催化裂化装置主风机选型比较论文

催化裂化装置主风机选型的比较

摘要：本文介绍了两种常用的压缩机性能，通过比较和分析它们之间的优缺点，针对如何选择催化裂化装置中主风机机组的型号定性提出了具有有参考价值的意见。

关键词：催化裂化主风机机组比较选型

一、前言

在催化裂化机械系统中，主风机机组是十分重要的装备，借助主风机，可以将压缩好的空气输入到催化设备当中，为其提供风力。这几年来，催化裂化技术获得了快速发展，再生器的工作性能不断得到提升，裂化设备的生产能力不断提高，同时对空气量的需求也不断增长。目前，裂化装置的空气吸收量最大可达到 3 700 k t / a , 主风量的需求则增长了越1.5倍 , 国内最大裂化装备的机耗功达到40000 k w 。为了提高催化裂化装备的工作效率运行效益，针对作为耗能大户的主风机开展节能技术升级改造，是关键的技术操作内容。

二、轴流式压缩机与离心式压缩机的比较

当前,我国主要采用了两种主风机机型作为裂化催化装备的配

套设备，一种是离心式的，另一种是轴流式的。这两种主风机都是透平性平台，它们的工作原理十分相似：都是利用转叶轮将动能传递到工作中介，将其升压，已达到正常工作要求。尽管如此，二者在其他方面由具备很明显的差异，主要体现在以下方面：

1.气体在风机级内的流动方式

离心式压缩机工作原理是，气体从进气孔吸入到储气罐中后，压缩机随即启动叶轮马达，叶轮开始旋转工作，气体也不断被叶轮输送到增压室，增过压后的气体被送入到回流阀当中，这样就完成了一个气体压缩过程。在离心式压缩机内部，气体是沿着内径运动的，而在轴流式压缩机内部，气体的运动是通过叶片的转动来提供能量的。在离心式压缩机内部，气体的运动受到多个管道弯径的影响，损失的能量十分可观，因此离心式压缩机的工作效率相对偏低。

2.启动特性

通常而言, 催化裂化装置的功率越大，它所需要的风力供应量就越多，因此提供动力的驱动机的功率要求也较大。正常情况下，由于受到诸多可观条件的制约，如何启动超大功率的机组都是技术入员必须认真面对的问题。

2.1在启动离心式压缩机时, 为了节约启动能源, 入口阀门一

般开至最大开口的60%左右。此时，进气口流量相对偏低，但是气压比较大，机组启动时大约需要主风机60%的额定功率。这就需要电机要有良好的拖动负载能力。

2.2轴流式压缩机在调整风力流量时，主要通过静叶调整的方式来实现。所需轴功率与可调静叶的开度大致成比例上升( 出口压力相同的情况下), 即静叶角度越大功率越大, 角度越小功率越小。静叶角度相同时, 风量变化小, 但压力变化大。启动时, 静叶开度可设在最小启动角, 出口放空; 此时, 质量流量小, 压比低, 主风机耗功少。从而使机组的启动负荷减小, 有利于机组的启动。

3.流量调节方式

透平式压缩机具有多种调整方法，通常采用进出口节流、变转速、静叶三种调节方法。由于催化裂化装置主风机机组的运行特点, 机组转速总体上是不变的, 因此主风机一般不采用变转速进行风

量调节。

3.1离心式压缩机一般采用两种调节方式: 一种是入口节流法, 用入口蝶阀进行调节; 另一种是出口节流法, 把出口放空阀常开, 风量用放空阀的开度进行调节。两种节流法相比, 入口节流法的经济性较好。据文献[1]介绍, 对某压缩机进行测试表明: 流量变化在60~80 % 的范围内, 入口节流法比出口节流法节省功率4~5 % 。有时两种方式相结合, 但不管采用哪种方式调节, 节流损失总是

存在。

3.2调节轴流式压缩机的风量大小，可以通过调整转叶轮的角度来实现。具体原理是保证叶轮的对口方向与轴心保持16度角，专家已证明这是最佳设定角度。目前, 国内制造的a v 系列轴流压缩机的静叶角度可在14~8 0度之间变化, 流量变化范围比较宽。

4.效率特性

通常来说, 轴流式压缩机工作效率要优于离心式压缩机, 这是经过多次实践活动论证的结论，是十分可观准确的结论。通过分析两种压缩机的性能图，我们不难发现，离心式压缩机如果在设计工况点运行，则会获得最佳的经济性能。如果功率小于预定功率，压

缩机的总体工作效率会下降；如果运行功率大于预定功率，则压缩机的工作效率也会出现明显下降。因此，要获得最佳运行效果，是要保证离心式压缩机维持在其设计工况点运转。

5.安全工况区的范围比较

离心式压缩机相比轴流式压缩机,它的安全工况值更高，因此其反喘振线下方全都都是可运行区间。由于驱动系统的转速是保持固定不变的，因此它的工况性能图就是一条水平直线，其安全工作区仅是喘振点以下的一条曲线。因此, 在实际工作中, 其可调范围很有限。

轴流式压缩机的工作性能可用四条线来形容和监测：即喘振线、旋转失速线、末级阻塞线和初级叶片阻塞线。其中旋转失速线的位置由可调静叶最小允许角度而定, 末级阻塞线由特性曲线上各阻

塞点连接而成, 初级叶片阻塞线的位置由可调静叶最大允许角度

而定。考虑到安全裕度, 在喘振线下设有防喘振线, 末级阻塞线上设有反阻塞线。在安全工作区内, 轴流式压缩机可以根据工艺的要求在任一点操作。

6.防喘振控制

透平压缩机具有喘振特性，这是其特有的性能特点。从现有技术条件来看，科学家尚没有成熟的方法来彻底抑制喘振的发生，只能采取降低其影响作用的方法来实现。喘振造成的危害: 轻者机器振动大, 噪声大, 不能正常运行; 重者, 叶片断裂, 机器毁坏,

甚至会造成入员伤亡。

三、结语

1.轴流式压缩机与离心式压缩机的性能比较见表1 。

2.在选择主风机型号时，要结合设计生产能力、压缩机功率、工况值、运行成本、区间阀值、投资收益等各方面情况来综合权衡。通常而言，轴流式压缩机具有更高的工作效率，热损失相对较小，在大功率运行状态下，其经济效益相对较高；在高压缩比的情况下, 它的重量较离心式压缩机要轻许多。但是防喘振系统比较复杂, 由于粉尘对叶片比较敏感, 入口处需加空气过滤器, 操作也比较复杂, 而且还会产生阻塞、旋转失速和逆流等问题。与轴流式压缩机相比, 离心式压缩机的结构简单, 维护成本低, 但由于气流在机

体内拐弯较多, 导致总效率低, 流量大时运行经济性较差。但是对于流量小的情况, 离心式压缩机的设计比较容易实现。

3.从机组的造价和运行的经济性考虑, 对于风量(标准状态)

在120 0m3/min 以上的催化裂化装置能量回收机组, 选用轴流式压缩机是可取的,而对于主风量(标准状态) 在1000m3/min 以下的装置, 选用高效离心式压缩机比较适合。

参考文献

[1]高一君等. 化工催化剂使用方法研究[j].上海: 复旦大学

出版社,1 9 9 7