烟汽轮机在线除垢技术

杨程，顾国威

（辽宁石化公司油化厂，辽宁 辽阳 111000）

1 烟机运行状态

2019年6月，装置大检修对烟机解体后发现，进气锥和烟机转子的动、静叶片根部结垢较明显，质地松脆，垢片发红。进气锥导流体部位结垢不明显，垢片质地偏软，颜色发白，易松动脱落；动叶围带结垢不明显，表面附着物基本为催化剂细粉，易脱落。

装置大检修开工初期，主机电流260A左右，功率3600kW/h，双动滑阀开度10%。随着运行时间增加，主风机电流逐渐上升，主风机功耗持续增加，烟机输出功率逐渐降低，电机电流上升最高达到电流500A、电机功率达到7000kW，双动滑阀开度逐渐增大，最大开度21%，判断烟机结垢，且大量烟气能量未能进行回收，极大影响了催化装置的经济效益，大量烟气长时间通过双动滑阀，导致双动滑阀衬里冲刷、磨损严重，双动滑阀外壁出现热点，对阀外壁不得不进行贴护板处理，严重威胁装置长周期运行安全。根据大修时对烟机垢样的分析和垢片脱落情况，初步分析烟机结垢可通过叶片温度变化使垢片脱落。

2 除垢方案及风险说明

2.1 除垢方案

（1）逐步降低生产负荷至200t/h。

（2）将主风机切换至备用风机运行。

（3）主风机切除系统后逐步关闭烟机入口调节蝶阀和切断蝶阀（切断蝶阀保留一定开度），降低烟机温度，当烟机入口温度降低至400℃左右后，保持一定时间，逐渐打开烟机入口蝶阀，使烟机温度恢复正常，反复操作三次。在此过程中，密切观察烟机振值变化，若烟机振值在控制范围内，按规程投用烟机。若烟机振值上升至65μm，切除烟机进入检修状态、更换烟机备用转子。

2.2 风险的识别及消减措施

（1）烟机升降温速度过快影响设备安全运行。消减措施：在线除垢期间，严格控制烟机入口温度变化速率≤80℃，避免机壳变形。

（2）垢层脱落不均匀，易导致转子动平衡失衡，烟机振动值可能增大，严重时将导致无法开车或开车后停车。消减措施：加强对烟机各点振动值的监控，若振动值有上升趋势，延长在线除垢时间及在线除垢次数，使垢层充分脱落。

（3）脱落的垢层堆积在底部动叶顶，若垢层质地较硬，启动后磨损叶顶，也会使转子动平衡失衡。消减措施：在线除垢期间，密切关注DCS机组振动检测数据，请兰州机械厂烟机在线检测中心远程监控、辽阳石化检测中心现场监控；监控烟机猫爪的间隙变化，避免上浮后刮碰叶顶，造成事故。

（4）机组振值超标，装置被迫停车。消减措施：编制停车预案，进行人员培训。通过装置变为低负荷工况切换至备用主风机向再生器供风。再生工况的改变影响烟气中氮氧化物含量急速升高，易出现环保事件。消减措施：严格控制烟气氧含量，控制变工况下工艺参数变化速率，引入氨气作为备用防范手段。

（5）加工负荷的降低、提高导致催化剂循环量改变，易引起再生立管密度波动，影响反应深度，可能造成待生剂带油发生尾燃。消减措施：控制较低的变工况下工艺参数变化速率，提前向系统加入助燃剂。

3 烟机在线除垢实验过程

2019年11月26日，5点25分，催化装置开始降处理量，7点55分从276t/h逐渐降至207t/h，9点51分，降至203t/h。8点39分备用主风机启动，9点12分，主备风机完成切换，备用主风机开始提供风量，主风机切出系统，烟机入口调节蝶阀PV1103C开始逐渐关闭；按温度变化不超过80℃/h，烟机开始升、降温除垢，到17:00在线除垢结束。烟机在线除垢实验过程数据记录如表1。烟机轴振动XISA1841Y曲线有小幅上升图如图1。

表1 烟机在线除垢实验过程数据记录

表2 烟机发电工况实验数据记录

图1 烟机轴振动XISA1841Y曲线有小幅上升

4 烟机在线除垢效果

双动滑阀开度从21%下降至9%；烟机做功效率有明显提升，从除垢前的15627kW上升至19133kW；主风机电流从354A下降至159A，主风机电机功率从4514kW下降至1144kW；烟机入口调节蝶阀开度从70%下降至33%；除垢前后烟机动不平衡略有增加，导致主频振幅有一定的升高，但除了XISA1841Y单通频振幅略高以外，其他三通道通频振幅比较正常，烟机其他运行参数没有明显变化；结合烟机机壳低点排凝水的颜色，可以判断烟机内部进气锥、静叶片、动叶片及动叶围带上所结的软垢几乎全部脱落。本次烟机除垢结果较为显著，消除了影响催化裂化装置长周期运行的隐患，减小了双动滑阀的磨损，延长了阀体的寿命，并有明显的经济效益提升，根据初步核算，主风机电机电费比在线除垢前一年可节省约1277万元。

5 烟机发电工况测试

5.1 测试背景

在烟机在线除垢实验过程中，11月26日9点时发现了主风机电机电流处于144A时电流不再发生变化，同时电机功率变为0，及时判断出电机可能处于发电状态，并立即通过调整烟机入口调节蝶阀开度及主风机风量，使电机脱离发电/用电的临界状态，避免齿轮因间隙变化而损坏。经过电气车间检查记录，电机在当时发电了2min左右。

5.2 测试风险

烟机-主风机-电机在发电/用电工况改变过程中，主风机轴与电机轴之间的齿轮的啮合点位置会不断改变，若机组一直处于发电、用电的临界工况，将会导致齿廓逐渐变形，间隙加大，当齿轮根部收到脉冲的周期性应力超过齿轮材料的疲劳极限时，就会引起齿轮断齿。

5.3 烟机发电工况测试过程和结果

催化烟机-主风机-电机（K104-K101）烟机在线除垢工作取得了效果，烟机功率明显上升，双动滑阀开度明显下降，再生工况良好，主风量偏低，同时，处于冬季低温环境，烟机-主风机-电机具备发电工况，11月27日10:00～15:00进行主风机电机发电、用电工况改变实验。10:30分通过调整工艺参数烟机达到发电工况，电机功率由1144kW/h降至-1446kW/h，稳定运行至15:00，共计发电4.5h。烟机发电工况实验数据记录如表2。

6 结语

本次烟机在线除垢效果显著，消除了影响催化裂化装置长周期运行的隐患，减小了双动滑阀的磨损，并有明显的经济效益提升。根据初步核算，主风机电机电费比在线除垢前一年可节省约1277万元。27日发电实验发电共4.5h，平均发电功率为1350kWh，按每年发电100天计算可产生经济效益255万元。两项实验结果可产生经济效益1529万元每年。