催化裂化烟机发电探索和实践

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1、催化裂化烟机发电探索和实践　　【摘要】本文介绍了中国石化武汉分公司2#催化装置通过优化工艺操作、提高保温效果、增加烟气补燃设施、减低一再顶压等措施来提高烟气轮机入口压力、入口温度，降低烟机出口压力，使三机组由用电600kw到发电300kw，降低了装置电耗，提高了装置的技术经济水平。【关键词】催化裂化；烟气轮机；发电；补燃一、概述7催化裂化装置（FCC）烟气轮机（简称烟机），因其能大量回收高温烟气的压力能与热能，自出现后得到了广泛地应用，尤其是随着能源价格的高涨，烟机几乎成为国内FCC的必配机组，而且随着FCC的大型化带来的工艺参数提

2、高，烟机技术参数不断提高，轴功率不断提升，为提高效率，大焓降烟机需要做成两级或多级。烟机常与主风机配置在一起，功率偏差部分用电动/发电双向电机来平衡，这样的配置称三机组，国内有75%以上FCC配置三机组。三机组的轴功率往往比整个FCC其余用电设备的累计功率还大，因此三机组高效运行对装置节电举足轻重，其中最关键的是烟机能否与主体装置同步、高效运行，优秀的烟机回收功率可达130%（烟机功率与风机功率的比值），目前国内烟机高效运行水平参差不齐，大部三机组设计时认为具备发电能力，而实际上却难以做到。中国石化武汉分公司的2#催化裂化装置（简称

3、FCCⅡ）配置的三机组于2005年5月建成投运，其中的烟机是国内自主研发的大焓降烟机，经过几年的持续探索，对工艺运行参数进行优化，三机组实现了持续发电。二、三机组参数与运行情况武汉FCCⅡ三机组于2005年5月与主体装置同步改造投产，其配置情况如下：烟气轮机（以下简称烟机）为兰州炼油厂机械厂生产的YLⅡ-10000型烟机，轴流风机为陕鼓集团生产的AV50-16型压缩机，电机/发电机为南阳防爆集团的YFKS710-4型电机，部分参数详见表1。至2008年9月实际运行3年，烟机实际运行时机组效率未达到设计点，电动发电机仍处于耗功状态。机

4、组设计运行参数及实际运行参数见表2。三、烟机未发电各因素分析7三机组的工作过程如下：主风机将空气升压（附带少量升温），提供给再生器烧焦后转化为高温烟气，高温烟气经三旋除去绝大部分粉尘后驱动烟机做功，即烟机将烟气的压力能与高温位热能回收并通过连轴器传递给主风机，当烟机回收的功率小于主风机功率时，双向电机以电动方式工作补充部分功率，反之则以发电方式工作吸走多余功率向电网输出电功，这个过程也简称烟机发电，电机轴功率公式如下：Nm=Ne-Nc-Ng-Np。/M，（式1）。Ne——烟机输出轴功率，kw；G——烟机入口烟气重量流量，kg/s；M

5、——烟气分子量；T1——烟气入烟机温度，K；T2——烟气出烟机校正温度，K；K——烟气绝热指数。从式1可以看出，在烟气组成不变情况下，烟机输出功率主要与烟气流量、压力、温降有关系，烟气流量越大、压力越高、温降越大，烟机输出轴功率就越大。风机轴功率计算公式如下：Nc=Gm*k/（k-1）*R*（TⅡ-TⅠ），（式2）。Nc——风机轴功率，kw；Gm——主风重量流量，kg/s；R——气体常数；TⅠ——风机入口温度，K；TⅡ——风机出口温度，K；K——绝热指数。从式2可以看出，在烟气组成不变情况下，风机轴功率主要与主风流量、压力、温升有关

6、系，主风流量越大、出口压力越高、温升越大，风机轴功率就越大。7影响烟机发电的因素非常多，简单的说，三机组的原始选型、设计、制造、安装、自控等是实现发电先天因素，而日常的精心维护与工艺参数优化成为发电的后天因素。从表2可以看出，烟机难以发电的原因主要有以下几个方面：第一，烟机效率未达到设计值。烟机选用双级叶轮，设计绝热效率达84%，而实际运行与设计偏差较大，为76.5%左右。烟机效率低少出功，三机组无法进入发电功率范围内。第二，工艺参数与设计有偏差。影响三机组运行的主要工艺参数有：进烟机的烟气流量、入口压力和温度、出口压力，主风机风量

7、、出口压力、入口压力。理论上，进烟机的烟气流量越大；入口压力和温度越高；烟机出口背压越低，烟机出功越多越有利于发电；主风机风量越小；出口压力越低；入口压力越高，风机耗功越少越有利于发电。工艺参数是三机组运行中最易被人掌控的因素，但常常相互制约和受其它各种因素制约。在工艺方面存在的主要问题有：作为烟机旁路的双动滑阀调节已进入自动控制的死区，进一步关小会失去对压力的控制，部分烟气无法进一步进入烟机；在主风机出口压力接近设计的情况下烟机入口压力未到设计值，即工艺线路的压降比设计大；装置处理量低，需要的主风量较小，产生的烟气量远低于设计烟气

8、量；烟机入口温度未达到设计值。四、机组工况调整2008年5月装置检修后，原料变轻，处理量减小，机组没有实现发电，经过大量分析、试验和工艺参数优化，最终实现了持续发电。主要工作如下：71.提高烟气入口温度。（1）减少烟气管道温度损失。从