毎週のテーマ（11.14-11.20）煙突ファンの運用における問題点と改善策

煙機の長期間にわたる安定した運転を妨げる主な要因は、煙機のスケール発生によって振動が激しくなり、やむを得ず停止して点検修理を行うことです。煙機のスケール発生を抑制するためには、排ガス中の微細な粉体の量をコントロールすることが最も重要だと思います。この微細な粉体の量は、主にリジェネレーターの回転式分離方式や三重回転式分離方式の状態に影響されます。特に技術改良を施した装置の場合、処理能力が向上するため、回転式分離や三重回転式分離が高負荷状態で稼働することになり、その結果、排ガス中の微細な粉体の量が増加し、煙機の運転に悪影響を与えます。また、排煙機の入口での温度上昇や圧力上昇を厳しく制御し、装置の変動を減らします。

この投稿は、2011年11月17日08:49にlijianhuaiによって最終的に編集されました。触媒分解用の煙突は、装置のエネルギー消費を削減するための重要な機器です。私の装置の煙突には、主に煙突の羽根や触媒の構造に関する問題があります。触媒の構造を軽減するために、ローターディスクの冷却用蒸気を過熱蒸気に変更しましたが、効果はあまりありませんでした。依然として構造上の問題が残っています。装置が長期間安定して運転できるように、また煙突の故障率を低下させるために、煙突が10ヶ月間使用された後には、人為的に点検を行い、主に煙突のローターを交換したり、羽根の構造を清掃したりします。私の装置には予備のローターもあります。

1. 葉片ロックピースの構造改善。 2. 煙機の凝縮水排出ラインおよびローターディスク冷却用蒸気プロセスの改善。 3. 冷却器の銅管の清掃を重視する。

故障を減らし、安全な生産を確保するため、多くの施設では毎年定期的に煙突ファンの点検を行っており、これによって煙突ファンの突発的な事故率が低下しています。

この投稿は最後にyulanggongwuによって2011-11-17 08:53に編集されました。三旋出入口でのオフラインサンプリングによる粉塵濃度の分析では（当社のオフライン分析結果は実際の状況と大きく乖離している）、オンライン分析に切り替えてリアルタイムで監視し、設計値からの偏差が大きくなった際にはすぐに分析を行い対策を講じるべきです；振動監視においては定期的な分析が必要であり、特に一次周波数の変化状況に注目する。一次周波数に急激な変化が生じた場合は、他のスペクトルの変化や現場状況も踏まえて分析し、計測器に問題が生じて誤って停止することがないよう対策を講じるべきである；一部の施設では、停止せずに温度変化を利用してローターの触媒に付着したスケールをオンラインで除去する試みが行われている。しかし、この方法ではスケール除去の効果がコントロールしにくいため、スケール除去後の振動がさらに大きくなるのを防ぐために、主送風機を停止させる準備や停止計画をしっかりと立てる必要がある。

煙機のスケール付着によって作業効率が低下し、スケール除去が必要になるが、「人為的なメンテナンスとしては主に煙機のローターを交換したり、ブレード構造を洗浄する」といった方法では煙機を停止させなければならず面倒だ。停止させずに対処する良い方法をご存知の方はいますか？

私たちが直面したのは羽根のスケール付着と羽根根元の侵食でした。高性能な三重渦巻き式の部品に交換することで、煙ガス中の粉塵濃度や大きな粉塵粒子を低減し、現在は順調に稼働しています

三段回転分離器の後の煙ガス粉塵制御には、どれくらいの煙機が適切かずっと聞きたかったんですもう一つ質問があります。なぜ排煙ファンの入口にスラグブロワーを取り付けられないのでしょうか？

凝縮器の銅管が汚染されたりスケールが付着したりすると、熱伝達係数が低下し、真空度も下がって機械の熱効率に影響を与え、出力が不足するため、一連の清掃対策を講じる必要があります。

定期的にブレードを清掃し、一部の施設では停止後にローターを交換するが、この方法は望ましくなく、修理に時間がかかり費用も高くなる。停止後は静翼を開け、動静翼のスケールを清掃するだけです。動翼に付着した硬いスケールについては、まず溶接で加熱し、温度計を使って適切な温度に保った後、スケールが自然に剥がれ落ちるのを待ちます。最後に、小型の研磨機を使って残ったスケールを取り除けばよいのです。各ブレードはできるだけ同じようにきれいに清掃すればよく、スプレーコーティングが削れる心配はありません。なぜなら、スケールが付着していれば洗い流されることはないからです。私たちのローターのスケールが付着した部分にはスプレー処理を行っていません。これにより多額のコストを節約できており、スケールが付着した部分にスプレー処理をしても全く意味がありません。クリーニング後に起動して動作させれば、たいてい問題ありません。清掃点検にかかる時間は、以前は3日かかっていたが、今では1日で済むようになった。

煙機の長期運転に影響を与える主な要因には、スケールの付着、摩耗、漏れ、そして振動があります。大きく分けてまずは取り付け品質を徹底し、点検基準と調整曲線に厳密に従って点検・取り付けを行う必要があります。2つの装置の操作は安定させ、圧力や温度の変動によって生じる煙塵濃度の変化を抑え、過熱しないようにする。リジェネレーターの一次・二次スピンセパレーターから三次スピンセパレーターまでが正常に動作し、設計効率を達成している。ループ冷却蒸気の品質と流量も、煙機のスケール発生に影響を与える要因です。運用面では、入念な点検を行い、機器の運転パラメータを厳重に監視し、運用規程を厳格に遵守することに他なりません。補助監視装置は、煙塵濃度オンライン分析装置や機器の状態監視装置などと組み合わせて使用できます。排煙機に異常が発生した場合、監視値に基づいて適時に負荷や潤滑などを適切に調整することで、運転状態を改善することができる。また、一部の施設では様々なオンラインスケール除去法が採用されている。もし各データから運転が機器の安全性を危険にさらしていると判断されるなら、点検に切り替えた方が良い。

返信 9# dqw2177322：煙突の入口にある煙には触媒の微粒子が含まれているため、煙突のローターや流れを通る部品が侵食されたりスケールが付着したりしやすくなります。もちろん、数値はできるだけ低い方が良く、目安としては200㎎/m³未満です。排煙機は回転式の装置で、その表面に付着するスケールも高温での焼結によって徐々に形成されるものです。そこに灰が堆積することはありません。なぜソーパーを思いつかれたのか、理解できません。

原因分析　多くの触媒装置で煙機のスケール発生が見られ、各装置のスケール状況には共通点も相違点もある。工程操作を分析した結果、触媒煙機のスケール発生の主な原因は以下の通りである：触媒微粉の大量存在、装置の改造や増設による煙機の能力向上、遠心分離効果の低下。これにより、リジェネレーター外側の集気室、煙道、三重遠心分離器、煙機の入口配管などの部位に大量の触媒が堆積し、これらの堆積した触媒が煙機内に持ち込まれることでスケールが発生する。 研究によると、触媒の微粉末（粒径10μm未満）は静電気的な吸着作用を持つことがわかっている。流体力学的な観点から見ると、通常の触媒粒子であるA種粒子とは異なり、10μm未満の固体粒子（C種粒子に属する）は分子間のファンデルワールス力によって強く結合しており、流動しにくい。オレフィン還元触媒には希土類元素が多く含まれており、希土類元素はまさに静電気を発生しやすいため、微粒子の吸着作用が強化されるのである。触媒微粉末中の希土類含有量の増加は、触媒微粉末の吸着を促進し、スケールの形成を悪化させた。 通常の運転状態では触媒には堆積焼結現象は起こらず、カルシウムや鉄、ニッケルなどの粘着性物質が存在する場合にのみ焼結が生じる。これらの金属は煙ガス中のSOXと気体－固体反応を起こしやすく、低温で溶融した硫酸塩を生成してペースト状の付着物を形成し、それによって触媒が付着・スケール化する。煙ガス中のSOX含有量の多寡も、触媒の付着を引き起こす要因となる。金属が存在すると、触媒の粘着性スケールの発生を引き起こしやすい。煙ガス中のSOX濃度が高い場合、この反応はより容易に起こり、触媒の粘着性スケールの発生を悪化させる。触媒の微粉末（小粒子）中の重金属含有量は、粗粒子中の金属含有量よりもはるかに高く、したがって微粉末中の高い金属含有量も触媒の付着を引き起こす原因の一つである。 触媒上の金属は、主に原料および配管の腐食に由来する。 排煙機の入口温度が低い。排煙機のスケールサンプルを分析すると、スケールの主な原因は触媒の焼結であることがわかるが、バランサー中の重金属含有量の増加が排煙機のスケール発生の必須条件というわけではない。主には煙機の入口温度に大きな差があり、3段階の再生方式では酸素濃度の高い状態での再生となり、煙機の入口温度は660℃を超える。酸素濃度の低い状態での再生では、煙道の温度は一般的に660℃未満であり、煙機の入口温度も650℃未満となる。両動スライドバルブのスケールにより絞り込むことができず（Aバルブは最小14％、Bバルブは最小29％）、煙突ファンの起動後に入口ディスクバルブの開度を大きくすることができない（約30％程度）ため、煙突ファンの入口での煙ガス量が減少し、煙ガスの温度もさらに低下する。これは重金属が低融点物質を形成する温度帯にちょうど該当している。加えて、煙ガス量の減少と流速の低下により、煙突ファンの羽根における触媒のスケールが一層進行する。 サイクロンの効率が低く、トリサイクロンのスケール発生による効率も低下する。装置のリジェネレーター、第一・第二サイクロンセパレーター、およびトリサイクロン単管は、通常の主風量である2300立方メートル/時を基準に設計されている。しかし、装置の運転開始初期においては、予備機が稼働している状態でトリサイクロンの入口での煙ガス量は1623立方メートル/分、単管の場合は2116立方メートル/時であり、これはトリサイクロン単管の設計値である3200立方メートル/時の66.12％に過ぎない。また、線速度は19.58メートル/秒で、要求される22メートル/秒という設計下限を下回っている。リジェネレーターの第一・第二サイクロンセパレーターの線速度も下限付近にしか達しておらず、リジェネレーターの圧力にわずかな変動があるだけで線速度がセパレーターの設計要求を下回り、結果として触媒の損失が増加する。 点検の際に確認されたところ、第3段サイクロンセパレーターの46本の単管すべてで触媒のスケールが発生しており、かつ円錐形の底部ホッパー部分では摩耗が進んで厚みが減少し、一部はすでに漏れている。詳細は図4、図5を参照のこと。三旋単管のスケール発生原因は、煙機のスケールと類似していると考えられる。点検時には全ての単管の円錐底を交換し、円錐底の投入口の直径をDN80からDN150に拡大することで、触媒の投入を容易にし滞留時間を短縮した。三重スパイラル単管のスケール発生により効率が低下し、その結果排煙機の入口における触媒微粉末の濃度が上昇し、排煙機のスケール形成がさらに悪化する。 図四　三旋単管の閉塞状況　図五　円錐底面の摩耗状況
臨界流速ノズルの漏気率が不十分である。三旋の臨界流速ノズルの漏気率は、三旋の底部からの排塵が適切に行われているかどうかを判断する重要なパラメータであり、通常は3～5％程度に抑えられるべきである。研究によると、三旋の底部で漏気率を適切に高めることで、分離効率を約1％向上させることができる。これが三旋の適切な漏気機能の一つである。触媒装置は年間30万トン規模から現在の60万トン規模へと拡大されたが、臨界流速ノズルの孔径は変更されていない。その結果、漏気率が低下し、三旋の効率がさらに悪化している。特に事故時や予備機が稼働している際には、触媒の損失量が多くなり、三旋の入口での触媒濃度が上昇し、三旋の単管への負荷が増大する。漏気率が不十分だと、一方では煙突の入口での触媒粉塵濃度が上昇し、煙突のスケール発生を促進する。また、他方では三旋の単管内での触媒の滞留時間が長くなり、三旋がスケールを発生しやすくなる。 対策として、現在の設備状況に基づき、触媒の大量流出や微粉の発生を防ぐための特別な予防策が講じられている。特に予備機が稼働している際には、リジェネレーターの圧力を下げ、工業用空気を継続的に供給することで、リジェネレーターの一次・二次サイクロン分離器および三次サイクロンの入口での線速度を設計値の範囲内に保っている。運転異常時には、3スピン2クリティカルフロー速度ノズルを全て稼働させ、3スピン底部の排廃剤バルブも稼働させることで、3スピンの排気率を高め、効率を向上させ、煙機入口の触媒濃度を低減する。 煙機の入口にあるゲートバルブの前にあるDN150の暖房用配管の位置を、煙管の上部から下部に変更する。煙機を温める前に、まずこのバルブを完全に開き、煙機の入口配管内に堆積した触媒をすべて吹き飛ばしてしまう。これにより、煙機の入口のゲートバルブの前に大量の触媒が堆積するのを防ぐ。 リジェネレータの運転パラメータを調整し、三重旋回式装置の入口温度を650℃から665～675℃に上昇させることで、煙道機の入口温度を高め、煙道機のスケール発生環境を回避した。 触媒製造業者に連絡して触媒の製造配合を調整し、適切な触媒を選定する。 触媒フィードを改善し、フィード中のワックスオイル比率を高めることで原料中の硫黄含有量を低減し、煙ガス中の硫化物を減少させる。 煙機の運転条件の最適化 （1）煙機のローターに供給される蒸気は過熱度を確保し、水蒸気中にCa、Mg、Fe、Naなどの化合物不純物が含まれないようにする必要がある； （2）再生効果を向上させ、触媒微粉末中のゲル質による粘着を減少させる。一部の再生装置では、再処理条件および触媒の投入位置を最適化し、同時に排ガス中のCO濃度を制御することで、COによる分岐反応が起きて黒ずみや灰状のスケールが生成するのを防ぐ必要がある。

稼働を止めずに煙突ファンのブレードのスケールを処理する方法も試しました。煙突ファンを取り外して再起動させ、温度変化を利用してスケールを剥がすという方法ですが、動的バランスの問題があり、不均一にスケールが剥がれると振動が増大しやすくなります。