基于节能降耗的优化DCC装置烟机操作工艺

安金海,孟庆学,李良兴,王象会

(正和集团股份有限公司,山东 广饶 257342)

催化裂解装置中，再生器高温烟气所带走的能量约占全装置能耗的四分之一 。为降低此项能耗，自二十世纪70年代中期，炼油设计专家们开发了烟气轮机动力回收技术。烟气轮机能量回收机组的优化操作和控制，可满足主风机所需功率的80%以上，甚至满足主风机的全部需要。烟机运行状况良好，装置耗电量能够降低三分之一及以上，节能效果显著。

一直以来，炼油厂催化裂化装置长周期平稳运行，是企业节能降耗的关键问题，如何优化烟机运行，提高经济效益仍是当前催化裂化装置运行过程中需要研究的重要课题之一。

1 烟机设计参数及运行情况

140万t/a的催化裂解装置，由反应-再生、分馏部分、吸收稳定部分、气压机部分、主风机部分、产汽系统和余热锅炉。主要产品包括汽油组分、液化石油气、轻柴油、重柴油，副产油浆和干气。

装置设计过程中，考虑三机组配置方式，不设备用主风机，主风机为轴流风机，设计风量2850nm3/min(湿)，出口压力0.45MPa(绝)，机组配置为烟气轮机+主风机+电动机/发电机三机组，其中烟气轮机的设计烟气量为2854nm3/min，电动机额定功率为14000kW。三机组运行流程如图1所示。

装置运行过程中，采用主风机组配套的电机可直接启动整个机组；烟机故障时可解裂脱出，由电机继续驱动主风机，不另设备用主风机，有效降低装置建设成本。

装置开工后在未投用烟机的情况下，主风机电耗在9000～9300 kW·h范围内，投用烟机后主风机电耗降至2200～3500 kW·h范围内,但与其它同类装置相比主风机电耗仍然偏高，运行效果不理想，能量回收效率仅为63%(2010年04月20日-05月19日，采集数据90个，耗电量波动较大，平均耗电量达2451.9kW·h)，远远低于同类装置95%的水平，造成主风机电耗较高，耗电量波动较大，平均耗电量达2451.9 kW·h。 具体运行情况见图2。

图1 三机组运行流程

2 主风机电耗较高的原因分析

精益六西格玛作为一种解决问题的方法论，对生产管理是非常有用的，特别是在装置优化操作和生产成本降低等方面，开阔了思路，实现了生产运营管理的规范化。掌握了精益六西格玛，能够学会用数据说话，改变传统的思维模式；处理生产问题时全面化，避免问题的纰漏，减少了生产被动；简化原始的统计技术方法；使装置优化生产更科学化[1]。

基于此，企业成立技术攻关小组，从烟机结构方面入手，结合具体运行状况，运用六西格玛方法，进行SIPOC分析，查找出了装置电耗高的原因。分析过程如图3示。

主风机电耗较高的原因主要为几方面。

2.1 原料性质不稳定

由于企业加工原料来源复杂，常渣、蜡油的原料性质不稳定，对原料的分析滞后，导致掺渣比调整不及时。掺渣比调整不及时，影响再生器生焦量与烧焦量的平衡，导致再生烟气温度、流量波动大，从而造成主风机电耗波动较大[2]。

2.2 烟机入口流量波动大

主风机电耗波动较大，造成烟机入口蝶阀开度调整频繁，危害烟机的安全运行。

2.3 主风机出口流量过低或过高

主风机出口流量过低造成烟机入口压力低 ；主风机出口流量过高造成再生器供风大于需风，从而出现稀相温度超高，危害烟机的安全运行。由于反应操作人员对再生器烧焦负荷的判断不到位，导致主风量调整不及时。

2.4 双动滑阀开度过小或过大

双动滑阀开度过小，减小再生器压力自动调节的余地和降低了烟机回收能量的效率；双动滑阀开度过大，操作人员没有及时发现造成烟机能量回收效率低。

2.5 主风机静叶开度和烟机入口蝶阀开度的影响

静叶开度过大(52°～55°)，出口流量152000～159000NM3/h，按照当前的加工负荷，主风流量处于过剩状态；烟机入口蝶阀开度在38%～40%之间；烟机振动值在5.3左右；主风机静叶开度52，再生器压力0.22MPa。双动滑阀开度在7～10之间。

3 优化措施

原因查找到以后，技术攻关小组经过程流程图，找出了与主风机电耗相关的42个输入因子，并利用应矩阵进行分析，找出存在的问题，制定优化控制措施，降低主风机电耗，以达到提高经济效益的目的，见图4。

(1)针对掺渣比没有严格控制，调整随意，没有目的性，造成再生器生焦与烧焦的不平衡的问题。平时依靠反应稀相温度和产品、油浆密度来判断原料性质的变化，根据蜡油、常渣的性质调整掺渣比例，加强对原料性质的分析，采取每周两次对原料进行分析。减小再生器生焦与烧焦的不平衡对主风机电耗波动大的影响，保证再生器生焦与烧焦的平衡。

(2)优化前，烟机入口流量波动大，烟机蝶阀开度调整范围大(36%～49%)。通过优化，在保证再生效果的前提下，使再生催化剂藏量最小，从而降低主风通过床层的压降。根据再生器压力的可调节余地来手动控制烟机入口蝶阀开度，尽量通过调整生焦量来达到生焦与烧焦负荷的平衡，从而稳定主风量，达到稳定烟机入口流量的目的。

(3)优化前，主风机出口流量收主风小方空频繁调整影响，导致主风量不稳，增加能耗。通过确定合理的输送管线管径和气体线速，降低主风——烟气输送系统管线的压降。主风机入口流量过低，通过提高主风机入口静叶开度实现，加强监控，及时调整；主风机入口流量过高，通过主风机小放空来控制主风机风量平稳，提高操作人员的业务能力和判断能力，做到及时发现，及时处理。

(4 )优化前，双动滑阀开度过小，减小再生器压力自动调节的余地和降低了烟机回收能量的效率。通过再生烟气旁路采用双动滑阀，尽量提高进烟机的再生烟气量。关小烟机入口蝶阀开度，合理增加主风流量，达到进一步提高烟机回收能量的目的；由操作人员手动调节控制，加强监盘力度，及时跟踪调整。开度过大时，烟机能量回收效率低，则采取及时调整烟机入口蝶阀开度，达到降低主风机电耗的目的。

(5)制定优化控制措施，降低主风机电耗。将静叶开度调整至48°～52°。通过调整静叶开度，使得主风流量达到145000～149000NM3/h，满足烧焦平衡。通过增加蝶阀开度，使蝶阀开度由42%增加至46%。双动滑阀开度降到2～3之间。

(6) 在工艺控制范围内，减小静叶开度，主风机电耗会逐渐下降，随着静叶开度的逐渐减小，主风机电耗的下降幅度会加大。蝶阀开度增加后，主风机电耗下降明显，由原来的2451.9kW·h下降至360kW·h左右。

调整优化后，主风机耗电明显降低, 调整优化措施与结果见表1，主风机电耗单值控制图见图5。

图5 主风机电耗单值控制图

4 结论

针对主风机耗电高问题，通过持续改进，利用持续改进的工具及方法，对参数的优化和控制，主风机耗电量超过了改善的目标。优化烟机操作工艺后，主风量增加至145000m3/h，再生器压力225kPa，双动滑阀开度增加至7%～10%。烟机蝶阀开度增加至40%～45%，增加烟机能量回收效率，降低主风机电耗。

优化项目实施后，按照工业用电0.57元/度计算。由项目实施初期平均电耗2451.9kW·h达到359.52kW·h时，年增效益944.24万元。收益=(现状-目标)×年运行时间×电单价=(2451.9～359.52) KW·h×8000h×0.57元/ KW·h =944.24万元。

另外，随着烟机运行周期的增长，烟机的工况也将随之下降，如何搞好烟机的运行，找出最佳控制范围，与炼油企业的实际情况相结合，在系统范围内推广，达到增效节支的目的。