuǎn)程監(jiān)控、遼陽(yáng)石化檢測(cè)中心現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控；監(jiān)控?zé)煓C(jī)貓爪的間隙變化，避免上浮后刮碰葉頂，造成事故。

（4）機(jī)組振值超標(biāo)，裝置被迫停車(chē)。消減措施：編制停車(chē)預(yù)案，進(jìn)行人員培訓(xùn)。通過(guò)裝置變?yōu)榈拓?fù)荷工況切換至備用主風(fēng)機(jī)向再生器供風(fēng)。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(yán)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(fù)荷的降低、提高導(dǎo)致催化劑循環(huán)量改變，易引起再生立管密度波動(dòng)，影響反應(yīng)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(jī)在線除垢實(shí)驗(yàn)過(guò)程

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

表1 煙機(jī)在線除垢實(shí)驗(yàn)過(guò)程數(shù)據(jù)記錄

表2 煙機(jī)發(fā)電工況實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄

圖1 煙機(jī)軸振動(dòng)XISA1841Y曲線有小幅上升

4 煙機(jī)在線除垢效果

雙動(dòng)滑閥開(kāi)度從21%下降至9%；煙機(jī)做功效率有明顯提升，從除垢前的15627kW上升至19133kW；主風(fēng)機(jī)電流從354A下降至159A，主風(fēng)機(jī)電機(jī)功率從4514kW下降至1144kW；煙機(jī)入口調(diào)節(jié)蝶閥開(kāi)度從70%下降至33%；除垢前后煙機(jī)動(dòng)不平衡略有增加，導(dǎo)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(jī)其他運(yùn)行參數(shù)沒(méi)有明顯變化；結(jié)合煙機(jī)機(jī)殼低點(diǎn)排凝水的顏色，可以判斷煙機(jī)內(nèi)部進(jìn)氣錐、靜葉片、動(dòng)葉片及動(dòng)葉圍帶上所結(jié)的軟垢幾乎全部脫落。本次煙機(jī)除垢結(jié)果較為顯著，消除了影響催化裂化裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的隱患，減小了雙動(dòng)滑閥的磨損，延長(zhǎng)了閥體的壽命，并有明顯的經(jīng)濟(jì)效益提升，根據(jù)初步核算，主風(fēng)機(jī)電機(jī)電費(fèi)比在線除垢前一年可節(jié)省約1277萬(wàn)元。

5 煙機(jī)發(fā)電工況測(cè)試

5.1 測(cè)試背景

在煙機(jī)在線除垢實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，11月26日9點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)了主風(fēng)機(jī)電機(jī)電流處于144A時(shí)電流不再發(fā)生變化，同時(shí)電機(jī)功率變?yōu)?，及時(shí)判斷出電機(jī)可能處于發(fā)電狀態(tài)，并立即通過(guò)調(diào)整煙機(jī)入口調(diào)節(jié)蝶閥開(kāi)度及主風(fēng)機(jī)風(fēng)量，使電機(jī)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(guò)電氣車(chē)間檢查記錄，電機(jī)在當(dāng)時(shí)發(fā)電了2min左右。

5.2 測(cè)試風(fēng)險(xiǎn)

煙機(jī)-主風(fēng)機(jī)-電機(jī)在發(fā)電/用電工況改變過(guò)程中，主風(fēng)機(jī)軸與電機(jī)軸之間的齒輪的嚙合點(diǎn)位置會(huì)不斷改變，若機(jī)組一直處于發(fā)電、用電的臨界工況，將會(huì)導(dǎo)致齒廓逐漸變形，間隙加大，當(dāng)齒輪根部收到脈沖的周期性應(yīng)力超過(guò)齒輪材料的疲勞極限時(shí)，就會(huì)引起齒輪斷齒。

5.3 煙機(jī)發(fā)電工況測(cè)試過(guò)程和結(jié)果

催化煙機(jī)-主風(fēng)機(jī)-電機(jī)（K104-K101）煙機(jī)在線除垢工作取得了效果，煙機(jī)功率明顯上升，雙動(dòng)滑閥開(kāi)度明顯下降，再生工況良好，主風(fēng)量偏低，同時(shí)，處于冬季低溫環(huán)境，煙機(jī)-主風(fēng)機(jī)-電機(jī)具備發(fā)電工況，11月27日10:00～15:00進(jìn)行主風(fēng)機(jī)電機(jī)發(fā)電、用電工況改變實(shí)驗(yàn)。10:30分通過(guò)調(diào)整工藝參數(shù)煙機(jī)達(dá)到發(fā)電工況，電機(jī)功率由1144kW/h降至-1446kW/h，穩(wěn)定運(yùn)行至15:00，共計(jì)發(fā)電4.5h。煙機(jī)發(fā)電工況實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如表2。

6 結(jié)語(yǔ)

本次煙機(jī)在線除垢效果顯著，消除了影響催化裂化裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的隱患，減小了雙動(dòng)滑閥的磨損，并有明顯的經(jīng)濟(jì)效益提升。根據(jù)初步核算，主風(fēng)機(jī)電機(jī)電費(fèi)比在線除垢前一年可節(jié)省約1277萬(wàn)元。27日發(fā)電實(shí)驗(yàn)發(fā)電共4.5h，平均發(fā)電功率為1350kWh，按每年發(fā)電100天計(jì)算可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益255萬(wàn)元。兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益1529萬(wàn)元每年。