烟气轮机结垢的初步认识、操作条件分析及烟气轮机结垢原因分析

       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**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。某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。

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**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

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5μm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*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。

       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*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。

烟气轮机结垢原因分析

1、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；

2、适宜的烟气温度、湿度是烟机结垢的必要条件；

3、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。

      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。热循环法对烟机除垢的方法是：

1、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。

2、增大**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**冷却蒸汽可以控制烟机的降温速度，防止烟机变形。

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**运行，在操作过程中提出如下建议：

1）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。

2）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。

3）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。

4）加强对**冷却蒸汽品质的管理，以防止烟气轮机内有凝结水产生。

5）加强对烟气轮机振动的现场和在线监测，**监控烟气轮机振动的发展状态。

6）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**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。

根据利泰工程师的经验，现提出以下建议：

2、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**温度。

3、加强再生器的操作和三旋的平稳运行。

4、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。