350萬t·a-1柴油加氫裂化裝置汽輪機(jī)凝汽系統(tǒng)優(yōu)化及應(yīng)用

于洋洋，劉冬，谷海峰

350萬t·a-1柴油加氫裂化裝置汽輪機(jī)凝汽系統(tǒng)優(yōu)化及應(yīng)用

于洋洋，劉冬，谷海峰

（浙江石油化工有限公司，浙江 舟山 316200）

浙江石油化工有限公司二期新建350萬t·a-1柴油加氫裂化裝置汽輪機(jī)為凝汽式汽輪機(jī)，汽輪機(jī)出口排出的蒸汽采用空冷器冷卻方式。汽輪機(jī)凝汽系統(tǒng)包括由48片空冷管束、6臺(tái)風(fēng)機(jī)、蒸汽匯流管等組成的空冷島，以及由汽輪機(jī)出口管線的集液管、熱井、凝結(jié)水泵及相應(yīng)管線等部分組成的凝結(jié)水系統(tǒng)。在空冷風(fēng)機(jī)調(diào)試過程中出現(xiàn)了風(fēng)機(jī)電機(jī)振動(dòng)過大問題，通過對(duì)空冷島框架以及風(fēng)機(jī)電機(jī)研究和分析，提出了電機(jī)加固優(yōu)化方案，方案實(shí)施后，電機(jī)振動(dòng)在合理范圍內(nèi)。同時(shí)針對(duì)裝置開工中發(fā)現(xiàn)的汽輪機(jī)凝汽系統(tǒng)凝結(jié)水長(zhǎng)時(shí)間鐵離子超標(biāo)問題做了分析，結(jié)合裝置特點(diǎn)，提出了有效的優(yōu)化方案，在保證裝置平穩(wěn)運(yùn)行的同時(shí)，解決了開工初期凝結(jié)水鐵離子等超標(biāo)問題。

柴油加氫裂化；汽輪機(jī)；空冷島；鐵離子

1 裝置概況及工藝流程特點(diǎn)

1.1 350萬t·a-1柴油加氫裂化裝置概況

浙江石油化工有限公司 4 000 萬t·a-1煉化一體化項(xiàng)目350萬t·a-1柴油加氫裂化裝置，由中國(guó)石化洛陽工程有限公司設(shè)計(jì)。該裝置采用UOP公司提供的固定床兩段式全循環(huán)柴油加氫裂化技術(shù)。UOP提供全套的加氫裂化催化劑，該催化劑系統(tǒng)具有脫金屬、加氫精制、加氫裂化等功能。裝置以直餾柴油、催化柴油、漿態(tài)床渣油加裂裝置柴油和石腦油為原料，主要生產(chǎn)催化重整裝置原料重石腦油，副產(chǎn)輕石腦油。該裝置同時(shí)設(shè)置輕烴回收及產(chǎn)品精制部分，將本裝置及蠟油加氫裂化裝置的粗石腦油、酸性氣、低分氣，蠟油加氫處理裝置的酸性氣、低分氣，柴油加氫精制裝置的酸性氣、低分氣，石腦油加氫裝置的酸性氣進(jìn)行輕烴回收及精制，生產(chǎn)精制液化氣和脫硫干氣、脫硫低分氣。

裝置由反應(yīng)部分（含兩段反應(yīng)部分、循環(huán)氫脫硫、循環(huán)氫壓縮機(jī)）、新氫壓縮機(jī)部分、分餾部分、輕烴回收部分、產(chǎn)品精制部分組成。

1.2 350萬t·a-1柴油加氫裂化裝置工藝流程特點(diǎn)

根據(jù)裝置原料油性質(zhì)及目標(biāo)產(chǎn)品的質(zhì)量要求，采用 UOP 兩段全循環(huán)柴油加氫裂化工藝技術(shù)。反應(yīng)部分設(shè)置一臺(tái)一段加氫反應(yīng)器和一臺(tái)二段加氫反應(yīng)器。新鮮進(jìn)料在一段反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行加氫精制和加氫裂化反應(yīng), 分餾塔底未轉(zhuǎn)化柴油進(jìn)入二段反應(yīng)器進(jìn)一步進(jìn)行加氫裂化反應(yīng)。

采用熱高分流程，提高反應(yīng)流出物熱能利用率，降低能耗；兩段反應(yīng)共用一套高分設(shè)施，節(jié)省占地及操作費(fèi)用。

設(shè)置循環(huán)氫脫硫設(shè)施，降低反應(yīng)系統(tǒng)操作壓力，并減緩設(shè)備腐蝕。

2 風(fēng)機(jī)電機(jī)振動(dòng)超標(biāo)問題及優(yōu)化方案

2.1 風(fēng)機(jī)電機(jī)振動(dòng)超標(biāo)問題概況

浙江石油化工有限公司 4 000 萬t·a-1煉化一體化項(xiàng)目350萬t·a-1柴油加氫裂化裝置汽輪機(jī)凝汽系統(tǒng)共有空冷風(fēng)機(jī)6臺(tái)，風(fēng)機(jī)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通風(fēng)方式為鼓風(fēng)式，電機(jī)位于風(fēng)機(jī)上部，空冷管束位于空冷平臺(tái)頂部，層人字形布置。電機(jī)及風(fēng)機(jī)主要參數(shù)如表1所示。

表1 電機(jī)、風(fēng)機(jī)主要參數(shù)

依據(jù)制造廠出具的安裝手冊(cè)完成安裝后，對(duì)電機(jī)及風(fēng)機(jī)進(jìn)行了試運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，風(fēng)機(jī)軸承箱振動(dòng)過大，電機(jī)本體振動(dòng)過大，甚至出現(xiàn)振動(dòng)超過報(bào)警值現(xiàn)象。第一次試機(jī)過程中6臺(tái)風(fēng)機(jī)（按照編號(hào)由A至F）及電機(jī)振動(dòng)情況如表2所示。

表2 改造前電機(jī)、風(fēng)機(jī)振動(dòng)數(shù)值表

2.2 風(fēng)機(jī)電機(jī)振動(dòng)超標(biāo)問題優(yōu)化方案

柴油加氫裂化裝置汽輪機(jī)凝汽系統(tǒng)6臺(tái)電機(jī)為佳木斯電機(jī)股份有限公司制造，空冷風(fēng)機(jī)為保定航技風(fēng)機(jī)制造有限公司制造。電機(jī)通過齒輪箱坐落在風(fēng)機(jī)軸套上面，電機(jī)沒有額外固定措施，電機(jī)型號(hào)YBBP315L1-4，為隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)速為1 485 r·min-1，電機(jī)重量為1 320 kg，電機(jī)高度為2 220 mm。根據(jù)電機(jī)、風(fēng)機(jī)試運(yùn)行數(shù)據(jù)判斷，主要振動(dòng)源為電機(jī)，電機(jī)無加固措施，并且電機(jī)較重、較高，風(fēng)機(jī)振動(dòng)大主要因電機(jī)振動(dòng)引起。

根據(jù)風(fēng)機(jī)、電機(jī)振動(dòng)數(shù)值及特點(diǎn)，汽輪機(jī)凝汽系統(tǒng)配套廠家杭州汽輪機(jī)股份有限公司以及保定航技風(fēng)機(jī)制造有限公司、佳木斯電機(jī)股份有限公司技術(shù)人員通過研究，決定對(duì)6臺(tái)電機(jī)進(jìn)行加固處理，加固方案如圖1所示。

圖1 電機(jī)加固效果圖

從電機(jī)中部吊裝環(huán)附近位置增設(shè)一塊 300 mm×200 mm的鋼板，由鋼板分別沿水平和豎直方向各加裝一根支柱，支柱末端與橋架側(cè)面鋼梁和橋架底側(cè)鋼梁螺栓連接，水平支柱長(zhǎng)度為 800 mm，豎直支柱長(zhǎng)度900 mm。

2.3 風(fēng)機(jī)電機(jī)振動(dòng)超標(biāo)問題優(yōu)化效果分析

電機(jī)加固完成后，再次對(duì)6臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)行試運(yùn)，通過采集儀表監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)手持式設(shè)備測(cè)量值，電機(jī)及風(fēng)機(jī)振動(dòng)值明顯降低，電機(jī)加固完成后，風(fēng)機(jī)振動(dòng)值均在1 mm·s-1以下，電機(jī)頂端振動(dòng)最大值降低到3 mm·s-1以下，風(fēng)機(jī)及電機(jī)振動(dòng)值降低均較為明顯。電機(jī)加固后，6臺(tái)風(fēng)機(jī)、電機(jī)振動(dòng)值對(duì)比如圖2所示。

圖2 改造前后風(fēng)機(jī)、電機(jī)振動(dòng)對(duì)比圖

3 凝結(jié)水鐵離子超標(biāo)問題及優(yōu)化方案

3.1 凝結(jié)水鐵離子等超標(biāo)問題概況

裝置成功投產(chǎn)后，對(duì)汽輪機(jī)透平凝結(jié)水化驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水中鐵離子、濁度、電導(dǎo)率等指標(biāo)均超過可以外送的要求值。汽輪機(jī)透平凝結(jié)水運(yùn)行及控制指標(biāo)如表3所示。

表3 汽輪機(jī)透平凝結(jié)水運(yùn)行及控制指標(biāo)

對(duì)空冷系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn)，空冷系統(tǒng)本身體積較大，管線較長(zhǎng)而且直徑較大，汽輪機(jī)出口管道直徑 1 700 mm，管線、空冷管束等材料設(shè)備安裝過程中滯留現(xiàn)場(chǎng)時(shí)間較長(zhǎng)，易產(chǎn)生腐蝕等現(xiàn)象，同時(shí)高強(qiáng)度的施工對(duì)管線等清潔度的檢查制造了難度，故在開工初期，鐵銹等雜質(zhì)逐漸脫落于空冷系統(tǒng)中并隨冷凝系統(tǒng)進(jìn)入凝結(jié)水系統(tǒng)。針對(duì)前期開工的其他裝置出現(xiàn)的類似現(xiàn)象，若讓系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)直至凝結(jié)水指標(biāo)全部合格，大致需要2至3個(gè)月，然而根據(jù)裝置生產(chǎn)負(fù)荷情況，每小時(shí)約產(chǎn)生50 t凝結(jié)水，若對(duì)凝結(jié)水直接外排，不但對(duì)裝置安全管理產(chǎn)生較大影響，而且會(huì)造成大量資源浪費(fèi)，故需要對(duì)凝結(jié)水系統(tǒng)進(jìn)行改造，避免大量凝結(jié)水浪費(fèi)。

3.2 凝結(jié)水鐵離子超標(biāo)問題優(yōu)化方案

根據(jù)裝置運(yùn)行負(fù)荷情況分析，裝置滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，汽輪機(jī)每小時(shí)產(chǎn)生大約50～55 t凝結(jié)水，凝結(jié)水由凝結(jié)水泵排出，泵出口壓力1.1 MPa，若凝結(jié)水指標(biāo)不合格，凝結(jié)水不能走正常流程進(jìn)入公司凝結(jié)水管網(wǎng)，若直排現(xiàn)場(chǎng)，不但對(duì)現(xiàn)場(chǎng)雨水或污水排污系統(tǒng)造成影響，增加員工勞動(dòng)強(qiáng)度，而且會(huì)造成大量資源浪費(fèi)。根據(jù)裝置工藝特點(diǎn)，該柴油加氫裂化裝置有3臺(tái)大型往復(fù)式壓縮機(jī)，每臺(tái)壓縮機(jī)有一臺(tái)級(jí)間冷卻器，裝置正常運(yùn)行時(shí)，3臺(tái)往復(fù)機(jī)至少有一臺(tái)處于備用狀態(tài)，即至少有一臺(tái)級(jí)間冷卻器處于備用狀態(tài)。

凝結(jié)水出口管線改造方案為：在凝結(jié)水泵出口總管增設(shè)三通，引出管線分別連接3臺(tái)級(jí)間冷卻器冷卻水出口管線至冷卻水安全閥入口管線。由凝結(jié)水泵出口總管引出的管線增加1道閘閥，至3臺(tái)級(jí)間冷卻器安全閥入口管線也各增加1道閘閥，便于切換。具體改造流程如圖3所示。

圖3 凝結(jié)水改造流程圖

3.3 凝結(jié)水鐵離子超標(biāo)問題優(yōu)化效果分析

凝結(jié)水系統(tǒng)按以上流程改造后，凝結(jié)水通過改造增設(shè)管線以及級(jí)間冷卻器冷卻水管線直接進(jìn)入冷卻水管網(wǎng)，凝結(jié)水指標(biāo)符合冷卻水各指標(biāo)要求。當(dāng)往復(fù)式壓縮機(jī)因工藝需要或運(yùn)轉(zhuǎn)異常需要切機(jī)前，通過管線改造增設(shè)的閥門，可以提前切換至準(zhǔn)備停用的級(jí)間冷卻器上，切換過程簡(jiǎn)潔明確，對(duì)員工增加的勞動(dòng)強(qiáng)度不大，而且，隨著裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，凝結(jié)水各項(xiàng)指標(biāo)不斷改善，待凝結(jié)水各項(xiàng)指標(biāo)符合公司要求，凝結(jié)水可以停止進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)，直接并入公司凝結(jié)水管網(wǎng)。

4 結(jié) 論

1）空冷風(fēng)機(jī)是汽輪機(jī)凝汽系統(tǒng)的重要組成部分，風(fēng)機(jī)電機(jī)的振動(dòng)問題，從整改問題方案的提出到振動(dòng)問題的徹底解決需要一定的時(shí)間，風(fēng)機(jī)在進(jìn)行調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)電機(jī)振動(dòng)超標(biāo)問題要馬上落實(shí)整改方案和落實(shí)整改人員，確保問題得以快速解決，以免影響后續(xù)的汽輪機(jī)單機(jī)試運(yùn)以及離心機(jī)組試車。

2）汽輪機(jī)凝結(jié)水系統(tǒng)的流程優(yōu)化，在不影響裝置正常生產(chǎn)流程的前提下，利用3臺(tái)新氫機(jī)正常生產(chǎn)中2開1備的特點(diǎn)，有效利用了停用機(jī)組的冷卻水系統(tǒng)，不但避免了大量凝結(jié)水就地排污造成的浪費(fèi)，而且為循環(huán)水系統(tǒng)每月增加約3.7萬t凝結(jié)水，同時(shí)，流程優(yōu)化后調(diào)節(jié)靈活，即使新氫機(jī)切換也不影響凝結(jié)水的外排，當(dāng)凝結(jié)水化驗(yàn)分析合格后，凝結(jié)水可及時(shí)排放至公司凝結(jié)水系統(tǒng)管網(wǎng)。

3）近些年，對(duì)于沿海地區(qū)新建大型煉化一體化企業(yè)，由于淡水資源相對(duì)緊張，部分裝置的凝汽式汽輪機(jī)出口蒸汽采用空冷系統(tǒng)冷卻，這一冷卻方式大大降低了裝置循環(huán)冷卻水的使用量，但同時(shí)也增加了相當(dāng)數(shù)量的設(shè)備，對(duì)于龐大的汽輪機(jī)凝汽系統(tǒng)，在設(shè)備設(shè)計(jì)制造上難免有不合理現(xiàn)象，需要在機(jī)組安裝過程中盡早發(fā)現(xiàn)，盡早解決。

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Optimization and Application of Steam Turbine Condensing System in 3.5 Mt·a-1Diesel Hydrocracking Unit

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（Zhejiang Petrochemical Co., Ltd., Zhoushan Zhejiang 316200, China）

The steam turbine of 3.5 Mt·a-1diesel hydrocracking unit newly built in phase II of Zhejiang Petrochemical Co., Ltd. is a condensing steam turbine, and the steam discharged from the steam turbine outlet is cooled by air cooler. The steam turbine condensate system includes an air cooling island composed of 48 air cooling tube bundles, 6 fans and steam manifold, as well as a condensate system composed of liquid collecting pipe, hot well, condensate pump and corresponding pipelines of the steam turbine outlet pipeline. The problem of excessive vibration of fan motor occurred during the commissioning of air cooling fan. Through the research and analysis of air cooling island frame and fan motor, the motor reinforcement optimization scheme was put forward. After the implementation of the scheme, the motor vibration was within a reasonable range. At the same time, the excessive iron ions in the condensate of the steam turbine condensing system found during the start-up of the unit were analyzed. Combined with the characteristics of the unit, an effective optimization scheme was proposed to solve the excessive iron ions in the condensate at the initial stage of start-up, ensuring the stable operation of the unit.

Diesel hydrocracking; Steam turbine; Air cooling island; Iron ion

2021-09-15

于洋洋（1986-），男，遼寧省盤錦市人，工程師，2010年畢業(yè)于東北石油大學(xué)過程裝備與控制工程專業(yè)，研究方向：設(shè)備管理。

TK268

A

1004-0935（2022）03-0350-04