350万t·a-1柴油加氢裂化装置汽轮机凝汽系统优化及应用

于洋洋，刘冬，谷海峰

350万t·a-1柴油加氢裂化装置汽轮机凝汽系统优化及应用

于洋洋，刘冬，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350万t·a-1柴油加氢裂化装置汽轮机为凝汽式汽轮机，汽轮机出口排出的蒸汽采用空冷器冷却方式。汽轮机凝汽系统包括由48片空冷管束、6台风机、蒸汽汇流管等组成的空冷岛，以及由汽轮机出口管线的集液管、热井、凝结水泵及相应管线等部分组成的凝结水系统。在空冷风机调试过程中出现了风机电机振动过大问题，通过对空冷岛框架以及风机电机研究和分析，提出了电机加固优化方案，方案实施后，电机振动在合理范围内。同时针对装置开工中发现的汽轮机凝汽系统凝结水长时间铁离子超标问题做了分析，结合装置特点，提出了有效的优化方案，在保证装置平稳运行的同时，解决了开工初期凝结水铁离子等超标问题。

柴油加氢裂化；汽轮机；空冷岛；铁离子

1 装置概况及工艺流程特点

1.1 350万t·a-1柴油加氢裂化装置概况

浙江石油化工有限公司 4 000 万t·a-1炼化一体化项目350万t·a-1柴油加氢裂化装置，由中国石化洛阳工程有限公司设计。该装置采用UOP公司提供的固定床两段式全循环柴油加氢裂化技术。UOP提供全套的加氢裂化催化剂，该催化剂系统具有脱金属、加氢精制、加氢裂化等功能。装置以直馏柴油、催化柴油、浆态床渣油加裂装置柴油和石脑油为原料，主要生产催化重整装置原料重石脑油，副产轻石脑油。该装置同时设置轻烃回收及产品精制部分，将本装置及蜡油加氢裂化装置的粗石脑油、酸性气、低分气，蜡油加氢处理装置的酸性气、低分气，柴油加氢精制装置的酸性气、低分气，石脑油加氢装置的酸性气进行轻烃回收及精制，生产精制液化气和脱硫干气、脱硫低分气。

装置由反应部分（含两段反应部分、循环氢脱硫、循环氢压缩机）、新氢压缩机部分、分馏部分、轻烃回收部分、产品精制部分组成。

1.2 350万t·a-1柴油加氢裂化装置工艺流程特点

根据装置原料油性质及目标产品的质量要求，采用 UOP 两段全循环柴油加氢裂化工艺技术。反应部分设置一台一段加氢反应器和一台二段加氢反应器。新鲜进料在一段反应器内进行加氢精制和加氢裂化反应, 分馏塔底未转化柴油进入二段反应器进一步进行加氢裂化反应。

采用热高分流程，提高反应流出物热能利用率，降低能耗；两段反应共用一套高分设施，节省占地及操作费用。

设置循环氢脱硫设施，降低反应系统操作压力，并减缓设备腐蚀。

2 风机电机振动超标问题及优化方案

2.1 风机电机振动超标问题概况

浙江石油化工有限公司 4 000 万t·a-1炼化一体化项目350万t·a-1柴油加氢裂化装置汽轮机凝汽系统共有空冷风机6台，风机由电机驱动，通风方式为鼓风式，电机位于风机上部，空冷管束位于空冷平台顶部，层人字形布置。电机及风机主要参数如表1所示。

表1 电机、风机主要参数

依据制造厂出具的安装手册完成安装后，对电机及风机进行了试运转，运转过程中发现，风机轴承箱振动过大，电机本体振动过大，甚至出现振动超过报警值现象。第一次试机过程中6台风机（按照编号由A至F）及电机振动情况如表2所示。

表2 改造前电机、风机振动数值表

2.2 风机电机振动超标问题优化方案

柴油加氢裂化装置汽轮机凝汽系统6台电机为佳木斯电机股份有限公司制造，空冷风机为保定航技风机制造有限公司制造。电机通过齿轮箱坐落在风机轴套上面，电机没有额外固定措施，电机型号YBBP315L1-4，为隔爆型三相异步电动机，额定转速为1 485 r·min-1，电机重量为1 320 kg，电机高度为2 220 mm。根据电机、风机试运行数据判断，主要振动源为电机，电机无加固措施，并且电机较重、较高，风机振动大主要因电机振动引起。

根据风机、电机振动数值及特点，汽轮机凝汽系统配套厂家杭州汽轮机股份有限公司以及保定航技风机制造有限公司、佳木斯电机股份有限公司技术人员通过研究，决定对6台电机进行加固处理，加固方案如图1所示。

图1 电机加固效果图

从电机中部吊装环附近位置增设一块 300 mm×200 mm的钢板，由钢板分别沿水平和竖直方向各加装一根支柱，支柱末端与桥架侧面钢梁和桥架底侧钢梁螺栓连接，水平支柱长度为 800 mm，竖直支柱长度900 mm。

2.3 风机电机振动超标问题优化效果分析

电机加固完成后，再次对6台风机进行试运，通过采集仪表监控数据及现场手持式设备测量值，电机及风机振动值明显降低，电机加固完成后，风机振动值均在1 mm·s-1以下，电机顶端振动最大值降低到3 mm·s-1以下，风机及电机振动值降低均较为明显。电机加固后，6台风机、电机振动值对比如图2所示。

图2 改造前后风机、电机振动对比图

3 凝结水铁离子超标问题及优化方案

3.1 凝结水铁离子等超标问题概况

装置成功投产后，对汽轮机透平凝结水化验分析，发现凝结水中铁离子、浊度、电导率等指标均超过可以外送的要求值。汽轮机透平凝结水运行及控制指标如表3所示。

表3 汽轮机透平凝结水运行及控制指标

对空冷系统研究发现，空冷系统本身体积较大，管线较长而且直径较大，汽轮机出口管道直径 1 700 mm，管线、空冷管束等材料设备安装过程中滞留现场时间较长，易产生腐蚀等现象，同时高强度的施工对管线等清洁度的检查制造了难度，故在开工初期，铁锈等杂质逐渐脱落于空冷系统中并随冷凝系统进入凝结水系统。针对前期开工的其他装置出现的类似现象，若让系统正常运转直至凝结水指标全部合格，大致需要2至3个月，然而根据装置生产负荷情况，每小时约产生50 t凝结水，若对凝结水直接外排，不但对装置安全管理产生较大影响，而且会造成大量资源浪费，故需要对凝结水系统进行改造，避免大量凝结水浪费。

3.2 凝结水铁离子超标问题优化方案

根据装置运行负荷情况分析，装置满负荷运行时，汽轮机每小时产生大约50～55 t凝结水，凝结水由凝结水泵排出，泵出口压力1.1 MPa，若凝结水指标不合格，凝结水不能走正常流程进入公司凝结水管网，若直排现场，不但对现场雨水或污水排污系统造成影响，增加员工劳动强度，而且会造成大量资源浪费。根据装置工艺特点，该柴油加氢裂化装置有3台大型往复式压缩机，每台压缩机有一台级间冷却器，装置正常运行时，3台往复机至少有一台处于备用状态，即至少有一台级间冷却器处于备用状态。

凝结水出口管线改造方案为：在凝结水泵出口总管增设三通，引出管线分别连接3台级间冷却器冷却水出口管线至冷却水安全阀入口管线。由凝结水泵出口总管引出的管线增加1道闸阀，至3台级间冷却器安全阀入口管线也各增加1道闸阀，便于切换。具体改造流程如图3所示。

图3 凝结水改造流程图

3.3 凝结水铁离子超标问题优化效果分析

凝结水系统按以上流程改造后，凝结水通过改造增设管线以及级间冷却器冷却水管线直接进入冷却水管网，凝结水指标符合冷却水各指标要求。当往复式压缩机因工艺需要或运转异常需要切机前，通过管线改造增设的阀门，可以提前切换至准备停用的级间冷却器上，切换过程简洁明确，对员工增加的劳动强度不大，而且，随着装置运转，凝结水各项指标不断改善，待凝结水各项指标符合公司要求，凝结水可以停止进入冷却水系统，直接并入公司凝结水管网。

4 结 论

1）空冷风机是汽轮机凝汽系统的重要组成部分，风机电机的振动问题，从整改问题方案的提出到振动问题的彻底解决需要一定的时间，风机在进行调试时发现电机振动超标问题要马上落实整改方案和落实整改人员，确保问题得以快速解决，以免影响后续的汽轮机单机试运以及离心机组试车。

2）汽轮机凝结水系统的流程优化，在不影响装置正常生产流程的前提下，利用3台新氢机正常生产中2开1备的特点，有效利用了停用机组的冷却水系统，不但避免了大量凝结水就地排污造成的浪费，而且为循环水系统每月增加约3.7万t凝结水，同时，流程优化后调节灵活，即使新氢机切换也不影响凝结水的外排，当凝结水化验分析合格后，凝结水可及时排放至公司凝结水系统管网。

3）近些年，对于沿海地区新建大型炼化一体化企业，由于淡水资源相对紧张，部分装置的凝汽式汽轮机出口蒸汽采用空冷系统冷却，这一冷却方式大大降低了装置循环冷却水的使用量，但同时也增加了相当数量的设备，对于庞大的汽轮机凝汽系统，在设备设计制造上难免有不合理现象，需要在机组安装过程中尽早发现，尽早解决。

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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，辽宁省盘锦市人，工程师，2010年毕业于东北石油大学过程装备与控制工程专业，研究方向：设备管理。

TK268

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1004-0935（2022）03-0350-04