摘要：某公司150万吨/年催化裂化装置采用三机组配置，由电/发电机、轴流风机和烟机组成。三机组配置对装置节能具有重要意义，烟机利用再生高温烟气作为工作介质做功，将能量传递给轴流风机，当烟机功率不够时，则由同步电机补充，反之，烟机多余的功用来发电，根据装置2017～2019年数据统计，夏季三机组电耗约2600～2800kW·h，较冬季电耗约高1000～1200kW·h。如将夏季三机组电耗大幅度降低，将产生巨大的经济效益。为此，结合装置生产实际分析降低能耗的措施方法。
关键词：催化裂化装置；机组能耗；措施分析
1 问题对策及方案实施
1.1 烟机动静叶片及流道改造
以原机组运行工况为设计依据，以提高烟气能量回收效率为设计目的，本次改造通过改变动、静叶片的叶片形式，设计弯扭复合叶形，调整根截面、顶截面喉道面积，优化气流速度，减轻内部紊流，使气流流动顺畅，解决气流对叶片和轮盘的冲蚀问题，减轻催化剂结垢；同时，优化进气锥体型线曲率半径，以减少进气损失，减少冲刷。改造后的烟气轮机输出效率提高约3%左右，实际输出功率可提高约1324kW。由于齿轮箱在额定输出量的±10%范围内运行不平稳，且电机在1500kW内不能稳定正常输出，为达到节能降耗的目的，选用以下方案：更换新型高效马刀叶形叶片能有效调整等压线的分布形状，抑制根部附面层分离，减少二次流损失，使低能区的流量向主流流动，从而提高叶片的气动效率，增加叶片的做功能力，使烟机的通流效率得到很大的提高，降低改造后烟机的输出功率，使电机输出功率保持在1500kW，且同时满足电机正常工作，齿轮箱平稳输出功率。
1.2 更换低压降辅助燃烧室
装置原辅助燃烧室为2002年设计制造，已连续运行17年，受当时技术水平的限制，实际运行压降较高（约6kPa）。传统的辅助燃烧室在开工期间，为了保证燃烧器的燃烧效果，燃烧空气的压降比较大，燃烧室内筒体火道较长。而且为了满足混兑效果，混兑空气在混兑进口前加装导流叶片，混兑空气的进口设置为锥形缩口以提高混兑空气与烟气的混兑均匀度。开工时，在辅助燃烧室主风进口与燃烧室之间，燃烧用一次风空气量和混兑二次风空气量比值一定，燃烧用一次风空气流道和混兑二次风空气流道是并联流道，压降相等，从而导致了传统的辅助燃烧室因片面追求装置开工时燃烧器的高压降燃烧效果，而使辅助燃烧室在装置长期正常运行期间，主风供风压降偏大，有近6kPa左右的主风压降损失，降低了烟机压力能回收功率。
因此，本次选用新型低压降辅助燃烧室：（1）改变主风进口管的形状，将圆形进口管改为扁圆形锥状扩展口管，并将二次风通道面积加大，避免了主风喉口压降的形成；（2）加装了可以自由调节的二次风调节对称挡板和隔板，二次风调节对称挡板布置在主风进口管下部偏心处，挡板为轴对称圆形挡板；隔板与主风进口管的布置关系为主风进口管的偏心处，燃烧用一次风通道面积小于二次风通道面积；（3）加宽了二次风空气流道，使之近似于主风进口管面积；（4）在保证燃料完全燃烧效果的基础上，调整燃烧室内筒体的长度为1～4米；（5）扩大了混兑空气的混兑进口尺寸。
在开工和正常运行的不同工况下，通过调节二次风调节对称挡板的开度，既满足了辅助燃烧室在开工时，燃料稳定燃烧所需一次风在燃烧器喉口处的高压降，又降低了在正常运行时二次风的压降，达到了节能的目的。
1.3 余热锅炉改造
装置原余热锅炉主要利用装置生产过程中产生的高温再生烟气的余热产生中压蒸汽，向装置产汽系统提供预热后的锅炉给水，并过热自产和装置产汽系统产生的中压饱和蒸汽。在装置运行过程中，受余热锅炉过热能力限制，约30t/h的中压饱和蒸汽无法过热而直接减压并入低压蒸汽管网，造成大量的高品位蒸汽能源的浪费；且原余锅截面较小，烟气流速高，压降最高可达4kPa，不利于回收烟气能量；且导致炉膛压力偏高，发生多次发生烟气泄露事故，存在严重安全隐患。因此，本次改造对余热锅炉进行改造如下：
整体改造，将原余热锅炉受热面设备整体拆除，重新进行热力计算和受热面结构布置，受热面结构采用模块设备技术，设置独立框架。余热锅炉的过热能力满足装置中压产汽及过热平衡的需求，低压降且最大化回收烟气余热，降低装置能耗，同时，可兼顾SCR脱硝模块的设置。
2 改造效果
表2 三机组电耗对比表
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在2880NM3/min的主风量下，三机组电耗约为1700k W·h，较改造前约降低900kW·h（其中改造前同期三机组电耗为2700kW·h），而且有进一步优化的条件，目前，再生器双动滑阀仍有3%余地，同期已无余地。
4 经济分析及结论
通过上述改进，三机组夏季电耗约降低900kW·h，装置能耗降低1.2kg标油/t。根据工业用电价格每度0.69元，年运行时间8000小时计算，可节能增效：0.69×900×8000=496.8万元。
某公司150万吨/年重油催化裂化装置通过对烟机、辅助燃烧室、烟气及余热锅炉系统进行改造，不但创造了良好的经济效益，而且更有利于装置的长期平稳运行，对于采用三机组配置的催化裂化装置具有一定的推广价值。
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