本发明专利技术公开了一种用于催化裂化烟气轮机的全压力能回收系统，包括烟气轮机、轴流空气压缩机和电动机／发电机，其特点在于对烟气轮机采用变转速控制的方法，将一台变速行星齿轮串联到原来固定转速的烟气轮机机组上，或者使用电动机变频装置，使机组在自动控制变转速和优化再生器压力的状态下运行，并使其无压力能损失在入口阀门的节流上，从而实现全压力能回收。根据烟气轮机机组配置的不同，有三种不同结构的变速行星齿轮供采用，即：普通型变速行星齿轮、特型变速行星齿轮和双向型变速行星齿轮。采用本发明专利技术，在进入烟气轮机的烟气流量小于设计值２０％的情况下，与固定转速和固定再生器压力的操作方式相比，可以从催化裂化烟气中多回收约１０％以上的动力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于石油化工领域的节能技术，更具体地说属于一种主要 用于石油化工流化催化裂化装置烟气轮机的节能技术。
技术介绍
流化催化裂化装置是炼油和石油化工厂重要的原油二次加工装置，目前我 国正在运行的各种规模的流化催化裂化装置多达百余套，流化催化裂化装置为 炼油厂和石油化工厂创造了巨大的经济效益。为了保证重油流化催化裂化装置再生烟气能量的回收，以烟气轮机为核心 的流化催化裂化装置能量回收系统技术得到迅速发展。图1为现有典型的入口 阀节流控制催化裂化烟气轮机动力回收系统(部分压力能回收)示意图。包括烟气轮机l、轴流空气压縮机2、同步电动机/发电机3、齿轮箱IO，这是国内 外最普遍的典型三机组动力回收系统，由于采用入口阀8节流控制，没有及时 优化再生器6的压力，所以它只能回收部分压力能，属于部分压力能回收系统。 图中系统还包括第三级旋风分离器7、再生器压力控制器9、临界流量喷嘴15、 旁路16和放空阀17。由于现有催化裂化装置原料和处理量的变化或者烟气轮机设计得过大，它 大部分时间在非设计工况下操作，而烟气轮机/空气压縮机组只能在固定转速下 运行。烟气流量低于设计值而在一定的流速范围内，为了确保催化裂化装置的 平稳操作，将再生器压力保持恒定，不得不自动控制烟气轮机入口蝶阀开度， 即通过阀门节流来实现。在低烟气流量的情况下，大量烟气中的压力能白白耗 费在入口阀的节流上面。目前国内外200多套的流化催化裂化动力回收系统中，都只能回收部分压力能，尚没有全压力能回收系统。经检索未发现用于烟气轮机本身的变转速控制技术，其中与本专利技术相关的现有技术有C,57511A、 CN1318686A、 CN1239533A和US4399651A等，其中与本专利技术比较接近的是US4399651A，此专利为流化催化裂化动力回收机组的起动方法，用增加压縮空气比容的办法，降低起动负荷15%，但这也是一种固定转速的烟气轮机机组，不能实现全压力能回收，因而与本专利技术有实质上的不同。其它三件专利与本专利技术差别更大，所涉及的动力机组和方法，以及用途与效果 都与本专利技术有实质上的不同。
技术实现思路
本专利技术的目的是将过去固定转速的烟气轮机/空气压縮机机组实现变转速 和优化再生器压力运行，避免烟机入口截流，无压力能损失在入口阀门上，使 烟气轮机实现全压力能回收，达到进一步节能的目的。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是这种用于催化裂化烟气轮 机的全压力能回收系统，包括烟气轮机、轴流空气压缩机和电动机/发电机，其 特点在于通过对烟气轮机采用变转速控制的方法，避免了采用入口阀门开度控制的固定转速烟气轮机在变工况时的压力能损失；并通过现有技术优化再生器压力，从而能实现烟气轮机的全压力能回收。所述的烟气轮机的变转速控制方法是将一台变速行星齿轮串联到原来固定 转速的烟气轮机机组上，或者使用电动机变频装置，使机组在自动控制变转速 和优化再生器压力的状态下运行，并使其无压力能损失在入口阀门的节流上， 从而实现全压力能回收。所述的变速行星齿轮，根据烟气轮机机组配置的不同，有三种不同结构的变速行星齿轮供采用，即普通型变速行星齿轮、特型变速行星齿轮和双向型 变速行星齿轮。在具体实施本专利技术的过程中所述的普通型变速行星齿轮的机组配置可以为烟气轮机+轴流空气压縮 机+电动机再配上普通型变速行星齿轮，是固定输入转速、可变输出转速实现变 转速控制机组的一种配置。所述的特型变速行星齿轮可以为可变输入转速和固定输出转速的行星齿轮。所述的特型变速行星齿轮的机组可以是烟气轮机的直接发电机组，其配置 可以为烟气轮机+电动机/发电机再配上特型变速行星齿轮，它的特点是将轴 流空气压缩机和烟气轮机分开成两个机组。所述的特型变速行星齿轮的机组可以是一种三机组配置，其配置可以为 烟气轮机+轴流空气压縮机+电动机/发电机再配上特型变速行星齿轮；烟气轮 机除了 100%驱动轴流空气压縮机以外，如有剩余动力还可以发电。可以所述的特型变速行星齿轮的机组是一种四机组，其配置可以为烟气 轮机+轴流空气压縮机+汽轮机+电动机/发电机再配上特型变速行星齿轮；在此 配置中，可将汽轮机或者电动机/发电机作为起动用驱动机；在正常操作中，烟气轮机剩余动力和汽轮机一起，发电送入电网。所述的双向型变速行星齿轮需要在两个方向传递动力，可以是一种三机组配置，其机组配置可以为烟气轮机+轴流空气压縮机+电动机/发电机再配上 双向型变速行星齿轮。所述的双向型变速行星齿轮需要在两个方向传递动力，可以是一种四机组配置，其机组配置可以为烟气轮机+轴流空气压縮机+汽轮机+电动机/发电机(3)再配上双向型变速行星齿轮。举例来说，在进入烟气轮机的烟气流量小于设计值20%的情况下，与固定转 速和固定再生器压力的操作方式相比，可以从烟气中多回收10%以上的动力。中 国某部门生产了约120多台YL型烟气轮机，其他部门也生产了约20台类似YL型的烟气轮机，除中国之外全世界其它地区生产了约130多台烟气轮机。假设按照中国在线烟气轮机的功率总和约为800MW计算，如果全部采用全压力能回 收技术，能进一步节能5%以上，总共可增加节能40MW，每年可另外节电3亿2 千万度，合人民币约1.5亿元。所需增加的投资可以在l-3年内全部回收。 下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细地说明。附图说明图1为现有典型的入口阀节流控制催化裂化烟气轮机动力回收系统(部分 压力能回收)示意图图2为本专利技术变转速控制催化裂化烟气轮机动力回收系统(全压力能回收) 的示意图图3为本专利技术变转速控制催化裂化烟气轮机机组的6种配置的示意图图4为本专利技术变转速控制催化裂化烟气轮机的节能效果示意图图5为本专利技术变转速控制催化裂化烟气轮机三机组控制方案示意图图6为本专利技术变转速控制催化裂化烟气轮机三机组外形简图图7为普通型和双向型变速行星齿轮结构示意图图8为特型变速行星齿轮结构示意图具体实施例方式如图2所示，本专利技术是一种用于催化裂化烟气轮机的全压力能回收系统， 包括烟气轮机l、轴流空气压縮机2、电动机/发电机3，其特点在于通过对烟气 轮机1采用变转速控制的方法，避免了采用入口阀门开度控制的固定转速烟气 轮机1在变工况时的压力能损失；并同时通过现有技术优化再生器(6)压力， 从而能实现烟气轮机1的全压力能回收。所述的烟气轮机1的变转速控制方法是将一台变速行星齿轮5串联到原来固定转速的烟气轮机机组上，或者使用电动机变频装置，使机组在自动控制变 转速和优化再生器6压力的状态下运行，并使其无压力能损失在入口阀门8的节流上，从而实现全压力能回收。图2中的系统还包括第三级旋风分离器7、再 生器压力控制器9、变速行星齿轮的电/液执行机构14，以及临界流量喷嘴15、 旁路阀16和放空阀17。所述的变速行星齿轮5，根据烟气轮机机组配置的不同，有三种不同结构的 变速行星齿轮供采用，即普通型变速行星齿轮ll、特型变速行星齿轮12和双 向型变速行星齿轮13。三种不同结构的变速行星齿轮均可从市场订货。如图7、图8所示，所述的变速行星齿轮5，是一种无级变速的机械装置， 它主要由一台转矩变换器(简称:变矩器)， 一台固定行星齿轮和一台旋转行星齿 轮所组成。通过可调转速变矩器，用液压油调节可调导叶位置，控制透平叶轮 的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于催化裂化烟气轮机的压力能回收系统，包括烟气轮机（１）、轴流空气压缩机（２）、电动机／发电机（３），其特征在于： 通过对烟气轮机（１）采用变转速控制的方法，避免了采用入口阀门开度控制的固定转速烟气轮机（１）在变工况时的压力能损失 ；同时通过优化再生器（６）压力，实现烟气轮机（１）的全压力能回收。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：卢鹏飞，冀江，
申请(专利权)人：中国石油化工集团公司，中国石化工程建设公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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