1、1前言某石化公司150×104t/a 加氫裂化裝置于2007年3月投產后,高壓空氣冷卻器(以下簡稱“空冷器”冷后溫度高于設計值,特別是在高溫季節高達65,導致:高壓分離器溫度增加,氣相循環氫體積增大,相應地增大了循環氫壓縮機負荷,增大了汽輪機蒸汽耗量,調節汽閥開度達到100%后無法繼續提高負荷,只得降低處理量來維持平穩生產;循環氫體積增大,機組振動加大,嚴重時循環氫帶液,影響了機組安全運行;高壓分離器三相分離效果變差,產品質量變差,循環氫純度降低,為保證反應系統氫分壓,只得將部分循環氫排放至低壓瓦斯管網,補充新氫來維持生產,造成了新氫浪費。空冷器冷后溫度高已成為制約裝置安全生產和提高

2、加工量的最大瓶頸,為此,對空冷器風機進行改造,來提升空冷器冷卻能力1。2原有風機存在的問題空冷器原有風機型號為G-TF45L4-Vs30,葉片為鋁合金機翼型帶扭曲角葉片,在使用過程中主要存在以下幾方面問題,造成空冷器冷卻能力不足:空冷器為2007年購置的6排管空冷器,靜壓阻力較高,風機需要克服的阻力較大,而風機風壓不足,穿過翅片管的風量小。葉片采用模具擠壓成型工藝制造,截面為等寬截面。這樣的葉片做功不均勻,風速沿徑向存在速度梯度,會引起氣流紊流,造成風機效率低。風機和電動機之間的傳動方式為摩擦傳動,使用5V 型多楔帶作為傳動載體,傳動效率較低;此外,由于空冷器4臺風機電動機裝有變頻器,其傳載負

3、荷常有變化,導致傳動皮帶變松、打滑,無法保證傳動比,降低了風機的轉速,進一步降低了傳動效率,而且增加了裝置的維護和維修費用。為了使空冷器滿足生產要求,曾對風機葉片角度反復地進行調整,電機負荷已達最大,但問題始終沒有得到解決。3風機改造方案3.1風機改造方案思路空冷器風機是一種低壓頭、大流量、無前后導葉的單級軸流通風機,設計生產高效低噪的空冷器風機,選用先進的葉片切面翼型和正確的設計方法是關鍵1。因此,考慮在原風機的主要安裝結構尺寸和電機不變的情況下,通過更換高效率的風機葉片和采用同步帶傳動系統來提高風機的風量、風壓和效率,最終達到提高空冷器冷卻效果的目的。3.2風機改造方案的實施2009年4月

4、2326日,對空冷器A1001AG 中加氫裂化裝置高壓空冷器風機的改造崔玉偉(中國石化鎮海煉化分公司,浙江寧波315207摘要某石化公司150×104t/a 加氫裂化裝置高壓空冷器風機風量小,葉片和翼型存在缺陷,傳動方式效率低,導致高壓分離器溫度上升,氣相循環氫體積增大,相應增大了循環氫壓縮機負荷,造成汽輪機蒸汽耗量增加,循環氫純度降低,產品質量變差。對高壓空冷器4臺風機實施了改造:采用新型HY 系列玻璃鋼葉片替換TB 型鋁風機葉片,采用嚙合傳動型的同步帶傳動替換摩擦傳動型的多楔帶傳動。與改造前相比,改造后風機全壓從170Pa 提高到200Pa,風量從36×104m 3/h

5、 提高到46×104m 3/h,平均風速從3.391m/s 提高到3.875m/s;反應流出物的溫降提高了5;汽輪機3.5MPa 蒸汽消耗量每小時可節約0.6t;加氫裂化裝置運行平穩,加工量從149.44t/h 提高到164.75t/h。關鍵詞加氫裂化空冷器風機玻璃鋼葉片改造作者簡介:崔玉偉,2006年畢業于大連理工大學過程裝備與控制工程專業,目前主要從事設備技術管理工作。E-mail :xuman1987462009年第14卷·82·中外能源SINO-GLOBAL ENERGY的A1001C/D/H/G4臺風機進行了改造,單臺改造耗時約8h,避開了高溫時段,在不

6、影響正常生產的情況下完成了改造工作。3.2.1風機改造對風機葉片進行了更換,將原來的TB型鋁合金風機葉片更換為石家莊紅葉風機有限公司研制的新一代HY系列玻璃鋼葉片(已獲國家專利,葉片數量仍為4片。為避免電機電流超過額定電流而跳機,結合實際經驗,將葉片安裝角確定為11°。HY 葉片具有以下特點:升力系數大,可達1.6;升阻比高,可達100以上;功角使用范圍大。采用美國GA(W系列翼型,該系列翼型是為輕型飛機而研制的超臨界低速翼型,采用基于儒可夫斯基渦流理論建立的孤立翼型設計方法設計制造。采用該翼型,風機軸向速度沿徑向分布為常數,沒有速度梯度變化,防止了由于環面間的速度差產生渦系而導致三

7、維流動的出現。應用T.Fukano、Y.Kadama、Y.Scnoo對軸流風機噪聲的估算方法進行了優化設計,將風機葉尖速度控制在52m/s,采用大扭角、小變截面等環量的設計方法,使得葉片的噪聲不超過80dB。葉片采用高強度玻璃纖維布和環氧樹脂材料制成(俗稱玻璃鋼,具有強度高、質量輕、易設計、易成型、抗疲勞、抗振好、降噪音、耐腐蝕、易維修等優點,是金屬材料葉片無法比擬的2。3.2.2傳動方式改造將原來的摩擦傳動型的多楔帶傳動改為嚙合傳動型的同步帶傳動,風機轉速由原來255r/min改為233r/min,同時更換了風機主動同步輪、從動同步輪和風機輪轂。嚙合傳動型是靠帶上的齒與帶輪上的齒槽的嚙合作用

8、來傳遞運動和力,工作時帶與帶輪之間不會產生相對滑動,能夠獲得準確的傳動比,因此兼有帶傳動和齒輪嚙合傳動的優點3。3.3改造效果改造后的風機型號為G-TF45D4-Vs30,與原風機相比,可有效提高空冷器的冷卻負荷,從而降低冷后溫度。具體改造效果如下:全壓從原來的170Pa提高到了200Pa,風量從原來的36×104m3/h提高到了46×104m3/h。標準風管吹風試驗結果表明,改造后的風機的全壓效率為0.850.9,而且效率包絡線平緩;當風機運行狀況偏離設計點時,風機全壓效率變化不大,可長期在高效區運行。以“小矩形中心點測量法”作為測量點選擇依據,采用適合鼓風式空冷器的出風

9、面測量法2,在距管束高約200250mm的位置對風速進行了測量。測量結果表明:風機平均風速由改造前的3.391m/s提高到了3.875m/s,提高了傳熱系數。對風機改造前停機前后、改造后開機前后空冷器溫差進行了比較,比較結果見表1。基于表1的數據并結合環境溫度變化可知,單臺風機改造后對空冷器溫降的貢獻量約增加了2,效果良好。3.4效益核算改造后的效益主要表現在3個方面:在低溫時段,改造前空冷器也可將高壓分離器溫度控制在理想范圍內;改造后空冷器的冷卻效率提高,電機在低頻率、低電耗的情況下即可完成預定目標。在中溫時段,改造前空冷器無法將高壓分離器溫度控制在設定范圍內,冷后溫度的上升雖未影響裝置的加

10、工量,但增加了汽輪機的蒸汽消耗量;改造后的空冷器可將高壓分離器溫度控制在理想范圍內,降低了空冷器電耗,節約了汽輪機汽耗。在高溫時段,改造前后空冷器電機和汽輪機均高負荷運行,改造后冷后溫度得到有效控制,可確保裝置的高負荷安全、平穩生產。在相同環境溫度和加工量的條件下,改造后反應流出物經空冷器的溫降較改造前提高了5(見表2,而空冷器電機變頻器閥門開度僅為改造前的1/2,因此節約了大量電能。根據以往的經驗,空冷器冷后溫度每降低1,汽輪機3.5MPa蒸汽消耗量約減少0.16t。風機改造后,在相同的工況條件下,汽耗每小時減少約0.6t, 表1風機改造前后空冷器溫降比較注:數據來源于DCS監測。·

11、;83·第10期崔玉偉.加氫裂化裝置高壓空冷器風機的改造Revamping of Fans of High-pressure Air-cooled HeatExchanger of HydrocrackerCui Yuwei(SINOPEC Zhenhai Refining &Chemical Company,Ningbo Zhejiang 315207AbstractThe fans of the high-pressure air-cooled heat exchanger of a 150×104t/a hydrocracking unit in apetro

12、chemical company suffered a series of problems such as excessively small air volume,defective blades and airfoil profile and low -efficiency driving mode.These problems led to a rise in the temperature of the high-pressure separator as well as the volume of the gaseous circulating hydrogen,increasin

13、g the load of thecirculating hydrogen compressor and resulting in a rise in the steam consumption of the steam turbine,a decline in the purity of the circulating hydrogen and a deterioration of the quality of product.To resolve these problems,technicians revamped these four fans of the high -pressur

14、e air -cooled heat exchanger.Specific measures included:a new type of HY-series blades made of glass fiber reinforced plastics were used to replace the TB-type aluminum blades;meshing-drive timing belts were used to replace the original friction-drive serpentine belts.After the revamping,the total p

15、ressure of fans rose to 200Pa from 170Pa,the air volume increased to 46×104m 3/h from 36×104m 3/h and the average air speed went up to 3.875m/s from 3.391m/s.The temperature drop of the reaction effluent increased by 5;The steam consumption of the steam turbine at 3.5MPa dropped by around

16、0.6t per hour;the hydrocracking unit has been operating steadily and its processing capacity rose to 164.75t/h from 149.44t/h.Keywordshydrocracking;air -cooled heat exchanger;fans;blades m ade of glass fiber reinforced plastics;revamping表3風機改造前后高溫時段裝置加工負荷比較 表2風機改造前后裝置參數變化年創經濟效益約55萬元,僅此項計算3個月即可收回改造成本。改造后空冷器風量和溫降的提高,使裝置加工量明顯得到提升(見表3,即使遇到高溫天氣,裝置也能維持高負荷平穩運行。4結語實際運行結果表明,采用石家莊紅葉風機有限公司研制的新一代HY 系列玻璃鋼葉片改造空冷器風機在技術上是可行的、有效的。改造后,