催化装置烟气轮机结垢的原因浅析

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1、催化装置烟气轮机结垢的原因浅析一、问题的由来2009年，一催化装置将能量回收四机组切换至备机运行（FDFCC-Ⅲ装置停工的前一天），当烟机停机后，入口温度由正常670℃降至520℃左右时，烟气轮机出现手动盘不动车的现象，其原因是沉积在烟机围带上的催化剂硬垢脱落所致。由于准备充分、处理措施得当，叶片没有明显磨损，烟机没有受到损坏。二、相同问题1、2004年9月10日，A厂烟机（为单级悬臂式结构）振动值突然超过130um，停机后检查发现烟机入口流道的根部（转子一级叶根）有厚达2～4mm硬垢，而导流叶上结垢很薄。从转子一级叶片根部取下垢样的显微镜观测看，表面有一薄层催化剂细粉，可以看出结垢是逐步加

2、厚的，结垢表面有冲刷的痕迹，结垢最大厚度约6mm。2、2004年8月20日，B厂双级烟机在运行6355小时后烟机机体发出异响，继而发生强烈振动约15秒紧急停机，打开检查发现：①一级静叶三片完全断裂，其余叶片均有不同程度的损伤。②一级动叶一片完全断裂，另有10片发生严重弯曲变形。③二级动、静叶片也都有不同程度的损伤。2004年7月重新投入运行，到9月2日烟机又发生振动，停机后检查发现：烟机结垢严重，造成叶片都有程度不同的局部冲刷缺口，特别是动叶片顶部，最大缺口深20mm，并观察到结垢表面有摩擦痕迹。三、垢的分析1、催化剂粉末是垢的主要成因物质。2、所结垢是由小于5um的催化剂粉末粘合而成。3、

3、垢是层层加厚的。4、催化剂表面存有低熔点物质（硫酸钙等），高温时发粘并会在温度降低加上静电吸附作用生成玻璃体硬块。5、在叶片根部、靠近器壁部位（速度、流向变化的部位）更易逐步粘合形成结垢。6、催化剂结块，他们的钙含量高达7000～10000ppm。7、检测垢样表明：样品均有较高的钙、磷含量。综上分析，结垢应具备下列四个条件：①进入烟机的烟气中细粉大量增加。②细粉表面有某种特殊的粘接物（如钙、磷的氧化物，其中P2O5的熔点只有563℃）。2①烟机运行中产生的催化剂静电吸附力大于其离心力后，便能将小于5um细粉逐层吸附加厚形成结垢。当这种沉积在围带上发展到一定厚度时就会与动叶产生摩擦，而这种研磨

4、作用所产生的高温（1000℃以上）和“高压”将使沉积的催化剂烧结。②烟机内有一定的温降过程。四、专家的建议（防止结垢的措施）1、提高新鲜催化剂的质量，减少新鲜催化剂细粉含量；加强催化剂生产过程控制，减少空心催化剂含量；有棱角的催化剂，易磨损、将产生更多的细粉；圆球形的催化剂，不易磨损、产生的细粉相比要少。2、选用合适的喷嘴出口线速度（原料喷嘴≯70m/s），减轻对催化剂的撞击。3、适当降低轮盘冷却蒸汽量，盘心温度控制在上限（350℃）。冷却蒸汽品质较差（过热度较低甚至带水），容易造成催化剂堆积和烧结。4、控制再生器水蒸气注入量，烟气中含有大量水汽，加之温差的存在，容易造成催化剂沉积。5、控制

5、平衡催化剂上的钙、铁、磷、稀土的含量，建议平衡催化剂上的钙+铁不大于10000uppm。6、加强电脱盐操作，控制原油脱后盐浓度在3mg/l以下，将原油中的无机盐尽可能脱除。7、提高烟机入口温度，避开易形成共熔物温度区运行。J炼厂在这方面做了有益的尝试。Ⅰ催化装置减压渣油掺炼35%，平衡催化剂上的钙含量10000ppm，矾、稀土、铁、磷含量分别为1900ppm，3.6%，4500ppm，2.4%，都比Ⅱ催化装置高，Ⅰ催化装置未发生烟机结垢现象，而Ⅱ催化装置却发生了烟机结垢现象，比较两个装置的工况，区别最大的是烟机入口温度，Ⅰ催化装置烟机入口温度690℃，烟机叶片流道温度估计在615℃，基本避开

6、了可能形成熔液的区域，而Ⅱ催化装置进出烟机的温度正是钙等重金属形成低熔点物的温度段。8、采取措施，提高烟机内表面的光洁度，减少催化剂沉积的几率。9、在烟机结构上考虑防结垢的问题。2