烟气轮机轮盘冷却蒸汽脉冲操作实践

为在线解决烟气轮机(烟机)结垢带来的装置长周期安全运行的问题,尝试对烟机轮盘冷却蒸汽实施脉冲操作。通过调整烟机轮盘冷却蒸汽流量,脉冲式改变轮盘温度,利用催化剂垢层与轮盘金属膨胀系数差异,垢层变化相对滞后且变化率较小,将垢层从轮盘分层、脱落、吹除。通过控制轮盘温度脉冲变化过程,可最大限度降低操作对转子组件平稳运转的影响。脉冲操作过程兼顾过程平稳和除垢效果,以轮盘冷却蒸汽流量每5 min提升50 kg/h的速率,将蒸汽由正常用量800 kg/h缓慢提至1500 kg/h,再以相同速率降至正常用量。过程中,烟机轮盘温度由320℃降至290℃再恢复至320℃。脉冲操作结束后1~2周内,烟机轴振动逐渐下降到较低水平,并在后续3个月内未出现明显变化。实现了在线改善烟机转子动平衡、降低振动、机组与装置同步运转率100%的目标。

烟气轮机性能优化及技术改造

某公司4.5 Mt/a重油催化裂化装置主风机组中的能量回收设备烟气轮机存在着效率低的问题。回顾了再生烟气能量回收系统构成和烟气轮机设计参数,排查了可能的原因,确定了烟气轮机节流优化目标,应用新型高效弯扭复合叶型、静叶组件应用内外环固定的两端支撑方式,以及通过降低动叶片高度来提升安全裕度等多项新技术制定了烟气轮机叶片和流道结构优化方案。方案实施后应用效果良好,解决了现存技术问题的同时降低了设备电能能耗,取得了较好的经济效益。

烟气轮机动叶片断裂失效原因分析

对一起催化裂化装置烟气轮机异常振动导致的停机故障进行了拆机检查,针对宏观检查发现的动叶片断裂和磨损情况,采用多种技术手段进行了取样检验检测,应用有限元数值模拟进行了动叶片应力分析。结果表明,叶片先从榫齿处发生断裂,在跟随转子高速旋转时,断裂的叶身撞击相邻3片叶片,致使其也发生严重变形,并引发机组振动连锁停机及装置停车。烟气轮机动叶片气动设计存在安全裕度低问题,榫齿与榫槽存在局部应力集中问题,烟机动叶片与围带之间存在轻微结垢。根据分析结果采取了针对性优化措施,改进后取得良好效果,保障了烟气轮机的长周期平稳运行。

E232型烟气轮机国产化

本文从英格索兰烟气轮机E232结构特点、使用运行情况介绍了烟机转子和静叶组件国产化过程中的加工制造难点,制定专项方案解决制造技术瓶颈,并结合近年国内外烟机结构的改进和管理经验,在烟机E232国产化的同时对局部结构进行了优化,并提升监控管理,取得了较好的运行效果。

催化裂化装置烟气轮机结垢原因分析与对策

烟气轮机(烟机)叶片结垢已成为影响国内催化裂化装置长周期运行的主要原因之一。分析得知,催化剂的强度和旋风分离器的设计是影响催化裂化装置烟机结垢的两个主要因素。立足于烟机结垢机理,结合催化裂化操作工况,分析探讨了上述两个因素对烟机结垢的影响。研究表明,应充分关注三级旋风分离器出口或烟机垢样的颗粒粒径分布情况。如果粒径主要集中在1~10μm,则烟机结垢原因主要是由于催化剂强度不足,大量催化剂被打成细粉;如果大量催化剂颗粒粒径在10μm以上,则烟机结垢原因可能是旋风分离器的设计以及反应-再生操作工况的问题。实地调研了中国石油玉门油田分公司炼油化工总厂催化裂化烟机结垢问题,提出了预防催化裂化烟机结垢的建议。

YL33000A型烟气轮机结垢预判方法的应用

结垢是影响烟气轮机长周期运行的关键因素。文中应用的YL33000A型烟气轮机结垢预判方法通过调节烟气轮机入口调节蝶阀开度,观测烟气轮机入口压力、机组发电量及双动滑阀联动判断烟气轮机结垢程度,通过原料性质、催化剂粒度分布和烟气粉尘浓度监测判断烟气轮机结垢过程,通过机组状态监测数据分析判断烟气轮机结垢形貌,为烟气轮机检修提供依据,确保了烟气轮机长周期平稳运行。

烟气轮机衬环用硬质涂层的制备及其性能研究

为设计和制备烟气轮机过渡衬环用硬质涂层,确保烟气轮机长周期稳定运行,采用爆炸喷涂工艺,在304L合金基体表面设计和制备了3种Cr3C2-NiCr硬质涂层,借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDXA)、显微硬度计、表面粗糙度仪、万能试验机和接触角测量仪等分析测试技术,对涂层的显微组织形貌进行了分析观察,并对涂层的硬度、孔隙率、结合强度、粗糙度、热震性能和表面自由能等相关性能进行了表征。结果表明:随着氧燃比的增加,涂层的硬度单调增加,涂层的孔隙率先降低后升高。当氧燃比为1.5时,制备的涂层质量最佳,涂层的显微硬度为810 HV_(3 N),孔隙率为0.58%,结合强度为72.1 MPa,表面粗糙度为4.78μm,表面自由能为25.43 mJ/m^(2)。涂层在800℃条件下保温10 min,经室温水淬,循环20次,涂层未出现翘曲、开裂和脱落。氧燃比改变了涂层表面自由能及其分量,并对涂层表面特性产生影响。

催化裂化装置烟气轮机发电情况分析

100万吨/年催化裂化装置2015年以来进行了多次技术改造,2013年的烟气脱硫塔建设项目增加背压,也无形中增加一定的电耗,2019年进行主风分布管改造,主风机出口压力降增加,电耗有所变化,下面就近几年的烟机发电情况进行详细分析。

烟气轮机叶片冲蚀特性数值研究

烟气轮机长期在高温烟气环境服役,烟气中催化剂颗粒持续在流道中冲蚀磨损叶片。利用数值计算方法建模分析了流道内气固两相流动特性和冲蚀特性,探讨了催化剂颗粒直径、导流锥型线、动静叶片轴向间隙和节距比等因素对冲蚀特性的影响。研究结果表明,催化剂颗粒冲蚀主要发生在静叶片尾部边缘、动叶片前缘吸力侧和压力面、动叶片叶顶尾缘区域,动叶片冲蚀情况比静叶片严重。静叶片尾部边缘的冲蚀主要由小直径催化剂颗粒撞击引起,动叶片前缘和叶顶尾部边缘的冲蚀破坏由较大直径催化剂颗粒引起。随着催化剂颗粒直径的增加,颗粒撞击位置逐渐沿叶片高度方向向着叶顶尾部边缘移动,动叶片前缘和叶顶尾部边缘的冲蚀加剧。合理的导流锥型线有助于保持更均匀的颗粒分布,从而减少颗粒集中冲蚀。轴向间隙的增大能缓解动叶片尾部边缘的冲蚀破坏,但气动性能会有所降低。适当增大节距比,能在一定程度降低动叶片尾部边缘冲蚀率密度。

催化裂化装置烟气轮机结垢原因分析及预防措施

烟气轮机是石油炼化企业催化裂化装置的关键设备,其运行状况的好坏直接关系到催化裂化装置的平稳运行和能耗水平,而烟气轮机结垢是影响烟气轮机长周期稳定运行的关键因素。综合大量的研究资料,分析烟气轮机垢物来源、结垢过程、结垢危害以及结垢的影响因素,并提出可通过改善原料油品质、确保旋风分离器分离效果、提高进料喷嘴的雾化效果和优化催化剂性能等预防措施从源头上控制结垢前躯物的产生,从而保障烟气轮机的长周期稳定运行。

烟气轮机改造的新技术应用

针对某炼厂YL型烟气轮机运行中存在的问题,对烟气轮机的静叶组件、壳体、轮盘冷却系统进行结构优化,使其气动性能得到提升。通过本次改造,有效提升烟气轮机的整体性能。

炼油厂烟气轮机在线监测及故障诊断技术应用

烟气轮机的转子不对中、转子不平衡等常见故障通常表现为振动异常,因此将振动信号作为监测对象,可以实现对潜在故障的超前识别、精确诊断。从烟气轮机特征信号的选择、监测点的布置、传感器的选型方面,介绍在线监测装置的设计要点。提出一种基于小波分析特征提取、PSO参数寻优的故障诊断技术,并进行仿真实验。结果表明,故障诊断正确率达到93%,可以较好地满足烟气轮机故障诊断的要求。

催化裂化装置烟气轮机结垢原因分析与对策

针对某石化公司30万吨/年催化裂化装置烟机结垢情况,结合设备及工艺条件进行分析,通过对烟机结垢样品的检测分析,确认结垢的主要成因,结合现场实际运行情况,给出处理方法与预防措施,以保证烟机长周期安全稳定运行。

烟气轮机流道气动优化设计数值研究

烟气轮机是炼厂重油催化裂化装置的专用透平,其运行质量、叶型选择及流场配置关系到整个装置能耗的高低,优化烟气轮机流场配置可显著提升机组的运行效率。以一台改造烟气轮机为例,研究静叶、动叶和导叶的叶型及安装角对烟气轮机回收效率和流量的影响,并重新进行烟气流道数值仿真模拟设计。该设计与实际工况相匹配,回收效率高,可为烟气轮机的长周期安全运行提供技术保障,为相关工作提供参考。

催化装置烟气轮机长周期运行分析

针对叶片频繁断裂影响烟气轮机长周期运行的问题,对第三级旋风分离器和烟气轮机进行改造,取得较好的效果。

基于PCA/MSET联用模型的烟气轮机故障预警研究

针对催化裂化装置烟气轮机运行环境恶劣,故障频发等特点,开展基于PCA和MSET联合模型的振动监测预警研究。基于原始振动波形进行时频域特征提取计算,获得29个时频域特征参量,采用PCA方法将29个时频域特征参量重新组合成6个新主元,可以有效实现数据降维。烟气轮机正常运行状态下振动监测数据量的选择影响T2值变化,主元99%可信区间阈值随着数据量的增加降低至稳定值,采用时间点数据量2000满足分析要求。主元6是均方根值、方差和频率标准差的综合表征,在发生故障阶段波动较大,采用MSET模型进行残差分析,相对固定高报报警监测,可以超前预警8.5 h。

烟气轮机叶片间隙中FCC催化剂细粉运动规律——气相流场分布的影响

针对近年来炼厂中出现的催化裂化烟气轮机内结垢严重的问题,首先采用数值模拟方法,探讨了烟机内部气相流场的分布。模拟结果表明:在动叶片的压力面上,气相速度分布较低、水气浓度分布较大以及温度分布较高的特点,使得随烟气进入烟机的催化剂颗粒极易在叶片压力面上堆积和熔融。此外,通过采用仪器分析的方法对新鲜剂、平衡剂和垢物进行了微观形貌(SEM)与矿物组成(XRD)等分析,结果表明:烟机叶片上的结垢主要是由催化剂颗粒堆积与颗粒中某些物质生成了低熔点共熔物共同作用的结果。所得结论可为进一步研究催化剂颗粒在烟机内的流动情况和揭示结垢机理等后续工作提供理论基础。

烟气轮机叶片间隙中FCC催化剂细粉运动规律——叶片上的磨损与结垢

针对近年来炼厂中出现的烟气轮机叶片上结垢严重的问题,采用欧拉-拉格朗日的数值模拟方法对烟机内的气固二相流动,特别是对固体颗粒相的运动规律进行了探索研究。结果表明,不同粒径的催化剂颗粒在叶片表面的运动轨迹是不同的,所造成的后果也不相同,粒径较小(<3μm)的颗粒易在叶片压力面上发生沉积和结垢,粒径较大(20μm)的颗粒易引起叶片的冲蚀与磨损;且由数值模拟所预测的烟机磨损与结垢发生的位置与生产实际中的情况是相一致的,可为进一步揭示烟机动叶片上的结垢原因和优化炼厂中烟机本身的操作条件提供理论基础与实践指导。

迭代奇异值分解降噪与关联维数在烟气轮机故障诊断中的应用

烟气轮机的振动信号具有很强的非线性特征。提出了将迭代奇异值分解(ISVD)降噪与关联维数分析相结合应用于烟气轮机故障诊断。采用低通数字滤波与ISVD降噪两种方法对实测数据进行降噪处理,对其效果进行对比,并计算烟气轮机在不同故障状态下振动信号降噪前、后的关联维数。结果表明:对于烟气轮机信号,低通数字滤波的降噪效果并不理想,而ISVD降噪则能有效地去除噪声;降噪后,烟气轮机振动信号的伪相图特征清晰,关联积分曲线的标度区明显变宽;不同故障状态下计算得到的关联维数明显不同,可以将关联维数作为故障诊断的定量特征进行提取,从而为烟气轮机故障诊断提供简单而有效的方法。

催化裂化装置烟气轮机积垢及其增厚机理

针对近年来炼油厂中出现的催化裂化烟气轮机结垢严重问题，采用SEM（扫描电子显微镜）对催化剂平衡剂、烟机入口催化剂颗粒和垢样进行了微观形貌的分析，结果表明，烟机叶片上的结垢主要是由1～2μm的催化剂颗粒组成。对催化剂黏附在叶片表面的机理进行研究，分析黏附力对黏附作用的影响，结果表明，催化剂颗粒粒径越小，越容易被黏附，与SEM的结果吻合。通过CFD模拟烟机流道内速度场的分布，验证了黏附力对结垢的影响。