延迟焦化自动底盖机的调研.doc

3#延迟焦化缩短放水时间、自动底盖机的调研金陵三套延迟焦化装置共有5系列（5炉10塔），总加工能力为340万吨/年，其中3#延迟焦化采用了1炉2塔单系列流程，其加工能力达到160万吨/年，是国内单系列规模最大，工作效率最高的延迟焦化装置，也是金陵要提高渣油加工能力最具潜力的装置。该装置自2004年底投产以来，运行平稳，达到了设计负荷。但是，由于设备大型化后所暴露出来的一系列问题阻碍了装置潜力的进一步发挥。其中，焦炭塔冷焦、放水时间比其它小塔径焦炭塔的冷焦、放水时间长了1-4小时，严重制约了该装置缩短生焦周期等优化方案的实施。本次调研结合装置现场状况分析了3#延迟焦化缩短放水时间过长的原因，并结合国内外现有的技术应用情况提出了具体的解决方法。1. 焦炭塔直径过大导致冷焦时间过长冷焦过程中焦炭热量到冷焦水的热传输阻力主要来自固体焦炭，相对于普通的直径为8.6米的普通焦炭塔，金陵9.4米的大型焦炭塔从塔中心的生焦孔到塔壁距离较长，也就需要更长的时间。下表-1所示为国内几个焦化装置不同的冷焦、放水时间，金陵9.40米焦炭塔的冷焦时间比镇海、上海、茂名延长1.5-2.0小时。表-1 国内几个焦化装置不同的冷焦、放水时间金陵3#镇海20小时上海20小时茂名20小时焦炭塔直径9.408.808.408.60冷焦7.505.006.006.00放水2.502.002.001.00合计24.0020.0020.0020.00大型化焦炭塔所带来的冷焦时间过程可以通过生产工艺过程的改变得到弥补。国内外焦炭塔自动底盖机由此应运而生，该设备不仅可以减少延迟焦化生产过程的复杂度和操作人员的人身安全，而且还简化了普通焦炭塔进料方式，不再需要双进料现和底盖车和除焦筒，焦化的水溢流、放水和除焦过程也将发生较大的变化，可以将为时30分钟的装底盖和30分钟卸底盖的环节简化为2分钟的底盖开启或关闭过程。目前国内外开发的自动底盖机可以分为两类： 一类是敞口式自动底盖机，该类型底盖机一般都是用机械方法代替手动装卸底盖过程。该类型底盖机的代表作主要有以下几个：a) Hahn&Clay公司自动底盖机图1 Hahn&Clay公司自动底盖机b) FosterWheeler公司自动底盖机图2 FosterWheeler公司自动底盖机c) 洛阳涧光石化设备厂图3 洛阳涧光石化设备厂的液压自所底盖机根据国外自动底盖机用户的介绍，自动底盖机的应用，可以缩短拆卸底盖和放水时间1.0-2.0小时。中石化北京建设公司、上海石油化工股份有限公司、洛阳涧光石化设备厂三方立项研发自动底盖设备技术方案采用法兰钢圈密封，由液压螺栓提供密封力，并辅以其他液压元件完成自动开关盖动作，进料采用侧进料方式。主要由连接套筒、车架、下头盖、锁环机构、起升机构、行走油缸、保护套筒、液压螺栓、液压站、控制柜等部件组成。本设备安装在炼油厂延迟焦化装置焦炭塔下塔口，用于焦碳塔下塔口法兰的自动装卸并提供水力除焦时需要形成的除焦通道，防止焦碳和除焦水外溅，与其它除焦设备具有安全联锁功能。所开发的焦炭塔法兰底盖自动开合机构为机、电、液一体化设备。主要创新点有：a) 本产品采用液压操纵技术，成熟可靠。b) 法兰周向均布32个液压螺栓，使密封力分布均匀，符合法兰钢圈密封要求，且无升温后密封力下降的现象。c) 密封力由碟簧提供，密封力调节范围大，钢圈硬密封受力均匀，密封效果好，故障少，使用周期长。d) 设备控制采用液压、电气一体化技术，所有执行元件均带位置检测，操作自动化程度高，开关底盖劳动强度小，操作安全，节省操作时间。e) 首次采用带导流管的侧进料方式，不再拆卸下塔口底盖和进料管法兰，保证进料时温度分布均匀，形成中心冷焦通道。该设备于2007年12月通过了由中国石油化工集团公司重大装备国产化办公室主持、由中国石油化工股份有限公司组织的科技成果鉴定，填补了国内空白，并得到了中国石油化工集团公司奖励。该设备关盖密封时，先由保护套筒中的上、下保护筒在液压传动机构带动下，上、下保护筒同时进行收回（上保护筒向下运动，下保护筒向上运动）；然后行车油缸将下法兰装置移回塔口正下方，升降机构升起将下法兰盖装置、液压螺栓复位，高压泵将液压油注入液压螺栓，使活塞受力将碟簧组压缩向上伸出，锁环油缸动作转动锁环，将32个螺栓头全部同时锁住，使之不能回退。此时关闭液压站，由蝶簧提供密封力使进料装置的下法兰与下法兰盖装置的法兰密封，此时即可进行下一步生焦操作。开盖过程与关盖相反，先将液压螺栓解除锁紧，再由升降机构下降头盖，行车油缸使头盖平移暴露出塔口同时将保护套筒对正塔口，保护套筒中的上、下保护筒在液压传动机构带动下，上、下保护筒同时进行展开运动（上保护筒向上运动，对准进料装置下法兰，下保护筒向下运动，对准溜焦槽），形成除焦通此时关闭液压站即可进行除焦操作。该设备与进口设备相比功能相近，但价格低廉。进口设备150万美元/套，国产设备280万元人民币/套，可节约800万元人民币/套。与人工装卸法兰相比，可节约人工80000元/年；可节约配件110000元/年；缩短生焦周期84分钟，提高焦炭塔处理能力5.8%. 另一类是以闸板式底盖机为代表的闭口式自动底盖机，该底盖机具备装卸底盖功能，而且可以合并冷焦、放水和切焦过程（用切焦水喷淋冷却冷焦水，并将冷焦水放至焦池水面以下），可以将冷焦、放水和切焦时间可以缩短3.0-5.0小时。该设备不需要停工安装，只要在焦炭塔底法兰处安装一个提前预制的适配法兰就能安装，如下图所示。图4 闸板式自动底盖机及其配套的过渡段图-5 DeltaValve公司塔底口平板闸阀安装图该底盖机采用高温平板闸阀门类自动底盖机技术，是一种全自动化的密闭式底盖系统，可避免焦炭外露的风险；而且在焦炭塔内存有冷焦水的条件下，可带水卸盖，不需要装卸任何部件开关闸阀即可完成装卸盖过程，用时短，操作简单，安全可靠。此外，项目建成投用后，对缩短焦炭出焦时间，降低工人劳动强度，提高装置处理能力都具有十分重要的作用。目前，国外应用比较多的是DeltaValve公司塔底口平板闸阀，目前国内得到开发并应用的有兰州石油机械研究所和中石化。中石化闸板式自动底盖机是由洛阳石化工程公司、中石化荆门分公司和荆门炼化机械有限公司共同承担开发任务，于2007年8月24日通过中石化总部专家组技术评审，2008年3月在中石化荆门分公司30万吨年焦化装置上试用。洛阳石化工程公司、中石化荆门分公司和荆门炼化机械有限公司三家研发单位通过优化设计方案，完善了系统配套设施。由于设备部件少，执行过程简单，使用至今，未出现误操作和设备故障。该设备目前处于可靠性试用阶段，后期的冷焦、放水和切焦过程的优化尚未开始，潜力有待进一步挖掘。上述四种自动底盖机技术、特性比较见下表-2：表-2 各种自动底盖机性能对比自动底盖机平板闸阀焦炭塔进料方式中心进料、侧进料都可以只能侧进料结构复杂性元件较多，复杂元件少，简单人工需求需人工清理密封部位结焦少重量轻，约15吨重，DN1600约36吨，平衡吊架不需需要带压放水不可以可以密闭性不可以可以2. 冷焦水罐焦粉过多导致放水时间过长3#延迟焦化由于冷焦水中焦粉过多，缓冲罐积焦多，导致放水线和冷焦水泵前过滤器频繁堵塞，导致放水时间过长。单纯依靠扩建缓冲罐数量，增加缓冲罐体积只是延长清理焦粉的间隔时间，冷焦过程中仍需要频繁清理过滤器，不能从根本上缩短冷焦、放水的时间。改变过滤方法和采用便捷可靠的缓冲罐清焦方式才是根本。现有的过滤方式是采用了地面安装的大型过滤器，由于过滤器极其庞大而是人工开启和清理，一旦过滤器堵塞，操作人员只能开启过滤器旁路（副线），大量的焦粉就直接了进入缓冲罐。建议在焦炭塔底的平台处安装具有反冲洗功能的过滤器，通过快速开闭的板式阀门，让过滤器内积聚的焦粉放至焦池。过滤器内部结构如下图所示：金陵分公司冷焦水缓冲罐的规格为1000013010，内部结构如图-1所示。金陵分公司3#延迟焦化装置自从2004年底开工以来，粉焦比例大，冷焦水系统携焦粉多，在冷焦水缓冲罐内积聚大量的焦粉，不仅环境污染重，而且清焦工作量大且极不安全。进人工清理劳动强度大，切有安全隐患出图-6 冷焦水缓冲罐内结构缓冲罐内部隔离的焦粉需要人工清理，否则会携带出罐子堵塞冷焦水泵的入口过滤网，清理过滤网也是很麻烦，而且会污染环境。装置分别在2005年5、6、9月，在冷焦水罐内积存的大量的焦粉堵塞了出口，使得储罐不得不停用清理焦粉，下图-2为从储罐内清除出来的部分焦粉。这不仅是影响了正常生产，而且严重污染了现场和炼厂的水系统。后在储罐入口新增过滤器，将焦粉阻挡在过滤器内进行定期清理，但是，仍然没有彻底解决污染和劳动强度大的问题。采用过滤的办法，并不能完全阻挡所有的焦粉，冷焦水罐积焦问题仍然存在，只不过是焦粉积聚速度减缓而已。图-7 从冷焦水缓冲罐内清理出来的焦粉目前，针对以上存在问题主要有两种整改意见，一种是在缓冲罐旁边增加一个沉淀池，从缓冲罐底部引出管线和阀门，定期打开阀门将罐底的焦粉沉淀物排除到沉淀池进行沉淀，再将沉淀物人工送至焦场。这种方法所能预测的不足有如下几个方面：a) 污染严重：为了防止污染，冷焦水采用密闭处理系统，运行至今，情况良好。一旦将沉淀物引出到一敞口的沉淀池中，势必会带来大气和水的二次污染。b) 管线容易发生堵塞：由于焦粉沉淀在罐子底部时容易结块，一旦堵塞管线，这一系统将瘫痪，最后仍需要打开人孔挖掘焦粉，失去了原先除去焦粉，减少劳动强度和危险性的目的。对于缓冲罐内的焦粉建议采用水利输送的方式将缓冲罐内的