催化烟机叶片积垢对策

重催烟机叶片积垢对策重催烟机叶片积垢对策 一 一 前言前言 烟气轮机的运行状况直接影响者催化装置的能耗 在运行 过程中烟机常常出现因叶片积垢而是振动超标的现象 影响烟机 平稳运行 威胁安全生产 处理此类问题的通常做法是将烟机系 统停运 解体检修 而我车间通过冷却降温除垢法降低了烟机的 振动 取得了较好的效果 二 二 机组概述机组概述 我装置采用的是一段再生 烟机是 2005 年投用的 YL 3000F 单级悬臂式烟机 机组配置形式如表 1 所示 电机 GYL 550 3200 4296 烟机 主风机 齿轮箱 表表 1 烟机主要性能参数烟机主要性能参数 项目烟气轮机 型号 YL 3000F 形式单级悬臂式 内容设计值实际值 入口压力 MPa 绝压 0 240 232 出口压力 MPa 绝压 0 1060 15 入口温度 690630 650 出口温度 558490 510 工作转速 rpm 62506418 YL3000 FD800 324 YKS710 4 近四年来 烟机轴瓦各测点振动幅值稳定 自 2008 年 7 月 6 号开机来 XT901AB XT902AB 四点振值分别稳定在 31 30 6 6 m 的范围内 波动幅度不超过 2 m 但 2008 年 9 月 5 日 3 10 烟机轴瓦 4 点振动突然上升其中 XI901A 上升 幅度最大 之后烟机轴瓦各点振动多次出现跳变 波动频繁 且 呈缓慢上升趋势 机组其他设备 如主风机 齿轮箱等 各测点 振动幅值稳定 2008 年 9 月 23 日 振动 XT901B 由 40 m 突升至 62 m 至 2008 年 9 月 30 日烟气轮机轴瓦四点振动值分别上升 到 71 62 23 31 m 在整个振动变化过程中 XT901A 最高达 72 m 最低为 30 m 烟机轴瓦各点振动异常波动前后主要数据 见表 2 表表 2 2 烟机轴瓦异常波动前后的主要振动数据烟机轴瓦异常波动前后的主要振动数据 振动振动振动振动 测点 2008 7 42008 7 42008 9 132008 9 132008 9 232008 9 232008 9 302008 9 30 XT901A31356371 XT901B30375770 XT902A6102023 XT902B6102631 三 三 1 烟气轮机结垢的初步认识 烟气轮机结垢的初步认识 YL 型烟气轮机为反动式叶片 其反动度的选取原则是控制 烟气在静叶流道和动叶流道中的速度 静叶和动叶中的焓将基本 相等 采用轴向进气和径向排气结构 其流道为等外径 外扩张 型流道 一般情况下 烟气中大颗粒的冲蚀的细粉吸附在烟机叶片 上是同时发生的 当因再生器旋分器系统效率下降等原因会造成 催化剂粉尘难度增加 伴随进入烟机流道的烟气粉尘浓度大 使 烟气粉尘在叶片出气边附面层的吸附能力增加而形成垢层 其形 成速度随时间的增加而加快 当再生器烧焦状态异常时 往往烟气在稀相和烟道处尾燃 使大量催化剂跑损 且温度可达 700 以上 由于烟气催化剂细 粉所含部分金属氧化物形成低熔点化合物或共晶体的温度在 650 690 之间 这时催化剂表面残留的部分来不及燃烧的焦炭与低 熔点的共晶体 在高温状态下容易与催化剂细粉在烟机流道涡流 处的叶片表面集结成极具粘附力的结垢物 当这些结垢物分布不 均或在烟气湿度增加等情况下出现不均匀脱落时 必然会因起烟 机转子动态不平衡 从而是烟机振动迅速上升 因此 造成烟机 叶片结垢速度加快的因素有以下几方面 烟气中催化剂细粉浓度 增加 入口烟气超温 烟气湿度增大 催化剂细粉比表面大 2 2 操作条件分析 操作条件分析 从目前国内外对烟气轮机结垢的研究和烟气轮机垢样的显 微观察分析 烟气轮机结垢的主要原因是 一是进入烟气轮机的 烟气中含有大量的催化剂细粉 为烟气轮机结垢提供了物质基础 细粉越多 结垢速度越快 二是催化剂细粉颗粒存在静电吸附作 用 当催化剂细粉颗粒的静电吸附力大于其离心力后 便能将小 于 5 m 的细粉逐层吸附加厚形成结垢 三是在细粉表面有粘结 物质存在 研究表明硫酸钙在 670 左右时粘结性最强 铁与催 化剂成分中的硅和钠发生化学反应 生成低熔点的共熔相物质 也起到了粘结剂的作用 此外在高温下形成的磷酸盐也具有粘结 性 四是在烟气轮机内有一定的温降过程 使催化剂结垢玻璃 体逐渐变硬 通过再生器平衡剂的检测结果 可以看出自 2008 年 7 月 4 日装置开工以来至 8 月 26 号 催化剂颗粒浓度 0 20 m 含量相 当低 而油浆系统固含量并不高 这说明经旋分分离后的催化剂 细粉进入三旋 烟气中催化剂细粉含量增加 由于细粉增加 加 速了其在烟气轮机叶片 围带等部位的堆积 最终导致进入烟气 轮机的催化剂浓度上升 装置平衡剂及油浆固含量见表 3 表表 3 3 装置平衡剂及油浆固体含量采样数据装置平衡剂及油浆固体含量采样数据 此外自装置改造后 再生器跑损催化剂的现象严重 虽改善 了操作条件 但仍会有间断跑损现象造成大量催化剂细粉进入烟 机 对叶轮形成冲蚀 再次 2008 年 8 月 30 号新鲜剂加注改为 时间 0 20 m 0 40 m 油浆固体 含量 g l 2008 6 232 7627 842 0 2008 6 301 7113 822 0 2008 7 1007 332 0 2008 7 1807 092 0 2008 7 250 926 232 0 2008 8 81 379 872 0 2008 8 181 329 242 0 2008 8 261 7513 572 0 2008 9 132 2115 352 0 2008 9 262 4413 662 0 2008 9 292 577 792 0 2008 10 42 611 172 0 开工后平均 1 6424 172 0 RAG 11 为主 其中的细粉含量高 RAG 11 自 9 月 12 号停止加注 自表 3 中可以看出 9 月 13 号系统中平衡剂颗粒 0 20 m 上涨 说明更换催化剂有效果 减少了烟气中催化剂细粉的排放 其次由于使用了多产丙烯助剂的使用 催化裂化平衡剂上稀 土含量增加 而稀土元素是最容易产生静电的金属 从而更加强 化了小颗粒催化剂在烟气轮机流道上的吸附作用 综上所述这些变化反映到烟气轮机轴瓦振动的趋势图上 导 致了烟气轮机振动的突变和变化幅度的增大 3 3 诊断分析结果 诊断分析结果 烟气轮机结垢原因为 为适应催化原料变重 变差 满足提高产品质量的需要 而大量使用新型催化剂 是烟机结垢的基本原因 适宜的烟气温度 湿度是烟机结垢的必要条件 烟气中催化剂粉尘浓度 粒度分布影响结垢程度 从上述分析中可以认定烟机的振动原因是其自身叶轮的平衡 状态劣化所致 由于操作条件的变化 加速了催化剂细粉在烟机 转子上的堆积和结垢 当烟机流道及叶片上堆积的催化剂垢层局 部脱落后 就破坏了转子的动平衡 从而引起轴承振动幅度突发 性升高和相位的明显突变 当烟机流道及动叶片上堆积的催化剂 垢层分布均匀或大部分催化剂垢层在烟机离心力的作用下被甩脱 后 烟机的轴瓦振动又会降下来 之后随着催化剂粉尘在烟机叶 片上的不均匀堆积和结垢 使得振动值再一次发生缓慢变化 四 四 烟机振动处理措施烟机振动处理措施 由于烟机轴瓦振动值较高 且处于越来越恶化的情况中 如 不能及时采取有效措施降低烟机轴瓦振动值 将直接导致机组故 障停车 决定对烟机进行不停机除垢降低振动的工作 处理过程 见表 4 表表 4 4 烟机不停机热处理法烟机不停机热处理法 振动时间 2008 9 30 入口蝶阀开 度 轮盘温度 蒸汽量 Kg h XT901AXT901BXT902AXT902B 14 0790336334170612330 14 3138334325468682229 15 0430334365663592127 15 2530301400061572127 15 5430319450054521823 16 0030347166653531822 16 3231333352055531823 16 4282349164759551924 17 0079341355465602125 17 3279339358565612026 热循环法对烟机除垢的方法是 通过关开烟机入口蝶阀 改变烟气流量及温度 由于烟机 叶片为奥氏体合金钢 其线膨胀系数为 17 3 10 6 1 而其表面附着物线膨胀系数仅约为 5 8 10 6 1 左右 当温度变化时 附着在叶片上的积垢层就会迅速分离 增大轮盘冷却蒸汽量 改变烟机流道流体的流动状态 加 速垢层均匀地脱落 并带走烟机机体内的脱落物 同时 用轮盘冷却蒸汽可以控制烟机的降温速度 防止烟机变形 前后经历 4 个小时 烟机振动下降幅度较小 效果不明显 为此车间决定对烟气轮机实施停机降温除垢处理 第一步 先开 2 3 主风机备机 对烟机进行切换 切换完 毕后 为了保证烟机壳体不变形 按照操作规程里要求的降温速 度 50 h 对烟机进行降温 逐步关闭烟机闸阀 开烟机预 热线阀门控制降温速度 第二步 在关闭烟机预热阀降温的同时 来调整轮盘冷却蒸 汽和密封蒸汽量 第三步 当预热阀完全关闭 烟机切出系统后 此时烟机入 口和轮盘温度大约在 180 左右 因蝶阀内漏 烟机入口温度已 到底限 烟机机体排凝全开 第四步 按照烟机预热方案进行预热 按 20 h 升温速度 缓慢开启烟机预热线 将烟气引入烟机 同时调整轮盘冷却蒸汽 和密封蒸汽量 直到机组运行正常 按照预先的除垢方案和步骤 2008 年 9 月 30 日 18 点开始将 烟机切出系统 至 10 月 1 号 8 点烟机预热阀完全关闭 此时轮 盘冷却蒸汽已停止 10 月 2 号 9 点开始预热烟机 至 10 月 4 号 8 点预热合格 进行冲转烟机 烟机逐步并入系统 达到 2008 年 9 月 13 号烟机时的振动水平 烟气轮机在线除垢前后振动值 比较见表 5 目前机组运行平稳 烟气轮机轴瓦四点振动值 XT901AB 902AB 分别为 38 m 39 m 9 m 和 8 m 表表 5 5 烟气轮机振动监测数据烟气轮机振动监测数据 XT901XT902 测点 时间 ABAB 正常 313066 除垢前 71702331 除垢后 363878 针对以上分析 为了消除因催化剂细粉在烟气轮机流道和叶 片上堆积后引起的振动异常问题 避免烟机轴振动超标而停车 保证烟机长周期安全运行 在操作过程中提出如下建议 确保催化剂质量 减少新鲜催化剂的细粉含量 使其保 持在一个合适的水平 在催化剂的装车过程中要加强控制 避免 新鲜催化剂在装车过程中被撞碎的可能 工艺方面要维持生产平稳操作 防止操作大幅度波动 确保再生器不超温 三旋不尾燃 同时加强对三旋卸料线的检查 保证三旋卸料线通畅 另外小型加剂时 若发现烟气轮机入口催 化剂浓度上升 应及时减缓加剂速度 加强烟气中催化剂浓度和粒度的在线和离线检测 当烟 气中催化剂浓度和粒度超标时 应考虑将烟气轮机切出系统 加强对轮盘冷却蒸汽品质的管理 以防止烟气轮机内有 凝结水产生 加强对烟气轮机振动的现场和在线监测 全面监控烟气 轮机振动的发展状态 对是不是因催化剂结垢引起的烟气轮机振动异常 要判 断准确 在实施烟机在线除垢时 烟机切出和并入系统一定要按 操作规程里的要求缓慢进行 不能操之过急 在调整轮盘冷却蒸 汽时 要密切注意烟机轴瓦各点的振动变化情况 避免因催化剂 垢层不均匀脱落引起振动超标或轴位移以及推力瓦温度超标而停 机 五五 总结 总结 针对烟机结垢的机理 必须加强对催化剂的监控 确保 组成合理 优化操作 努力降低烟气的湿度和烟气中催化剂颗粒的 含量 严格控制轮盘温度 加强再生器的操作和三旋的平稳运行 采用热循环法在线除垢 这是一种有效可行的办法 其 经济效益也非常明显 但必须对事前做好详细预案 当然该办法 的前提必须判断是由于结垢引起的机组问题 六 几点建议六 几点建议 结合目前烟机运行状况 为保证烟机更好的运行 发挥更大 的经济效益 特提出以下建议 成立机组特护小组 形成机 电 仪 操 管五位一 体的特护体制 建立多层次的巡检体系 机 电 仪 操 管